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嵌入式系统的虚拟现实应用嵌入式系统是指内置在特定设备中，以专门完成特定任务或控制设备功能的计算机系统。
虚拟现实则是一种以计算机生成的模拟环境来模拟现实世界的感觉和体验的技术。
嵌入式系统的虚拟现实应用在近年来得到越来越广泛的应用，极大地推动了技术的发展和实践运用。
嵌入式系统的虚拟现实应用可见于多个领域，包括游戏、医疗、军事、教育等。
首先，游戏领域是嵌入式系统虚拟现实应用的先驱者之一。
虚拟现实技术能够让游戏玩家沉浸在真实仿真的游戏环境中，提供全新的游戏体验。
虚拟现实头盔、手柄等设备与嵌入式系统相结合，可以实现更加逼真的游戏效果，将玩家带入一个身临其境的虚拟世界。
其次，在医疗领域，嵌入式系统的虚拟现实应用对医学研究和临床治疗起到了重要作用。
虚拟现实技术可以用于医学教育、手术模拟和康复训练等方面。
例如，通过虚拟现实设备，医学生可以进行真实的解剖学学习，模拟手术操作，提高手术技能。
在康复治疗方面，虚拟现实可以为患者提供更加真实的环境，激发其积极性和动力，促进康复效果的提升。
军事领域也是嵌入式系统虚拟现实应用的重要领域之一。
虚拟现实技术在军事训练、战场仿真、兵器测试等方面发挥了重要作用。
通过嵌入式系统虚拟现实设备，士兵可以进行真实的训练和模拟战斗，提高战斗技能和应对能力。
虚拟现实技术还可以用于军事兵器的测试和研发，减少实际试验的成本和风险。
此外，在教育领域，嵌入式系统虚拟现实应用也在推动教学模式的转变。
通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参观历史古迹、探索宇宙等，提高学习兴趣和效果。
嵌入式系统虚拟现实设备还可以用于实验室实验的模拟和互动，让学生在虚拟环境中进行科学探索，增强实践能力。
综上所述，嵌入式系统的虚拟现实应用在游戏、医疗、军事和教育等领域都发挥着重要作用。
随着技术的不断进步，嵌入式系统与虚拟现实的结合将会创造出更多的应用场景和商业机会。
未来，我们可以期待嵌入式系统的虚拟现实应用能够给我们带来更加全面、深入的体验和服务。
嵌入式系统中虚拟化技术的研究与应用嵌入式系统是指内嵌有特定功能的计算机系统，广泛应用于各个领域，如智能家居、工业控制、汽车电子、医疗设备等。
随着嵌入式系统的日益复杂和多样化，对于系统资源的管理和利用问题愈加突出。
虚拟化技术因其出色的资源管理能力和灵活性，成为解决嵌入式系统资源利用问题的有效手段。
本文将对嵌入式系统中虚拟化技术的研究与应用进行探讨。
首先，我们来介绍虚拟化技术在嵌入式系统中的原理和优势。
虚拟化技术可以将一台物理主机划分为多个虚拟机，每个虚拟机都可独立运行一个完整的操作系统和应用程序。
它使得多个操作系统可以在同一台嵌入式设备上同时运行，实现了操作系统与硬件之间的解耦。
通过虚拟化技术，嵌入式系统可以更好地利用系统资源，提供更高的系统性能和稳定性。
虚拟化技术在嵌入式系统中的应用场景非常广泛。
例如，虚拟化技术可用于嵌入式系统的软件开发和调试。
传统上，开发人员需要将软件直接安装在目标嵌入式设备上进行调试，这样做不仅耗时耗力，还会影响到嵌入式设备的正常运行。
而通过虚拟化技术，开发人员可以在一台开发主机上建立多个虚拟机，分别运行不同的操作系统和应用程序，实现针对不同平台的软件开发和调试。
这样，开发人员可以更加高效地进行软件开发，大大提升了开发效率。
另一个嵌入式系统中虚拟化技术的应用是资源隔离和安全性增强。
嵌入式系统通常需要同时运行多个应用程序，例如一个智能家居系统需要运行家庭安防、多媒体娱乐、环境监测等多个应用。
虚拟化技术可以将这些应用程序分别运行在独立的虚拟机中，以实现资源的隔离，防止一个应用程序因为错误操作导致整个系统崩溃。
