CN116302303B - 一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法及装置，通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建与虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；在虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统。本发明的实施例不仅实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性，同时实现了多个非实时系统，且非实时系统的异常不影响实时系统。
Description
技术领域
本发明涉及操作系统技术领域，尤其涉及一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法及装置。
背景技术
现有type1型虚拟化技术，如xen、acrn等方案中，虚拟机所运行系统的实时性相较在裸机上运行系统的实时性有所损耗，这是type1虚拟化软件架构决定的。在同一物理机上运行同一操作系统时，有type1虚拟化比没用type1虚拟化时在系统调度、中断响应等软件路径更长。
现有针对type1虚拟化上运行操作系统实时型优化的方法主要是更改虚拟化层调度方式、绑定cpu资源，缩短中断派发路径等方法，这些方法在一些性能较好的硬件平台的实时性有明显改善，但对性能较差的硬件平台的实时性改善不太明显(因为虚拟化的引入导致cpu调度、中断响应路径边长，在具体硬件平台上这部分的耗时是固定的)
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法及装置，通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建与虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；在虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统。本发明的实施例不仅实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性，同时实现了多个非实时系统，且非实时系统的异常不影响实时系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法，包括：通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建与虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；在虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统。
由上，通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，在该硬件平台上运行各实时系统，在剥离部分硬件资源上的虚拟化内核上运行非实时系统，从而构建异构系统。该异构系统不仅实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性，同时本发明的异构系统具有多个非实时系统，实现多个非实时系统的任务，且非实时系统的异常不影响实时系统。
在第一方面的一种可能实施方式中，还包括：当停止实时系统时，通过实时系统环境停止实时系统，并释放所述实时硬件平台中的硬件资源至所述虚拟化内核。
由上，通过实时系统环境停止实时系统并释放该实时系统所分配的硬件资源至虚拟化内核，使实时系统停止时，利用其资源提高非实时系统的算力。
在第一方面的一种可能实施方式中，通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核后，还包括：通过所述实时系统环境将硬件资源进行配置划分，划分为虚拟化内核管理的硬件资源和实时硬件资源，实时硬件资源为所述实时硬件平台所包括的硬件资源；实时系统环境安装所述实时硬件资源的中断派发函数，以把所述实时硬件资源的中断派发到相关的所述实时系统，由该相关的实时系统相应的中断处理函数处理。
由上，实时硬件资源的中断不需要type1虚拟化内核的虚拟化，直接通过对应的中断派发函数派发给相应的实时系统进行处理，提高了中断处理速度。
在第一方面的一种可能实施方式中，还包括：在所述虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，以把非实时硬件资源的经过虚拟化的中断派发到非实时系统，所述非实时硬件资源为所述虚拟化内核中除了所述实时硬件资源后剩下的硬件资源；非实时系统安装所述非实时硬件资源的中断的中断处理函数。
由上，通过在所述虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，实现实时系统硬件与非实时系统硬件的中断派发隔离。
在第一方面的一种可能实施方式中，所述实时硬件资源至少包括下列之一：CPU核、内存、外部硬件设备，所述外部硬件设备至少包括下列之一：硬盘、网口和串口。
由上，实时硬件资源类似一个计算机的裸机硬件资源，可以独立承载一个操作系统。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置，虚拟内核启动模块，用于通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，所述硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；实时硬件剥离模块，用于通过实时系统环境把部分硬件资源从所述虚拟化内核中剥离出来，构建与所述虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；实时系统启动模块，用于通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；非实时系统启动模块，用于在所述虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统。
