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Previous issue date: 2016-03-22 / O poder de processamento presente nos sistemas embarcados modernos permite a ado??o de t?cnicas de virtualiza??o. Juntamente com os ganhos em redu??o de custo e melhor utiliza??o dos recursos, como por exemplo uma melhor utiliza??o do processador, a virtualiza??o possibilita a co-execu??o de diferentes sistemas operacionais em um processador, sejam eles sistemas operacionais de tempo real (RTOS) e/ou de prop?sito geral (GPOS). A implementa??o da t?cnica de virtualiza??o esta baseada em um m?dulo de software denominado hypervisor. Devido a complexidade de se desenvolver uma nova camada de virtualiza??o especialmente projetada para sistemas embarcados, muitos autores propuseram modifica??es em sistemas de virtualiza??o que s?o largamente empregados em servidores na nuvem para melhor adapta-los ?s necessidades dos sistemas embarcados. Contudo, a utiliza??o de mem?ria e os requisitos temporais de alguns dispositivos embarcados requerem abordagens diferentes daquelas utilizadas em servidores. Al?m disso, a atual tend?ncia de utiliza??o de virtualiza??o nos dispositivos projetados para a internet das coisas (do ingl?s Internet of Things - IoT) aumentou o desafio por hypervisors mais eficientes, em termos de mem?ria e processamento. Estes fatores motivaram o surgimento de diversos hypervisors especialmente projetados para atender os requisitos dos atuais sistemas embarcados. Nesta tese, investigou-se como a virtualiza??o embarcada pode ser melhorada a partir de seu estado atual de desenvolvimento para atender as necessidades dos sistemas embarcados atuais. Como resultado, prop?e-se um modelo de virtualiza??o capaz de agregar os diferentes aspectos exigidos pelos sistemas embarcados. O modelo combina virtualiza??o completa e para-virtualiza??o em uma camada de virtualiza??o h?brida, al?m da utiliza??o de virtualiza??o assistida por hardware. Uma implementa??o baseada neste modelo ? apresentada e avaliada. Os resultados mostram que o hypervisor resultante possui
requisitos de mem?ria compat?veis com os dipositivos projetados para IoT. Ainda, GPOSs and RTOS podem ser executados mantendo-se o isolamento temporal entre eles e com o baixo impacto no desempenho. / The current processing power of modern embedded systems enable the adoption of virtualization techniques. In addition to the direct relationship with cost reduction and better resource utilization, virtualization permits the integration of real-time operating systems (RTOS) and general-purpose operating systems (GPOS) on the same hardware system. The resulting system may inherit deterministic time response from the RTOS and a large software base from the GPOS. However, the hypervisor must be carefully designed. Due to the complexity of developing a virtualization layer designed specially for embedded systems from scratch, many authors have proposed modifications of the widely used server virtualization software to better adapt it to the particular needs of embedded system. However, footprint and temporal requisites of some embedded devices require different approaches than those used in server farms. Also, currently virtualization is being adapted for the field of the Internet of Things (IoT), which has increased the challenge for more efficient hypervisors. Thus, a generation of hypervisors focused on the needs of embedded systems have emerged. This dissertation investigated how embedded virtualization can be improved, starting from the current stage of its development. As a result, it is proposed a virtualization model to aggregate different aspects required by embedded systems. The model combines full and para-virtualization in a hybrid virtualization layer. In addition, it explores the newer features of embedded processors that have recently adopted hardware-assisted virtualization. A hypervisor implementation based on this model is presented and evaluated. The results show that the implemented hypervisor has memory requirements compatible with devices designed for IoT. Moreover, general-purpose operating systems and real-time tasks can be combined while keeping them temporally isolated. Finally, the overall virtualization overhead is for most part lower than in other embedded hypervisors.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/7032 |
| Date | 22 March 2016 |
| Creators | Moratelli, Carlos Roberto |
| Contributors | Hessel, Fabiano Passuelo |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia da Computa??o, PUCRS, Brasil, Faculdade de Inform?tica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1974996533081274470, 600, 600, 600, -3008542510401149144, 3671711205811204509 |
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