此外，每个虚拟机都有独立的内存空间和文件系统，可以实现对应用程序和数据的隔离和保护，增强系统的安全性。
在嵌入式系统中，虚拟化技术也被广泛应用于设备管理和远程维护。
通过虚拟化技术，可以将多个嵌入式设备虚拟化为一个更高级别的设备，实现对设备的集中管理和监控。
例如，在智能工业控制系统中，可以将多个嵌入式控制器虚拟化为一个逻辑控制器，通过集中管理和控制，提高系统的稳定性和可靠性。
操作系统中的嵌入式设备虚拟化技术嵌入式设备虚拟化技术是近年来发展迅速的一项技术，它在操作系统中扮演着重要的角色。
本文将重点探讨操作系统中的嵌入式设备虚拟化技术，介绍其原理、应用以及挑战。
一、嵌入式设备虚拟化技术的原理嵌入式设备虚拟化技术是指通过虚拟机管理器将物理设备抽象为虚拟设备，实现多个虚拟设备共享物理设备的技术。
其原理可以分为硬件层面和软件层面两部分。
在硬件层面，嵌入式设备虚拟化技术需要依赖硬件的虚拟化扩展支持。
常见的虚拟化扩展指令集包括Intel的VT-x和AMD的AMD-V。
这些指令集提供了针对虚拟化的硬件支持，包括虚拟机监控程序（VMM）运行时的特权级切换和设备访问的硬件虚拟化等功能。
在软件层面，嵌入式设备虚拟化技术需要一个虚拟机管理器来管理虚拟设备和物理设备之间的映射关系。
虚拟机管理器负责创建、管理和调度虚拟机，并为虚拟机提供一个虚拟化的运行环境。
它通过软件层的虚拟设备驱动程序与硬件设备进行交互，实现对物理设备的虚拟。
二、嵌入式设备虚拟化技术的应用嵌入式设备虚拟化技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景。
1. 嵌入式设备开发和测试：通过嵌入式设备虚拟化技术，开发人员可以在一台宿主机上同时运行多个虚拟机来模拟多个嵌入式设备，快速进行软件开发和测试工作。
这样可以大大提高开发效率，减少硬件资源的消耗。
2. 云计算和物联网：嵌入式设备虚拟化技术可以将多个嵌入式设备虚拟化为云端的虚拟机，实现对物理设备的集中管理和资源共享。
这在物联网应用中尤为重要，可以有效降低系统的复杂性和成本。
3. 安全和隔离性：嵌入式设备虚拟化技术可以为每个虚拟机提供独立的运行环境，实现虚拟机之间的隔离和安全性。
这对于需要运行不同安全等级软件的场景非常有用，可以有效防止恶意软件的传播。
三、嵌入式设备虚拟化技术面临的挑战嵌入式设备虚拟化技术在应用过程中也面临一些挑战，以下是几个常见的挑战。
1. 性能问题：嵌入式设备虚拟化技术需要在虚拟机和物理设备之间进行数据的转发和映射，这会引入一定的性能开销。
嵌入式开发中的虚拟化技术嵌入式开发是指将计算机系统嵌入到设备中，使之具备特定的功能和控制能力。
在现代社会中，嵌入式系统已经广泛应用于各个领域，包括智能家居、工业自动化、医疗设备、交通运输等。
随着技术的不断发展，嵌入式系统的复杂性不断提高，对硬件资源的需求也越来越高。
如何有效地利用有限的硬件资源，并提高系统的可靠性和性能成为了嵌入式开发中的重要问题。
虚拟化技术的应用能够很好地解决这些问题。
一、虚拟化技术的概念和原理1.1 虚拟化技术的定义虚拟化技术是一种将底层物理硬件资源（CPU、内存、外设等）划分为多个逻辑上独立的虚拟环境的技术。
通过虚拟化技术，可以在同一台物理设备上同时运行多个操作系统和应用程序，实现资源共享和隔离。
1.2 虚拟化技术的原理虚拟化技术的核心思想是将物理资源抽象为虚拟资源，通过虚拟资源管理器屏蔽底层硬件的细节，为虚拟环境提供统一的接口。
虚拟资源管理器负责将虚拟资源映射到物理资源，并提供资源分配、调度和监控等功能。
每个虚拟环境都运行在一个虚拟机中，虚拟机将资源管理器提供的虚拟资源作为物理资源来使用，从而实现了虚拟环境之间的隔离和资源共享。
二、嵌入式开发中的虚拟化技术应用实例2.1 嵌入式虚拟化技术在智能家居中的应用智能家居是指利用计算机、网络和通信技术，对家庭内部各种设备进行互联互通和集成控制的一种系统。