由上，通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，在该硬件平台上运行各实时系统，在剥离实时硬件资源上的虚拟化内核上运行非实时系统，从而构建异构系统。该异构系统不仅实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性，同时本发明的异构系统具有多个非实时系统，实现多个非实时系统的任务，且非实时系统的异常不影响实时系统。
在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：实时系统停止模块，用于当停止实时系统时，通过实时系统环境停止实时系统并释放所述实时硬件平台中的硬件资源至所述虚拟化内核。
由上，通过实时系统环境停止实时系统并释放该实时系统所分配的硬件资源至虚拟化内核，使实时系统停止时，利用其资源提高非实时系统的算力。
在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：硬件资源划分模块，用于通过所述实时系统环境将硬件资源进行配置划分，划分为虚拟化内核管理的硬件资源和实时硬件资源，实时硬件资源为所述实时硬件平台所包括的硬件资源；实时中断安装模块，用于实时系统环境安装所述实时硬件资源的中断派发函数，以把所述实时硬件资源的中断派发到相关的所述实时系统，由该相关的实时系统相应的中断处理函数处理。
由上，实时硬件资源的中断不需要type1虚拟化内核的虚拟化，直接通过对应的中断派发函数派发给相应的实时系统进行处理，提高了中断处理速度。
在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：非实时中断安装模块用于在所述虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，以把非实时硬件资源的经过虚拟化的中断派发到非实时系统，以由非实时系统相应的中断的中断处理函数，所述非实时硬件资源为所述虚拟化内核中除了所述实时硬件资源后剩下的硬件资源。
由上，通过在所述虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，实现实时系统硬件与非实时系统硬件的中断派发隔离。
在第二方面的一种可能实施方式中，所述实时硬件资源至少包括下列之一：CPU核、内存、外部硬件设备，所述外部硬件设备至少包括下列之一：硬盘、网口和串口。
由上，实时硬件资源类似一个计算机的裸机硬件资源，可以独立承载一个操作系统。
第三方面，本发明实施例提供了一种操作系统，通过本发明第一方面任一所述实施方式进行实时性增强。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机，包括：使用本发明第三方面所述操作系统。
第五方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括，
总线；
通信接口，其与所述总线连接；
至少一个处理器，其与所述总线连接；以及
至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行本发明第一方面任一所述实施方式。
第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行申请第一方面任一所述实施方式。
附图说明
图1为本发明的一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的流程示意图；
图2为基于type1虚拟化的现有技术构建的异构系统的架构示意图；
图3为本发明的方法实施例一构建的本实施例构建的异构系统的架构示意图；
图4为本发明的一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的流程示意图；
图5为本发明的一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置实施例一的结构示意图；
图6为本发明的一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置实施例二的结构示意图；
图7为本发明各实施例的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三等”或模块A、模块B、模块C等，仅用于区别类似的对象，或用于区别不同的实施例，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
本发明的实施例提供了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法及装置，通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建与虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统。本发明的实施例不仅实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性，同时还实现了多个非实时系统的任务，且非实时系统的异常不影响实时系统。
下面结合附图介绍本发明的各实施例。
首先，结合图1至图3介绍本发明的一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一。
一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一，通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建与虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；在虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统，进而构建异构系统。相对于现有type1的虚拟核实现的异构系统，本实施例的异构系统实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性。
图1示出了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的流程，其包括步骤S110至S140。
S110：在计算机硬件上安装硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核.
