The official site of ARMvisor has been released!

https://sites.google.com/a/sslab.cs.nthu.edu.tw/armvisor/home

The User Guide of ARMvisor has released

User Guild of ARMvisor is released!!!!!!

You can download the LaTex file from the GitHub
https://github.com/SSLab-NTHU/user-guide-armvisor

You can also just download the pre-compiled PDF file
https://github.com/SSLab-NTHU/user-guide-armvisor/raw/master/armvisor_user_guide.pdf

ARMvisor has been opened its source code

We've opened our source code of ARMvisor on GitHub under GNU GPLv2 license. The document will also release soon.

https://github.com/SSLab-NTHU

ARMvisor opensource in late August, 2012

Coming soon...

We are going to open source codes of ARMvisor in late August, 2012 on Github.

We are still refine our code to let it more easy to be read. Besides, we are writing some user guide.

Please following this blog. When the source code has opened, we will provide the link in this blog.

如何讓vim能自動parse出ARM的組合語言

在開發Linux kernel for ARM的時候，我們時常會使用vim來編寫程式碼，在一般以C語言撰寫的部份，vim皆能正確地對程式碼標色。但是在組合語言( Assembly language )檔案的部份，許多時候並不能對指令、參數等正確標色，實為缺憾。

但是我們發現在vim.sourceforge網站上，有人提供了armasm.vim的檔案，能夠讓vim能夠正確的對arm的組合語言標色。不過可惜的是只有Support到v5以前的指令，在v6之後的指令就只能自行修改armasm.vim檔案來支援，不過對於大多數的指令來說已經很夠用了。

其網頁於此：http://vim.sourceforge.net/scripts/script.php?script_id=888


其使用方法如下：
（註：我的使用環境是Ubuntu 11.10，VIM 7.3 for Ubuntu）

1. armasm.vim要放置的資料夾建置

   在家目錄下，建置.vim資料夾，再於.vim資料夾下建置syntax資料夾
   前述資料夾若已經存在則不需再另外建立

2. 取得並放置armasm.vim檔案

     (1) 去http://vim.sourceforge.net/scripts/download_script.php?src_id=4029 下載armasm.vim檔案

     (2) 將方才下載的armasm.vim檔案放置到~/.vim/syntax下

3. 修改家目錄下的.vimrc檔案，使vim能預設啟用armasm.vim檔案

    增加下列字串：

let asmsyntax='armasm' 
let filetype_inc='armasm'

調整好後，用vim開啟arm組合語言檔案就能正確標色

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本文同步發佈於 http://invmm.blogspot.com

虛擬化技術淺論：(1) What is virtualization?

虛擬化技術(Virtualization)於近年雲端運算(Cloud computing)逐漸熱門之後，漸漸廣為討論。實作雲端運算的基礎架構的方式很多，並非得利用虛擬化技術不可，而虛擬化技術除了在雲端運算的應用外，也有著許多其他的應用層面。

本系列文章是整理作者對虛擬化技術的所見所聞，希望讓讀者能夠了解虛擬化技術的前世今生，並以一個更廣泛的角度來看虛擬化技術。當然如果敘述中有缺漏或理解錯誤的部份，也歡迎諸位指教。

What is "virtualization"?

要談虛擬化技術(Virtualization)，或是要談虛擬機器(Virtual Machine)是什麼之前，我們可以先來探討「虛擬」這個字眼在電腦科學領域到底有什麼含義？

在電腦科學領域當中，有著許多帶有"Virtual"字眼的技術，舉凡「虛擬記憶體」(virtual memory)、「Java虛擬機」(Java Virtual Machine)、「虛擬私人網路」(Virtual Private Network)。這些看似無關的技術之間，都有著共同的"virtual"字眼。他們雖然在電腦科學當中分屬不同子領域，但是都蘊含著「把本來不是......的東西，透過軟體來讓他們變成都是......」，例如VPN，他把本來在實體網路上並不是在同一個網域當中的電腦，透過軟體的方式讓他們看似待在同一個網域。又或像JVM，本來在不同種CPU、OS運行的可執行檔都要事先編成對應的Native code才能執行，例如要在Windows for x86、Linux for x86、Linux for ARM需要分別編成三種不同的可執行檔才能運行，但是透過JVM，我們能夠只要編成一樣的Bytecode，在執行的時候再透過JVM去轉成Native code即可，透過JVM我們把本來不是同一種的Runtime（處理器、OS不同），讓他看似變成同樣的Runtime。

What benefit is from "virtualization"?

