欢迎使用 hvisor!

hvisor是一款轻量级Type-1虚拟机监控器，使用Rust语言编写，其目标是在异构多核 SoC 平台上提供高效、安全、低开销的虚拟化能力。作为一个直接运行在裸机上的虚拟机监控器，Hvisor 具备快速启动、跨平台支持以及良好的内存安全特性，特别适合嵌入式、边缘计算、车载和工业控制等对性能与安全有严格要求的场景。Hvisor 的设计理念深受 Little.BIG 二元内核架构 启发，通过“轻量内核 + 完整内核”的方式，实现了硬件分区、虚拟化支持与多操作系统并行运行。

特点

  1. 跨平台支持：支持AARCH64，RISC-V，LoongArch等多种架构。
  2. 轻量级：专注于核心虚拟化功能，避免了传统虚拟化解决方案中的不必要复杂性，适合资源受限的环境。
  3. 高效：直接运行在硬件上，无需通过操作系统层，提供接近原生的性能。
  4. 安全性：Rust语言以其内存安全性和并发编程模型著称，有助于减少内存泄漏、数据竞争等常见的系统级编程错误。
  5. 快速启动：设计简洁，启动时间短，适合需要快速部署虚拟化的场景。同时具备良好的可移植性，移植过程快捷、周期短。

主要功能

  1. 虚拟机管理：提供创建、启动、停止和删除虚拟机的基本管理功能。
  2. 资源分配与隔离：支持对CPU、内存和I/O设备的高效分配和管理，通过虚拟化技术确保不同虚拟机之间的隔离，提升系统安全性和稳定性。

使用场景

  1. 边缘计算：适合在边缘设备上运行，为IoT和边缘计算场景提供虚拟化支持。
  2. 开发和测试：开发者可以快速创建和销毁虚拟机环境，用于软件开发和测试。
  3. 安全研究：提供一个隔离环境，用于安全研究和恶意软件分析。

Little.BIG 架构理念

架构思想

Little.BIG 二元内核架构将系统分为两类核心组件：

  • Little Kernel（轻量内核）：极简的 Type-1 Hypervisor，运行在裸机上，负责硬件分区与隔离，提供 CPU、内存、I/O 等的最小化虚拟化支持。
  • BIG Kernel（大内核）：运行在不同 zone 内的完整操作系统内核，如 Linux、RTOS、Unikernel 等，用于承载应用程序和系统服务。
这种架构模式通过 little kernel 提供安全隔离与虚拟化支撑，再由 big kernel 提供丰富 OS 功能，实现了性能与安全性的平衡。

Hvisor 整体架构

Hvisor 作为 Little.BIG 理念的实现，其整体架构分为三层：

  1. BIG Kernel 层（Zone 层）：在 Little.BIG 架构下，硬件被划分为多个 zone，每个 zone 独立运行自己的 OS 与应用：

    zone0：运行 Linux，提供虚拟机管理、设备驱动、VirtIO 后端等。

    zoneR：运行 RTOS，通过 xiUOS 库和 VirtIO 驱动支持实时应用。

    zoneU：运行 Linux/RuxOS，支持单一应用优化。

  2. Little Kernel 层（Hvisor）：提供 Hypercall 接口供 BIG kernel 调用。

    CPU 虚拟化：Trap 处理、PerCPU 静态分配。

    内存虚拟化：MMU 配置、Stage-2 页表映射。

    I/O 虚拟化：IOMMU、VirtIO 跳板、PCI 支持。

    中断虚拟化：中断控制器模拟与中断注入。

  3. 硬件层：支持 DMA 与设备直通，提高性能。

    异构 SoC 硬件，包括 CPU、DRAM、GPU、FPGA、网卡及 I/O 设备。