在智能家居系统中，通过嵌入式虚拟化技术，可以将不同的功能模块独立部署在不同的虚拟环境中，实现资源的隔离和共享。
例如，可以将家庭安防系统、家庭娱乐系统、环境控制系统等部署在不同的虚拟机中，提高系统的可靠性和稳定性。
2.2 嵌入式虚拟化技术在工业自动化中的应用工业自动化是指将自动控制技术应用于工业生产中，实现生产过程的自动化和智能化。
在工业自动化系统中，存在着不同的设备和系统之间的通信和数据交互需求。
利用嵌入式虚拟化技术，可以将不同的控制系统、传感器和执行器等部署在不同的虚拟环境中，实现设备之间的隔离和资源共享。
嵌入式系统中的虚拟化与云计算技术随着信息技术的迅速发展，嵌入式系统在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，对于嵌入式系统来说，资源有限且功耗要求严格，因此如何更有效地利用资源并提高系统性能成为了一个重要的挑战。
虚拟化和云计算技术在这一领域中崭露头角，并为嵌入式系统带来了许多新的机遇。
虚拟化技术是将物理资源抽象为虚拟的资源，通过将多个虚拟机运行在一台物理平台上，实现资源的共享和隔离。
相比于传统的嵌入式系统，虚拟化技术可以将多个应用程序并行地运行在同一台硬件上，从而提高资源利用率。
此外，通过虚拟机监控器（Hypervisor）的运行，虚拟化技术可以实现对虚拟机的管理和调度，进一步提高系统的可管理性和可靠性。
云计算技术将嵌入式系统中的计算能力和存储能力转移到云端，通过网络进行访问和共享。
这种分布式的部署方式使得嵌入式系统可以无缝地连接到云端，享受到庞大的计算和存储资源。
通过云计算技术，嵌入式系统可以更加灵活地扩展和适应不同的工作负载，从而提高系统的性能和可靠性。
虚拟化与云计算技术相结合的嵌入式系统可以在多个方面带来显著的优势。
首先，虚拟化技术可以将多个应用程序运行在同一台硬件上，从而降低硬件成本和能源消耗。
其次，虚拟化技术可以实现资源的动态分配和调度，根据实际需求对资源进行灵活配置，提高系统的可扩展性和灵活性。
再次，云计算技术可以提供强大的计算和存储能力，使得嵌入式系统可以处理更加复杂的任务，提供更高的性能和可靠性。
最后，云计算技术可以实现嵌入式系统之间的信息共享和协同工作，从而促进系统之间的交互和合作。
当然，在应用虚拟化与云计算技术时也面临一些挑战和限制。
首先，虚拟化技术会引入一定的性能开销，例如虚拟机监控器的运行会引起一定的处理器开销。
其次，虚拟化技术需要对操作系统和应用程序进行适当的修改和适配，以适应虚拟化环境的需求。
再次，云计算中的数据安全和隐私问题也是一个重要的考虑因素，特别是对于嵌入式系统中的敏感信息和计算结果。
嵌入式虚拟化技术及其应用研究1. 前言嵌入式系统是近年来快速发展的一个领域，在各个行业中都得到了广泛应用。
同时，虚拟化技术也是近年来IT领域中快速发展的一个领域。
将这两个领域结合起来，就产生了嵌入式虚拟化技术。
2. 嵌入式虚拟化技术的概念嵌入式虚拟化技术是在嵌入式系统中运用虚拟化技术实现多个虚拟机的运行，从而使不同的应用程序能够运行在同一个嵌入式系统上。
嵌入式虚拟化技术的核心就是虚拟化技术。
虚拟化技术是一种将物理计算机虚拟成多个逻辑计算机的技术，使得多个操作系统或应用程序能够共享同一个物理服务器。
它可以有效地增强服务器资源利用率、提高应用程序的可靠性、降低维护成本和风险等。
3. 嵌入式虚拟化技术的应用嵌入式系统是目前的一个热门领域，各个行业中都得到了广泛应用。
嵌入式虚拟化技术在这些领域中也得到了应用。
下面介绍几个嵌入式虚拟化技术的应用：3.1. 工业自动化在工业自动化中，嵌入式虚拟化技术可以将多个不同功能的应用程序运行在同一个嵌入式系统上，从而提高了嵌入式系统的资源利用率。
3.2. 智能家居在智能家居中，嵌入式虚拟化技术可以将多个不同功能的应用程序运行在同一个智能家居控制器上，从而实现了家居控制的多样化。