那為何我們會需要虛擬化技術呢？本來既有的硬體配置不好嗎？為什麼沒事要用軟體去把實體不存在的環境用軟體模擬出來呢？

通常我們會使用虛擬化技術主要著眼於下列幾點的好處：

• 資源分享：
  以RAID為例，我們可以把兩顆實體500GB的硬碟透過RAID讓使用者看成1TB去存取，那假設本來每顆硬碟都只剩下30GB的容量，亦即兩顆共剩60GB的容量，但是使用者想放一個50GB的檔案卻無法放入，透過RAID把儲存空間虛擬化，使用者就可以把50GB的檔案放入，而讓後端的虛擬化技術去處理檔案區塊放置的問題，這就達到了資源分享的效果。
• 安全性考量：
  以JVM為例，我們可以把網路上下載來不確定安不安全的程式放在JVM裡面跑，由於JVM提供了一整套的Runtime environment，在裡面跑的程式不會直接和OS與硬體溝通，這也增加了一層防護，若在JVM裡面跑的程式Crash或是想去越權探知OS當中的訊息，這些越權行為都會被JVM擋住。
• 彈性：
  以JVM為例，用Java寫程式的程式設計師，不需要為了Windows for x86、Linux for x86、Linux for ARM分別編出三套不同的執行檔再分送出去，只需要編出一組Bytecode，就能在各種執行環境下執行。在程式開發的階段，也不需要去思考這隻程式是在什麼OS、什麼處理器下運行，為高階語言程式開發者增加了許多彈性。
• ...

虛擬化技術的分類


目前談虛擬化技術通常大多指涉系統虛擬化（System virtualization），意即像VMware、Parallels、Xen、KVM等System VM，然而系統虛擬化並非虛擬化技術的全部，通常我們談虛擬化技術多分為下列三種：

• Process virtualization：
  是以讓一個Process能夠跨平台運行為目標的虛擬化技術。例如Java Virtual Machine、Apple Rosetta（Apple設計能讓原本運行在PowerPC處理器上的可執行檔能夠無痛運行在x86的處理器上的Process VM）
• Device virtualization：
  是針對周邊裝置來進行虛擬化，用軟體來模擬周邊裝置，或是將實體上為多台的周邊裝置透過軟體讓使用者看起來只有一台等等。例如：RAID、VPN
• System virtualization：
  是以讓一個Operating System能夠運行在別的OS上，或是能夠讓一台實體機器同時運行多個OS為目標。例如：VMware、Parallels、Xen、KVM等

我們接下來將會以System virtualization為繼續討論的主題。



To be continue...

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Xen-ARM簡介

（一）簡介 

Xen-ARM是一種在ARM架構上實作的Hypervisor，能在一台機器上同時運行多個作業系統。在Hypervisor的分類當中，屬於Type1的Hypervisor[1] ，而在Hypervisor上運行的Guest OS是需要被Patch過的，在系統虛擬化技術分類上屬於Para-virtualizaiton（半虛擬化）。

Xen-ARM是基於Xen [2] （一款在x86平台上開發的Hypervisor）。不同於Xen是由XenSource公司所主導，Xen-ARM的開發者是以Samsung為主體，而近幾年來有關Xen-ARM的Paper多由Samsung所發表。

談到Xen-ARM與Xen社群的關係，自兩者官網的關係來看，Xen-ARM的官網是被當成Xen官網上的一個分頁，而在XenWiki當中，也有一頁是寫有關Xen-ARM的內容，顯見Xen社群是知道有Xen-ARM的存在，並且是近乎把Xen-ARM當做Xen一部分的方式放置在Xen的官網。然而，Xen-ARM迄今仍未被整合進Xen的主線當中，依據Xen-ARM官網上的說法，他們希望能於2012年進入Xen的主線。

