架构设计

Architecture Design

01.实时内核与虚拟化功能一体化

减少特权级与上下文切换(少切换),保障实时性

02.虚拟化栈最小化

精简软件栈与通用组件(少组件),实现轻量化

03.无管理域服务下沉

消除管理域依赖,服务模块化内置(少耦合),支持按需扩展

核心技术

Core Technologies

01.HyperVHE超级虚拟化扩展

优化虚拟化执行路径,减少 EL1/EL2 分层带来的特权级与上下文切换开销

02.HyperTwin双核分治

建立控制域与数据域隔离的双核架构,避免特权级切换,实现控制与数据服务的故障隔离

03.1V1静态绑核

vCPU 与物理 CPU 确定性绑定,消除调度抖动,保障实时性

04.E4中断保障

通过同步、过滤、冗余与绑定优化中断转发路径,保障关键中断确定性响应

05.VirtIO内置

将 VirtIO 后端内置 ZVM 内核,在单一特权级为多类设备提供统一后端接口

06.SR-IOV复用

内置 SR-IOV 与 PF 驱动,通过 VF 直通为网卡、GPU 提供低开销访问

07.TSN融合

融合 TSN 协议,将确定性从处理器延伸至端到端通信链路

08.GPU多显

单 GPU 多路虚拟化输出,支持多 OS 独立显示与图形加速

关键支撑技术

Key Supporting Technologies

01.VCPU超映射

支持客户 OS 数 > 物理核数,单核虚拟多 vCPU 实现高密混合部署

02.Zshm共享内存通信

自研无锁共享内存框架,支持多对多并发通信,端到端时延 < 4μs

03.跨层CFS调度

通过共享内存跨层传递信息,让紧急 Task 优先在空闲 pCPU 执行

04.Guest自恢复

定期备份快照,故障后完整恢复 Guest OS 故障前状态

05.Guest时间同步

基于 Zshm 实现多 OS 纳秒级时间同步,零陷入读取全局时间基

06.末级缓存染色

避免末级缓存争用,保证实时客户OS执行确定性

07.资源安全隔离

构建"基础硬件 + 关键设备"两层隔离,限制客户 OS 故障在本地

08.DMA隔离

适配 ARM SMMU,硬件层隔离外设 DMA 访问,防止越权与数据泄露

09.直通框架

由 EL2 直接管理设备并按需建立 MMIO/IRQ 映射,实现轻量化直通

10.完全虚拟化框架

解耦虚拟与物理外设,支持动态映射,实现外设灵活复用与无感切换

11.HyperSpace可信空间

在最高特权级构建物理与逻辑双重隔离区域,保护关键地址防篡改

工程支撑体系

Engineering Support System

01.VisualZVM可视化监控

专用PC端工具,提供虚拟机系统全生命周期管理,内置串口控制台及运行态动态监控

02.自动化测试闭环

一键式完成对虚拟机系统关键核心模块的完全性测试,提高可认证性和交付质量

03.版本交付管理

建立个人开发版,基础发行版及交付版的协同循序管理机制,保证ZVM的稳定可靠与交付

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