3.3. 无人机在无人机中，嵌入式虚拟化技术可以将多个不同功能的应用程序运行在同一个嵌入式系统上，从而实现了无人机的多任务运行。
4. 嵌入式虚拟化技术的优缺点嵌入式虚拟化技术有其优点和缺点。
4.1. 优点(1) 提高资源利用率：嵌入式虚拟化技术可以将多个应用程序运行在同一个嵌入式系统上，从而提高了嵌入式系统的资源利用率。
(2) 可靠性高：嵌入式虚拟化技术可以将不同应用程序隔离运行，从而提高了应用程序的可靠性。
(3) 降低成本：嵌入式虚拟化技术可以将多个应用程序运行在同一个嵌入式系统上，从而降低了系统运维成本。
4.2. 缺点(1) 资源占用高：嵌入式虚拟化技术需要额外的资源来支持虚拟化，进而会占用更多的系统资源。
嵌入式系统中的虚拟化与云计算技术嵌入式系统是在计算机科学和工程中应用广泛的一种计算机系统，主要用于控制和操作电子设备。
近年来，随着云计算和虚拟化技术的发展，将这两种技术应用于嵌入式系统中已成为一种趋势。
虚拟化技术是一种将物理资源（如处理器、内存、存储器等）进行抽象、隔离和共享的方法。
在嵌入式系统中，虚拟化技术可以将硬件资源进行虚拟化，使多个虚拟机（VM）可以在同一个物理设备上同时运行，从而提高资源利用率。
同时，虚拟化技术还可以提供故障隔离和安全性增强的功能，降低系统对硬件的依赖性。
云计算是一种基于互联网的计算资源共享和服务提供模式。
在嵌入式系统中，云计算可以将嵌入式设备连接到云端，通过将计算和存储任务分发到云端来实现系统的升级、扩展和管理。
云计算可以为嵌入式系统提供更大的计算能力、存储容量和网络资源，并且提供灵活、可靠的服务。
嵌入式设备可以通过云计算平台随时获取最新的软件更新、存储和处理海量数据。
将虚拟化和云计算技术应用于嵌入式系统中有以下一些具体的优势和应用场景：1. 资源共享和利用率提升：通过虚拟化技术，可以将物理资源进行共享和隔离，多个嵌入式设备可以共享同一物理资源，提高资源利用率。
同时，云计算技术可以将不同嵌入式设备的计算任务进行协同处理，提升整个系统的计算能力。
2. 灵活性和可扩展性：通过云计算技术，嵌入式设备可以根据需求动态调整计算和存储资源。
设备的功能可以通过云端的软件升级而得到增强，而不需要重新更换硬件。
3. 故障隔离和安全性增强：虚拟化技术可以将不同虚拟机进行隔离，一台虚拟机的故障不会影响其他虚拟机的正常运行。
同时，云计算平台可以提供安全性增强的服务，对数据进行加密和安全传输，保护嵌入式设备中的敏感信息。
4. 数据中心集中化管理：通过云计算技术，嵌入式设备可以连接到云端，实现集中化的设备管理。
管理员可以通过云端的管理平台对设备进行监控、配置和远程控制，大大提高了设备的管理效率。
一种嵌入式操作系统虚拟机及其实现方法嵌入式操作系统虚拟机是一种运行在嵌入式系统中的虚拟机，它可以在一个物理平台上同时运行多个嵌入式操作系统实例。
嵌入式操作系统虚拟机的实现方法可以分为硬件虚拟化和软件虚拟化两种。
硬件虚拟化是指通过对底层硬件资源进行抽象和复用，将多个嵌入式操作系统实例运行在同一物理平台上。
实现硬件虚拟化的方法主要有两种：全虚拟化和半虚拟化。
全虚拟化是一种将硬件资源完全虚拟化的方法，它需要对底层硬件进行修改来支持多个操作系统实例的同时运行。
在全虚拟化中，每个操作系统实例都被视为一个完整的虚拟机，在虚拟机中运行的操作系统可以直接访问硬件资源。
为了实现这种虚拟化，通常需要修改操作系统内核和硬件驱动程序。
半虚拟化是一种相对于全虚拟化更轻量级的虚拟化方法，它通过修改嵌入式操作系统实例，使其以半虚拟化的方式运行。
在半虚拟化中，虚拟机和宿主机之间通过虚拟化接口进行通信，宿主机提供一些操作系统特定的指令集，虚拟机通过这些指令集来访问底层硬件资源。
半虚拟化相对于全虚拟化的优势在于减少了对底层硬件的修改，使得半虚拟化更加轻量级。