在早期Xen-ARM開發時，只支援FreeScale的開發板，而至今Xen-ARM已經支援Xscale PXA310, Versatile, Realview-PB, Cortex-A9等SoC平台的硬體架構，也支援Goldfish（QEMU emulator patched for Android）。在Guest OS的部份，早期僅支援2.6.11的版本，時至今日，Xen-ARM官方目前已支援Linux v2.6.11, v2.6.18, v2.6.21, v2.6.24, v2.6.27的版本。

（二）Xen-ARM歷史發展

於2007年的Xen秋季高峰會上，三星提出他們成功把Xen移植到ARM處理器架構之下，三星把此計畫稱之為Xen-ARM。在2007年當時，三星團隊在ARM9（ARMv5）的FreeScale開發板上實作Xen-ARM，當時他們是以Xen-3.0.2為基礎移植至FreeScale上，在Hypervisor上運行的Guest OS則是Linux 2.6.11。

然而，雖然2007年當時三星就有到Xen Summit Autumn發表Xen-ARM當時開發的成果，但真正開放原始碼的時間則是到2008上半年才有開放。於08年所釋出的第一版Xen-ARM，僅支援FreeScale的硬體平台，其所支援的Guest OS也僅為miniOS。

也因為沒有釋出Patch過能在Guest mode運行的Linux實有不便，因此於同年（2008年）的下半年，三星又釋出了第二版的Xen-ARM，在這個版本當中，即有提供Para-virtualized Linux 2.6.24來做為Guest OS，同時也釋出了Xen tool。

於2009年下半年，Xen-ARM推出第三版，當中最主要的更新是支援ARM11MPCore（ARMv6）的平台。最新的版本則是2010年推出的版本，此版本已經支援Cortex-A9（ARMv7）的硬體平台，Guest OS也已經有支援Linux v2.6.11, v2.6.18, v2.6.21, v2.6.24, v2.6.27的版本。

（三）Xen-ARM的架構[3]

Xen-ARM的架構與Xen相仿，是在硬體上直接架一層Hypervisor來實際管控所有硬體資源，然後Guest OS再架上Guest OS。當Guest OS在執行Non-sensitive instructions時，由於此種指令不會更動到關鍵的硬體資源，故即讓其native-run。然而當執行到sensitive instruction時，由於此種指令會更動到系統的關鍵資源，而我們不希望Guest OS有權直接存取硬體資源，故此時我們會讓sensitive instruction強制trap進Hypervisor，交由Hypervisor來處理，而此種行為我們會稱為Guest OS發一個hyper-call進hypervisor，如同在OS中我們會稱user-space程式會發system-call進kernel一樣。


1. CPU virtualization

在Xen-ARM當中將CPU的指令分為三種：Xen-ARM mode、virtual kernel mode與virtual user mode，分別給hypervisor、kernel-space of guest OS、user-space of guest OS使用，而對應實際ARM的instruction mode分別為supervisor mode、user mode與user mode。我們可以看到virtual kernel mode和virtual user mode皆是使用user mode，即non-privilege mode，故實際上virtual kernel mode和virtual user mode的差別只是邏輯上的分別而已。


2. Memory virtualization

我們知道在Memory virtualization當中，我們需要於Hypervisor中建立一套shadow page table，讓Guest OS能夠管理自己的Memory，但又不會直接接觸到實際的記憶體配置，而是利用shadow page table來轉換到實體的記憶體配置。在Xen-ARM當中也利用一樣的技術，在Xen-ARM當中去將實體記憶體切割成數塊，分別定址給各個VM，還有一部分的記憶體會被分配給Hypervisor本身


3. I/O virtualization

在Xen-ARM的架構上，他會把Guest OS切成兩種，一種是負責其他VM和Hypervisor溝通的VM，我們稱其為Dom0或VM0，另一種VM則是無法直接對Hypervisor溝通的VM，我們稱呼其為DomU（在一個Hypervisor上只有兩個VM運行時，我們也多直接成其為Dom1或VM1）。當VM1發出一個I/O request時，他會透過他自己的I/O裝置驅動程式打入Xen-ARM之中，但Xen-ARM只幫忙傳遞訊息給VM0，由VM0當中的Back-end driver去負責模擬虛擬的I/O裝置給VM1使用，而真正接觸到實際硬體的則是交由VM0當中的Native driver去負責。

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