其中，该硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件，在本步骤中实时系统环境的软件已经启动。
其中，硬件虚拟化软件为硬件资源的type1的虚拟化软件。在一些实施例中，其为包括实时系统环境的xen软件，在另一些实施例中，其为包括实时系统环境的ARCN hyper软件。
其中，实时系统环境为实时硬件资源进行隔离和分配，实时硬件资源为分配给实时系统的硬件。
S120：通过实时系统环境把实时硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，实时硬件资源为配置给实时系统的硬件资源。
其中，实时系统环境中包括硬件资源的分配与释放功能，通过硬件资源的释放功能把实时硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，再通过实时系统环境的硬件资源分配功能把实时硬件资源分配给实时系统，构建实时系统的实时硬件平台。
其中，在一些实施实施例中，异构系统包括多个实时系统时，为各实时系统分别构建实时系统的实时硬件平台。
其中，实时硬件资源类似一个计算机的裸机硬件资源，可以独立承载一个操作系统。
由上，实时硬件资源在剥离前为虚拟化内核管理和调度，剥离后与虚拟化内核隔离，从而实时实时系统与非实时系统的硬件资源隔离。
S130：通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动至少一个实时系统的镜像。
其中，实时系统环境包括实时系统镜像的加载与启动功能。通过实时系统环境的实时系统镜像的加载功能和启动功能加载并启动实时系统的镜像。
其中，在一些实施实施例中，异构系统包括多个实时系统时，各实时系统的镜像分别加载各自对应的实时硬件平台的内存，并在该内存中运行。
由上，在实时硬件平台上通过实时系统环境启动各实时系统，实时系统环境不占有资源，只进行资源的分配与隔离，建立在实时系统环境上各实时系统的实时性与直接建立在裸机上的系统一样快。
S140：在虚拟化内核上启动至少一个非实时系统。
其中，此时的虚拟化内核已经剥离了实时硬件资源。本步骤运行完成后，由步骤S130启动的实时系统和本步骤的非实时系统构成了异构系统。
由上，相对于在Type2的虚拟化基础上构建的异构系统只有一个非实时系统，本步骤可以启动多个非实时系统，示例地，一个非实时系统用于人机界面，其他一个非实时系统用于至少一个大算力非实时的算法要求，如运动轨迹预测、图像处理和条件搜索等。
又由上，相对于在Type2的虚拟化基础上构建的异构系统中非实时系统，本步骤启动的非实时系统的异常不影响实时系统。
下面对比本实施例实现的异构系统与基于type1虚拟化的现有技术构建的异构系统的区别。
图2示出了基于type1虚拟化的现有技术构建的异构系统，其包括硬件资源、虚拟化内核、实时系统和非实时系统。实时系统与非实时系统基于相同的虚拟核内核实现，虚拟化内核对硬件资源进行虚拟化和调度。图2中的虚拟化内核拥有全部计算机资源，在其上运行系统的实时性相较在裸机上运行系统的实时性有所损耗，导致系统调度、中断响应等软件路径变长。
图3示出了本实施例构建的异构系统，其包括非实时硬件资源和实时硬件资源、虚拟化内核和实时运行环境、非实时系统和实时系统。实时系统通过实时运行环境建立在实时硬件资源上，非实时系统运行虚拟核内核上，虚拟核化内核运行在非实时硬件资源上，实时硬件资源和实时硬件资源互相隔离。图3中实时系统的性能与运行在裸机硬件资源相同，提高了异构系统的实时性。
综上，一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，在该硬件平台上运行各实时系统，在剥离实时硬件资源上的虚拟化内核上运行非实时系统，从而构建异构系统。相对于现有type1的虚拟核实现的异构系统，本实施例的异构系统实现实时系统与非实时系统的硬件资源隔离，提高了实时性；同时相对于在Type2的虚拟化基础上构建的异构系统，本实施例的异构系统具有多个非实时系统，实现多个非实时系统的任务，且非实时系统的异常不影响实时系统，提高实时系统的安全性。
下面结合图4介绍一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二。
一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二在一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的基础上，实时系统的硬件中断不经过虚拟化内核直接投递给实时系统，进一步提高异构系统的实时性，同时当实时系统卸载时，分配给其的硬件资源在释放到虚拟化内核中，继续为非实时系统增加算力。
图4示出了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的流程，包括步骤S210至S250。
S210：在计算机的硬件资源的type1的虚拟化软件增加定制的实时系统环境(RTRE)软件。
其中，在一些实施例中，type1的虚拟化软件为xen软件，在另一些实施例中，其为ARCN hyper软件。
其中，实时系统环境为实时硬件资源进行隔离和分配，实时硬件资源为分配给实时系统的硬件资源。
其中，硬件资源包括：CPU核、内存、外部硬件设备，所述外部硬件设备至少包括：硬盘、网口和串口。
S215：在计算机硬件上安装硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核。
其中，此时虚拟化内核拥有全部计算机资源，在其上运行系统的实时性相较在裸机上运行系统的实时性有所损耗，导致系统调度、中断响应等软件路径变长。
S220：通过实时系统环境把计算机的硬件资源划分为实时硬件资源和非实时硬件资源。