软件虚拟化是一种将嵌入式操作系统实例运行在用户态的虚拟化方法。
软件虚拟化主要通过对操作系统进行修改，使其以用户态的方式运行，而不需要对底层硬件进行修改。
软件虚拟化通常需要对操作系统进行适当的修改和扩展，以实现虚拟机的特性，例如虚拟内存、虚拟设备等。
软件虚拟化相对于硬件虚拟化的优势在于更加灵活和易于实现，但在性能方面可能存在一定的开销。
在嵌入式操作系统虚拟机的实现中，还需要考虑以下几个关键问题：1.虚拟机调度：虚拟机调度是指如何在共享的物理平台上进行虚拟机的调度，以实现多个嵌入式操作系统实例的同时运行。
常见的虚拟机调度算法包括时间片轮转、优先级调度等。
2.虚拟机间通信：虚拟机间通信是指如何在虚拟机之间进行通信，以实现数据的共享和传递。
常见的虚拟机间通信方法包括共享内存、消息队列等。
嵌入式系统中的虚拟化技术研究嵌入式系统是一种关键的计算机应用，被广泛应用于智能家居、智能制造、汽车电子、航空航天等领域。
传统的嵌入式系统通常采用裸机编程的方式开发，因此在实现功能和性能优化方面有一定的局限性。
为了解决这些问题，嵌入式系统中的虚拟化技术得到了广泛的关注和研究。
一、嵌入式系统中的虚拟化技术概述虚拟化技术是一种将物理资源抽象为逻辑资源的技术，可以提供更高的硬件资源利用率和更好的灵活性。
在嵌入式系统中，虚拟化技术可以将嵌入式系统的不同模块抽象为虚拟设备，从而实现不同软件和操作系统之间的隔离和安全性，并提高系统的灵活性和可维护性。
嵌入式系统中的虚拟化技术可以分为全虚拟化和半虚拟化两种。
全虚拟化是将整个硬件资源抽象为虚拟化资源，实现对虚拟机的完全隔离。
半虚拟化是通过在虚拟化层中插入一个虚拟化驱动程序，实现对虚拟机和物理硬件之间的通信和协作。
二、嵌入式系统中的虚拟化技术的应用嵌入式系统中的虚拟化技术可以应用于不同领域，例如汽车电子、智能家居、工业自动化和飞行控制等。
以下是嵌入式系统中的虚拟化技术的应用案例：1. 汽车电子：虚拟化技术可以将汽车的ECU（电子控制单元）抽象为虚拟设备，实现不同ECU之间的隔离和协作。
2. 智能家居：虚拟化技术可以将智能家居中的不同设备抽象为虚拟设备，实现设备之间的隔离和安全性，同时也提高了智能家居系统的可维护性和灵活性。
3. 工业自动化：虚拟化技术可以将工业自动化系统中的不同控制模块抽象为虚拟设备，从而提高了系统的可靠性和安全性。
4. 飞行控制：虚拟化技术可以将飞行控制系统中的不同模块抽象为虚拟设备，实现航空器的虚拟化仿真，从而提高系统的安全性和可靠性。
三、虚拟化技术在嵌入式系统中的优势嵌入式系统中的虚拟化技术具有以下优势：1. 提高系统的可靠性和安全性：通过虚拟化技术，可以在不同的虚拟机之间实现隔离，从而减少了不同软件和操作系统之间的干扰和冲突，同时提高了系统的安全性和可靠性。
嵌入式系统中的虚拟化技术与容器应用嵌入式系统是指嵌入在各种设备或产品中的计算机系统，它们通常具有特定的功能和用途。
在过去的几十年中，随着技术的不断进步，嵌入式系统的功能越来越强大，要求越来越高。
为了满足这种需求，虚拟化技术与容器应用在嵌入式系统中得到了广泛应用。
虚拟化技术是通过在物理主机上创建虚拟机来实现多个操作系统实例同时运行的技术。
它提供了更多的灵活性和可扩展性，使得嵌入式系统能够更好地满足不同应用场景下的需求。
虚拟化技术在嵌入式系统中的应用主要有以下几个方面。
首先，虚拟化技术可以提高资源利用率。
在传统的嵌入式系统中，不同的应用往往需要独立的硬件资源，这样就会导致资源的浪费。
而通过虚拟化技术，可以将多个应用放在同一个物理主机上运行，共享硬件资源，提高整体资源利用率。
其次，虚拟化技术可以提高系统的可靠性和安全性。
在传统的嵌入式系统中，如果一个应用崩溃或者出现问题，整个系统可能会出现故障。
而采用虚拟化技术后，每个应用运行在独立的虚拟机中，互相隔离，可以避免一个应用的故障影响到其他应用，提高了系统的可靠性和安全性。
