Existuje veľa rôznych dôvodov pre spoločnosti a organizácie, prečo by mali investovať do virtualizácie. Asi najväčší dôvod je finančná motivácia, pretože nasadenie virtualizácie môže ušetriť nemálo peňazí. Táto práca sa zaoberá práve problémom virtualizácie I/O operácií v sieťovom prostredí. Cieľom práce je tvorba softvérových ovládačov pre I/O virtualizáciu, ktoré by mohli pracovať s hardvérovo akcelerovanými sieťovými kartami. Hlavným prínosom ovládačov by mala byť použiteľnosť a čo najmenšia strata prenosového výkonu vo virtualizovanom prostredí. Pred popisom finálnych detailov ovládačov je však potrebné uviesť potrebné teoretické základy. Teoretická časť sa zaoberá súčasnými trendami vo virtualizácii I/O, technológiami ako sú virtio, vhost, SR-IOV, VFIO a mdev. V praktickej časti sú navrhuté dva spôsoby riešenia problému. Prvým je použitie technológie virtio (emulácia softvéru). Druhé je založené na technológii VFIO-mdev (hybridná paravirtualizácia). Pokiaľ sa jedná o výkon a konfigurovateľnosť zariadení, oba prístupy majú rôzne benefity. Tieto riešenia majú aj svoje nevýhody, ako je zložitosť riešenia a náročnosť integrácie do systému. Požadované ciele boli úspešne dosiahnuté vo forme prototypu ovládača nfb_mdev.

This thesis is a pre-study for the design of a fiber optic transceiver system capable of transmitting Universal Serial Bus (USB) 3.2 and 2.0 signals over an optic medium. The added benefit of such a system is that transmission can potentially be achieved over longer distances than what is allowed by the Universal Serial Bus standards. Beneficial scenarios are industrial applications, media production applications or in electromagnetically noisy environments. Currently there exists transceiver systems capable of transmitting Universal Serial Bus 2.0 and the slowest of Universal Serial Bus 3.2 operating modes, but not the higher speed Universal Serial Bus 3.2 modes. The transmission of these higher speed modes with retained capability of transmitting the slower modes is the subject of investigation for this thesis. This project was kept at a theoretical level and takes into account electronics, fiber optics, data structures, networking and system design. General considerations and challenges with designing a transceiver system in question are put forward. Challenges such as the half-duplex to full-duplex conversion necessary for transceiving Universal Serial Bus 2.0 over fiber, propagation delay, single ended zeroes and low speed signaling carried out by Universal Serial Bus 3.2. Then, two architectures for fiber transceivers and their basic respective structures are proposed: parallel and serial. They are then discussed with regards to their challenges, strengths and weaknesses. It is concluded that since there are no technological limitations, both architectures are plausible to implement. The parallel architecture being the easier to implement because it features a more complex optical module. Therefore reducing the complexity of the interfacing and packeting to the optical module when compared to the serial architecture. / Detta examensarbete är en förstudie för design utav ett fiberoptiskt mediakonverterarsystem kapabelt att konvertera signaler från Universal Serial Bus (USB) 3.2 och 2.0 mellan elektriska och optiska medium. Nyttan av ett sådant system kan materialiseras i till exempel en utökning av avstånden Universal Serial Bus kan användas. Scenarion som kan gagnas av en sådan utökning av avstånd är till exempel industritillämpningar, mediaproduktion eller elektromagnetiskt brusiga miljöer. För närvarande existerar det fiberoptiska mediakonverterarsystem som är kapabla att konvertera Universal Serial Bus 2.0 samt det långsammaste läget av Universal Serial Bus 3.2 men inte de snabbare lägena av Universal Serial Bus 3.2. Konverteringen och sändandet av dessa lägen med högre datahastigheter med bibehållen kapacitet för det långsamma läget samt Universal Serial Bus 2.0, är vad detta examensarbete undersökt. Arbetet behölls på en teoretisk nivå och tar hänsyn till elektronik, fiberoptik, datastrukturer, nätverksteknik samt systemdesign. Denna rapport presenterar allmänna beaktanden och utmaningar med att designa och konstruera ett fiberoptiskt mediakonverterarsystem i fråga. Utmaningar såsom konvertering av halv-duplex till full-duplex för att kunna skicka och mottaga Universal Serial Bus 2.0 över ett optiskt medium, propagationfördröjningar, transmission av enkeländade nollor samt det låghastighetsprotokoll som används av Universal Serial Bus 3.2. Efter att allmänna beaktanden samt utmaningar har presenterats, läggs två olika förslag fram på arkitekturer för mediakonverterare. De två arkitekturerna är parallell samt seriell. Deras respektive grundläggande struktur redogörs för och de diskuteras sedan med hänsyn till deras specifika utmaningar, styrkor och svagheter. Slutsatsen är att eftersom det inte finns några grundläggande tekniska hinder, är det rimligt att kunna implementera båda arkitekturerna. Slutsatsen är också att den parallella arkitekturen är den enklare att implementera. Detta på grund utav en mer kapabel och komplex optisk modul som därmed reducerar implementationsinsatsen för den parallella arkitekturen, då den kräver mindre komplexa konverteringar än vad den seriella arkitekturen kräver.