其中，实时硬件资源为实时系统环境管理的硬件资源，为配置给实时系统的硬件资源，非实时硬件资源为虚拟核内核直接管理的硬件资源。
S225：通过实时系统环境把实时硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，实时硬件资源为配置给实时系统的硬件资源。
其中，实时系统环境包括硬件资源的分配与释放命令，负责资源的分配与释放，包括:
1)cpu分配与释放(cpu alloc/free)
cpu释放实现从type1虚拟化内核中剥离cpu，type1虚拟化内核不再使用该cpu，cpu分配实现将已经从type1虚拟化内核中剥离的cpu分配给相应的实时系统使用，cpu分配与释放是互逆过程。
2)内存分配与释放(mem alloc/free)
内存释放实现将内存块从type1虚拟化内核中剥离，type1虚拟化内核不再使用该内存块，内存分配将从type1虚拟化内核中剥离的内存块分配给相应的实时系统，内存分配与释放是互逆过程。
3)设备分配与释放(deviceName alloc/free)
设备释放将设备从type1虚拟化内核中剥离出来，type1虚拟化内核不再使用该设备，设备分配将从type1虚拟化内核中剥离的设备分配给相应的实时系统，设备分配与释放是互逆过程。
其中，分配给各实时系统的实时硬件资源构成各实时系统的实时硬件平台。
其中，实时硬件资源包括计算机硬件资源中若干CPU核、若干内存、若干外部硬件设备。
S230：通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动至少一个实时系统的镜像。
其中，实时系统环境包括实时系统镜像加载、启动和暂停功能(load img/startRT/stopRT)。通过实时系统镜像的加载功能和启动功能加载并启动各实时系统的镜像，从而启动各实时系统。
由上，在实时硬件平台上通过实时系统环境启动各实时系统，实时系统环境不占有资源，只进行资源的分配与隔离，建立在实时系统环境上各实时系统的实时性与直接建立在裸机上的系统一样快。
S235:实时系统环境安装实时硬件资源的中断派发函数，以把实时硬件资源的中断派发到相关的实时系统处理。
其中，实时硬件资源的中断不需要type1虚拟化内核的虚拟化，直接通过对应的中断派发函数派发给相应的实时系统，该相应的实时系统为拥有产生中断的实时硬件资源。
其中，各实时系统安装其对应的实时硬件中断处理函数，处理其对应的实时硬件的中断。
由上，实时硬件资源的中断不需要type1虚拟化内核的虚拟化，直接通过对应的中断派发函数派发给相应的实时系统进行处理，提高了中断处理速度。
S240：在虚拟化内核上启动至少一个非实时系统。
其中，此时的虚拟化内核已经剥离了实时硬件资源。本步骤运行完成后，由步骤S230启动的实时系统和本步骤的非实时系统构成了异构系统。
由上，相对于在Type2的虚拟化基础上构建的异构系统只有一个非实时系统，本步骤可以启动多个非实时系统，示例地，一个非实时系统用于人机界面，其他一个非实时系统用于至少一个大算力非实时的算法要求，如运动轨迹预测、图像处理和条件搜索等。
又由上，相对于在Type2的虚拟化基础上构建的异构系统中非实时系统，本步骤启动的非实时系统的异常不影响实时系统。
S245:在虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，以把非实时硬件资源的中断派发到相应的非实时系统。
其中，非实时硬件资源为虚拟化内核中除了实时硬件资源后剩下的硬件资源。
其中，非实时硬件资源的经过虚拟化的中断被虚拟化内核的中断派发函数，派发发给相应的非实时系统进行处理，各非实时系统安装相应的非实时硬件资源的中断的中断处理函数。
S250:当一实时系统停止时，通过实时系统环境停止实时系统并释放该实时系统所分配的实时硬件资源至虚拟化内核。
其中，通过实时系统环境的镜像暂停功能，停止一实时系统的镜像，并通过实时系统环境的cpu释放、内存释放和设备释放功能，释放相应的cpu、内存和设备至虚拟化内核。释放后，虚拟化内核即刻拥有这些硬件资源，并各非实时系统所使用，以提高非实时系统的算力。
由上，通过实时系统环境停止实时系统并释放该实时系统所分配的实时硬件资源至虚拟化内核，使实时系统停止时，利用其资源提高非实时系统的算力。
综上，一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二在一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的基础上，非实时系统和实时系统的硬件中断走不同的路径，实时系统的硬件中断不经过虚拟化内核直接投递给实时系统，进一步提高异构系统的实时性，同时当实时系统卸载时，分配给其的硬件资源在释放到虚拟化内核中，继续为非实时系统增加算力，实现异构系统的硬件资源动态分配。
下面结合图5至图6介绍本发明的各装置实施例。
一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置实施例一运行一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的方法。
图5示出了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置实施例一的结构，其包括：虚拟内核启动模块510、实时硬件剥离模块520、实时系统启动模块530和非实时系统启动模块540。
虚拟内核启动模块510用于在计算机硬件上安装硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，硬件虚拟化软件包括实时系统环境的软件。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的步骤S110。