此外，虚拟化技术还可以提供更好的开发和测试环境。
通过在虚拟机中搭建运行环境，开发人员可以更方便地进行应用开发和测试工作。
他们可以在虚拟机中模拟各种情况和环境，提前发现和解决问题，加快开发进度，提高产品质量。
虚拟化技术在嵌入式系统中的应用已经取得了显著的成果，但它也存在一些局限性。
首先，虚拟化技术会增加系统的复杂性和开销。
每个虚拟机都需要占用一定的内存、CPU和存储资源，这会导致系统的性能下降。
此外，虚拟化技术还需要额外的软件和管理工具来支持，增加了系统的复杂性和管理成本。
为了克服虚拟化技术的局限性，容器技术应运而生。
容器是一种轻量级的虚拟化技术，与传统的虚拟机不同，它不需要模拟整个操作系统，而是共享主机操作系统的内核。
容器技术通过命名空间和控制组等技术实现了对进程之间的隔离和资源的有效利用。
嵌入式系统的虚拟化小设备虚拟机监控程序的方式和原因M. Tim Jones, 平台架构师, Intel简介：当今的技术新闻充斥着服务器和桌面机虚拟化的故事，但还有一种虚拟化技术发展迅猛：嵌入式虚拟化。
嵌入式领域包含几个有用的虚拟化应用领域：移动手持式设备、安全性内核和并发性嵌入式操作系统。
本文探索嵌入式虚拟化领域，解释嵌入式虚拟化进入您身边的嵌入式系统的原因。
本文的标签:虚拟化标记本文！发布日期： 2011 年5 月11 日级别：中级原创语言：英文访问情况 5466 次浏览建议： 0 (添加评论)平均分（共11 个评分）不仅仅只有虚拟化创造的市场和机遇正在“爆炸”，虚拟化的变体也在增长。
尽管虚拟化诞生于大型机，但它在服务器中占据了关键位置。
对于大量工作负载而言，服务器利用率很低，而虚拟化允许在单个服务器上托管多个服务器实例，从而减少成本、管理和固定资产。
因此，虚拟化以“Ⅱ型”（或托管）虚拟机监控程序的形式进入消费者领域，虚拟机监控程序允许在单个桌面机上同时运行多个操作系统。
下一个创新是虚拟化的桌面机，允许一个服务器使用最少的客户机端点通过一个网络托管多个客户机（瘦客户机）。
但在今天，虚拟化正在进入一个新的海量空间：嵌入式设备。
鉴于虚拟化实现的优势持续增长，这种演变并不那么令人吃惊。
虚拟化在IBM 大型机上诞生并发展，然后随着计算技术的演变进入服务器、桌面机和现在的嵌入式设备。
上世纪90 年代，虚拟化发展到大型机之外，借助原生微处理器的支持，经历了一次复兴（见图1）。
图1. Ⅰ型虚拟机监控程序的简单时间线本文将探索其中的一些应用领域，展示虚拟化如何延伸其触角，找到新的应用领域。
本文还将探索开源技术在虚拟化应用过程中的引导作用。
什么是嵌入式虚拟化？嵌入式虚拟化是指嵌入式系统中部署的Ⅰ型虚拟机监控程序。
但是，这种说法有些自相矛盾。
嵌入式系统的一种定义是：设计用于执行少数专用功能的计算机系统。
但如果向嵌入式系统添加一个虚拟机监控程序，将添加灵活性和一些高级功能，将嵌入式设备转变为一种新型系统。
微核的关键抽象1995 年，Jochen Liedtke 定义了微核中必须提供的三个关键抽象：地址空间（用于隔离）、线程（用于并发性）和进程间通信（用于独立的地址空间中的线程之间的通信）。
虚拟机监控程序是一种特殊操作系统，直接在裸机上运行（针对Ⅰ型虚拟机监控程序情况）。
虚拟机监控程序创建一个底层硬件平台抽象，这样，一个或多个虚拟机（VM）无需知道它们共享平台即可使用这个底层硬件平台。
在这种环境中，VM 只是操作系统及其应用程序的容器。
这种环境的一个有趣的优点是一个VM 与虚拟机监控程序上运行的其他VMs 隔离，这支持多个操作系统或多个配置不同的相似操作系统。
这种隔离还提供一些好处，我们将稍后介绍。
另外，嵌入式虚拟机监控程序是一个虚拟平台和一个微核的混合物（见图2）。
这种状态允许虚拟机监控程序支持VMs（操作系统和应用程序）和单独的应用程序。