实时硬件剥离模块520用于通过实时系统环境把部分硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，实时硬件资源为配置给实时系统的硬件资源。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的步骤S120。
实时系统启动模块530用于通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动至少一个实时系统的镜像。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的步骤S130。
非实时系统启动模块540用于在虚拟化内核上启动非实时系统。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一的步骤S140。
一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置实施例二运行一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的方法。
图6示出了一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置实施例二的结构，其包括：实时环境添加模块610、虚拟内核启动模块615、硬件资源划分模块620、实时硬件剥离模块625、实时系统启动模块630、实时中断安装模块635、非实时系统启动模块640、非实时中断安装模块645、实时系统停止模块650。
实时环境添加模块610用于在计算机的硬件资源的type1的虚拟化软件增加定制的实时系统环境(RTRE)软件。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S210。
虚拟内核启动模块615用于在计算机硬件上安装硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S215。
硬件资源划分模块620用于通过实时系统环境把计算机的硬件资源划分为实时硬件资源和非实时硬件资源。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S220。
实时硬件剥离模块625用于通过实时系统环境把实时硬件资源从虚拟化内核中剥离出来，构建一个实时硬件平台，实时硬件资源为配置给实时系统的硬件资源。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S225。
实时系统启动模块630用于通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动至少一个实时系统的镜像。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S230。
实时中断安装模块635用于实时系统环境安装实时硬件资源的中断派发函数，以把实时硬件资源的中断派发到相关的实时系统处理。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S235。
非实时系统启动模块640用于在虚拟化内核上启动至少一个非实时系统。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S240。
非实时中断安装模块645用于在虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，以把非实时硬件资源的中断派发到相应的非实时系统。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S245。
实时系统停止模块650用于当一实时系统停止时，通过实时系统环境停止实时系统并释放该实时系统所分配的实时硬件资源至虚拟化内核。其原理和优点请参照一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二的步骤S250。
本发明实施例还提供了一种操作系统，其通过一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例一或一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法实施例二增强系统的实时性。
本发明实施例还提供了一种计算机，包括本发明的操作系统实施例。
本发明实施例还提供了一种计算设备，下面结合图7详细介绍。
该计算设备700包括，处理器710、存储器720、通信接口730、总线740。
应理解，该图所示的计算设备700中的通信接口730可以用于与其他设备之间进行通信。
其中，该处理器710可以与存储器720连接。该存储器720可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器720可以是处理器710内部的存储单元，也可以是与处理器710独立的外部存储单元，还可以是包括处理器710内部的存储单元和与处理器710独立的外部存储单元的部件。
可选的，计算设备700还可以包括总线740。其中，存储器720、通信接口730可以通过总线740与处理器710连接。总线740可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(EFStended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。所述总线740可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