图2. 裸机操作系统和虚拟机监控程序尽管嵌入式设备一直受到严格的资源限制，但今天的设备范围广泛：从拥有服务器级功能（比如对虚拟化的硬件支持）的强大处理器到拥有计较少容量和资源的功耗优化系统。
对于嵌入式虚拟机监控程序，这种多样性创建了一个比它们的大型机和服务器“兄弟” 要求更高的环境。
回页首嵌入式虚拟化的特征与传统虚拟机监控程序不同，嵌入式虚拟机监控程序实现了一种不同的抽象，拥有与其他平台不同的限制。
本节探索嵌入式空间中提供的一些限制和功能。
效率所有虚拟机监控程序都致力于提高效率，但嵌入式虚拟机监控程序必须处理在传统虚拟化环境之外添加的限制。
因此，嵌入式虚拟机监控程序必须规模小，且拥有极高的内存使用效率。
安全性规模小有其优势。
应用程序的代码越小，就越容易验证和证明它是没有bug 的。
事实上，有些嵌入式虚拟机监控程序供应商已经正式验证了他们的虚拟机监控程序，并保证它们没有bug。
虚拟机监控程序越小，平台就可能越安全可靠。
这是因为虚拟机监控程序通常是系统惟一以特权模式运行的部分，充当所谓的可信计算基（Trusted Computing Base，TCB），形成一个更安全的平台。
通信嵌入式虚拟机监控程序的目的在于与多个来宾和应用程序共享一个硬件平台，但通常还扩展一些通信方法以便它们交互。
这个通信通道既有效又安全，允许特权和非特权应用程序并存。
隔离隔离来宾和应用程序的能力与安全性相关。
除了提供安全性和可靠性的容器之外，这种能力还提供许可隔离方面的好处。
使用嵌入式虚拟机监控程序的通信机制允许专有软件和开源软件在隔离的环境中共存。
随着嵌入式设备变得更加开放，混合专有软件和第三方或开源软件的愿望成为一个重要需求。
实时功能最后，嵌入式虚拟机监控程序必须支持拥有实时功能的调度。
对于手持式设备，虚拟机监控程序能够与核心通信功能和第三方应用程序共享平台。
具有实时特征的调度允许这些关键功能与一些尽力运行的应用程序共存。
回页首嵌入式虚拟机监控程序示例已经出现了几个用于处理嵌入式领域中的应用程序的虚拟机监控程序—它们不仅来自开源社区，而且还有一些专有版本。
VMware 引入了Mobile Virtualization Platform 来处理一个日益普遍的使用模型：商用和个人智能电话。
通过在一部智能电话上采用一个嵌入式虚拟机监控程序，单个设备可以通过在单独的容器（VMs）中隔离两个使用模型同时用于安全的公司用途和个人用途。
下面我们探索一些处理这种和其他用途的解决方案（包括开源方案）。
PikeOSPikeOS 是一个有趣的架构，因为它主要实现了一个所谓的分离内核（separation kernel）。
与虚拟机监控程序类似，分离（或分区）内核安全地隔离上级来宾的环境。
PikeOS 用于处理航空电子工业中安全性至关重要的航空电子应用程序。
引入一个嵌入式虚拟机监控程序允许在同一个平台上同时使用较早的遗留应用程序（在一个VM 中）和更新的应用程序（见图3）。
图3. PikeOS 嵌入式虚拟化在内核领域中，PikeOS 实现了一套架构和平台支持包，用于特殊的硬件环境（x86、PowerPC、SuperH 等）以及提供虚拟化平台的分离微核。
PikeOS 不仅支持来宾操作系统（及其关联应用程序），还支持针对一个特定问题领域的更简单的应用程序编程接口和运行时环境（RTE），比如PikeOS 原生接口和实时Java™。
PikeOS 系统软件层向来宾分配资源（空间和时间）。
此系统依赖半虚拟化，以便来宾操作系统意识到它们已被虚拟化。
尽管通常用于航空电子工业，但PikeOS 不久以后有可能通过Automotive Open System Architecture (AUTOSAR) 进入您的汽车。
您可以在参考资料中了解更多信息。
OKL42006 年，Open Kernel Labs (OK Labs) 创立，致力于为嵌入式系统开发微核和虚拟机监控程序。