应理解，在本发明实施例中，该处理器710可以采用中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器710采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本发明实施例所提供的技术方案。
该存储器720可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器710提供指令和数据。处理器710的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器710还可以存储设备类型的信息。
在计算设备700运行时，所述处理器710执行所述存储器720中的计算机执行指令执行各方法实施例的操作步骤。
应理解，根据本发明实施例的计算设备700可以对应于执行根据本发明各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备700中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括，U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行各方法实施例的操作步骤。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括，具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明保护范畴。
Claims (10)
1.一种基于type1虚拟化系统的实时性增强方法，其特征在于，包括：
通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，所述硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；
通过实时系统环境把部分硬件资源从所述虚拟化内核中剥离出来，构建与所述虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；当基于type1虚拟化系统包括多个实时系统时，为每个实时系统分别构建实时硬件平台；
通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；
通过实时系统环境安装所述实时硬件平台中硬件资源的中断派发函数，以把该硬件资源的中断不经过 type1 虚拟化内核的虚拟化，直接派发到相关的所述实时系统，由该相关的实时系统相应的中断处理函数处理；
在各实时系统启动后，通过硬件虚拟化软件在所述虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核后，还包括：
通过所述实时系统环境将硬件资源进行配置划分，划分为虚拟化内核管理的硬件资源和实时硬件资源，实时硬件资源为所述实时硬件平台所包括的硬件资源。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括：当停止实时系统时，通过实时系统环境停止实时系统，并释放所述实时硬件平台所包括的硬件资源至所述虚拟化内核。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括：所述虚拟化内核为非实时硬件资源安装中断派发函数，以把非实时硬件资源的经过虚拟化的中断派发到非实时系统，所述非实时硬件资源为所述虚拟化内核中除了所述实时硬件资源后剩下的硬件资源；
非实时系统安装所述非实时硬件资源的中断的中断处理函数。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述实时硬件资源包括如下资源中的一项或多项：CPU核、内存、外部硬件设备；所述外部硬件设备至少包括：硬盘、网口和串口。
6.一种基于type1虚拟化系统的实时性增强装置，其特征在于，包括：
虚拟内核启动模块，用于通过硬件虚拟化软件，对计算机的硬件资源进行虚拟化，生成虚拟化内核，所述硬件虚拟化软件集成有实时系统环境的软件；
实时硬件剥离模块，用于通过实时系统环境把部分硬件资源从所述虚拟化内核中剥离出来，构建与所述虚拟化内核中剩余硬件资源隔离的实时硬件平台；当基于type1虚拟化系统包括多个实时系统时，为每个实时系统分别构建实时硬件平台；实时系统启动模块，用于通过实时系统环境在实时硬件平台的内存中加载并启动一个或多个实时系统的镜像，从而启动一个或多个实时系统；
非实时系统启动模块，用于在各实时系统启动后，通过硬件虚拟化软件在所述虚拟化内核上启动一个或多个非实时系统；
实时中断安装模块，用于实时系统环境安装所述实时硬件平台中硬件资源的中断派发函数，以把该硬件资源的中断不经过 type1 虚拟化内核的虚拟化，直接派发到相关的所述实时系统，由该相关的实时系统相应的中断处理函数处理。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，还包括：实时系统停止模块，用于当停止实时系统时，通过实时系统环境停止实时系统并释放所述实时硬件平台所包括的硬件资源至所述虚拟化内核。
8.一种操作系统，其特征在于，通过权利要求1至5任一所述方法进行实时性增强。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：
总线；
通信接口，其与所述总线连接；
至少一个处理器，其与所述总线连接；以及
至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行权利要求1至5任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行权利要求1至5任一所述方法。
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