这个实验室在这些领域中的工作创造了一个术语：microvisor，表示一个具有虚拟化功能的微核。
OK Labs 在嵌入式虚拟化领域中取得了迄今为止最大的成功，其开源OKL4 microvisor 已部署到超过10 亿台设备中，比如Evoke QA4 消息传递电话—第一部支持虚拟化和两个并发操作系统（包括Linux®）运行的电话。
OKL4 继承了L4 微核系列（由Jochen Liedtke 开发）的遗产。
L4 的灵感来自Mach，Mach 是卡内基梅隆大学开发的微核，作为传统UNIX® 内核的一个“简易（drop-in）” 替代者。
L4 最初完全在x86 Assembly 中设计，以便实现一个最优解决方案。
后来，它用C++开发，现在存在于一系列微核中：从L4Ka::Hazelnut（针对Intel® Architecture、32 位和基于ARM 的架构设计）到L4Ka::Pistachio（针对平台独立性设计，在Berkeley Software Distribution 许可下发布）。
OKL4 实现了名为安全单元的分区，用于对此架构中的VMs 进行分区。
OKL4 microvisor 占据了特权内核空间，所有VMs、原生应用程序和驱动程序被推到单独的隔离分区中，一种高效的进程间通信（Interprocess Communication，IPC）机制允许各单元进行通信和合作（见图4）。
除VMs 之间的传统IPC 外，由于硬件设备驱动程序被推到microvisor 之外（这在微核中很常见），因此这种IPC 很重要：这是一种公共路径输入/输出。
另外，由于单独的应用程序和驱动程序可以集成到没有操作系统的平台，因此OKL4 的组件模型是轻量级的。
图4. OKL4 microvisormicrovisor 实现了具有虚拟化功能的核心微核，这些功能包括资源管理以及具有实时功能和低性能开销的调度功能。
OKL4 实现了半虚拟化，意味着操作系统必须能在microvisor 上运行。
OK Labs 提供了对几个半虚拟化的操作系统的支持，这些操作系统包括：OK:Linux、OK:Android 和OK:Symbian。
NOVA2010 年，NOVA 微虚拟机监控程序问世。
与此前的微核架构类似，NOVA 实现了一个瘦微核，包含一些用于非特权代码的独立层。
NOVA 利用新硬件平台的虚拟化功能来提高基于组件的系统的性能。
NOVA 包含一个微虚拟机监控程序和用户级环境，用于系统的核心功能。
这些核心元素（如图5 所示）包括：一个根分区管理器（用于管理微内核外的资源分配）、底层硬件设备的驱动程序、用于每个来宾管理（来宾和主机之间的）内存映射的VM 监控器（VMM）以及敏感指令模拟。
NOVA 实现了全面虚拟化，因此某些指令（比如x86 CPUID）必须针对每个来宾、根据其配置恰当模拟。
VMM 还为每个来宾可用的设备实现了设备模拟。
由于NOVA 实现了全面虚拟化，因此支持未更改的来宾操作系统。
图5. NOVA 微虚拟机监控程序架构微虚拟机监控程序本身实现了调度器、内存管理和消息传递通信接口，以及其他核心特性，比如保护域（用于空间隔离）和调度上下文（用于临时隔离）。
NOVA 被视为一个第三代微核，它的前辈包括Mach 和Chorus（第一代微核）以及L4（第二代微核）。
CodezeroCodezero Embedded Hypervisor 是一个遵循LR 架构的新微核，但经过彻底重写，以利用微核设计中的最新研究成果。
它遵循微核的基本原理，因为它只在特权微核中实现地址空间、线程管理和IPC，以及一些虚拟化功能。
如图6 所示，Codezero 在硬件平台上实现了一个典型的抽象层，这个抽象层实现了线程处理、IPC、地址空间管理、地址空间映射、安全性、电源以及错误恢复管理。
