解密ACRN——一个专为物联网而设计的Hypervisor

　　ACRN是一个灵活的、轻量级的hypervisor，以实时性和安全性为设计出发点。

　　

　　随着物联网规模呈指数级增长，物联网开发者需要支持各种不同的硬件资源、操作系统、软件工具/应用程序。这是一个很大的挑战，因为许多互联的物联网设备在资源上会受到各种限制的，例如运行内存空间，闪存大小，CPU核的个数。虚拟化有助于满足这些广泛的需求，但是现有的虚拟化方案无法为物联网开发提供同时满足尺寸、灵活性和功能的适当的组合。

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　　ACRN的设计有所不同。在2018年的Linux嵌入式大会上发布的ACRN，是一款灵活的、轻量级的参考hypervisor，以实时性和关键的安全性为设计出发点，并且通过开源平台为精简嵌入式开发进行优化。

　　ACRN的最大优势之一是尺寸小，发布时大约只有25K行代码。英特尔开源技术中心为项目的发布贡献了源代码。英特尔公司副总裁兼开源技术中心总经理Imad Sousou表示，“ACRN的想法来自于我们为用户提供虚拟技术的工作。嵌入式物联网开发工作量很大。使用hypervisor技术，具有不同重要性的负载可以被整合到一个平台上，从而降低开发和部署成本，并且允许更精简的系统架构。”

　　关于名字：ACRN不是缩写，发音为“acorn”，（acorn英文意思为橡子）寓意虽然开始很小，但最终可以长的很大，与该项目希望通过社区参与成长的方式相似。ACRN有两个关键组成：hypervisor和ACRN设备模块。ACRN Hypervisor是一个Type 1的hypervior，可以直接运行于裸机上。ACRN设备模块是针对虚拟设备仿真的参考框架实现，它提供丰富的I/O虚拟化支持，目前计划支持音频、视频、图形和USB。随着社区发展，预计会有更多设备虚拟化功能加入。

　　如何工作？

　　ACRN Hypervisor运行在裸机上，然后在其上可以运行一个基于Linux 的服务操作系统（SOS），然后可以同时运行多个客户操作系统，以便整合工作负载。ACRN hypervisor为Service OS创造了第一个虚拟环境，然后启动Guest OS。Service OS运行本地设备驱动程序来管理硬件，向Guest OS提供I/O mediation。

　　

　　Service OS以系统最高优先级的虚拟机运行，以满足时间对敏感需求和系统服务质量（QoS）的要求。Service OS目前可以运行Clear Linux*，但是ACRN也支持其它Linux* 的发行版或者专有RTOS作为Service OS或Guest OS。诚邀社区帮助来一起开发支持其他版本的Service OS，并使用ACRN参考堆栈支持其他版本的Guest OS，例如：其它Linux * 发行版、Android*、Windows* 或者专有RTOS。

　　为了保持ACRN hypervisor代码库尽可能小且高效，大部分设备模块的实现驻留在Service OS，用来提供设备共享和其它功能。目的是保证在资源受限的设备上实现小尺寸，低延迟的代码库的优化，为物联网开发平台构建虚拟化特定功能，如图形、媒体、音频、图像以及其它需要分享资源的I/O设备。通过这种方法，ACRN填补了用于大数据中心的hypervisor和直接硬件分区hypervisor之间的空白，是各种物联网开发的理想选择。

　　一个实例是车辆中的软件定义驾驶舱（SDC）。使用ACRN作为参考实现，供应商可以构建解决方案，包括仪表盘、车载娱乐系统（IVI）、一个或者更多的后排乘客娱乐系统（RSE）等。考虑到整体系统安全问题，IVI和RSE系统可以作为隔离的虚拟机（VM）运行。软件定义工业系统（SDIS）是另一个很好的例子，包括网络物理系统、物联网、云计算和认知计算。ACRN可以帮助SDIS整合工业工作负载，并且可以跨系统实现灵活调度。这有助于为用户带来益处，包括低功耗、简化安全性、提高可靠性，以及简化系统管理等。

　　ACRN的早期支持者包括英特尔、ADLink凌华科技、Aptiv、LG电子和东软。社区开发者也欢迎下载代码，并参与ACRN GitHub的贡献。更多的使用案例信息和参与信息，请访问ACRN官网。欢迎参加于2018年10月22-24日在英国爱丁堡举办的开源峰会兼嵌入式Linux大会（欧洲），届时会针对Linux、云、容器、AI、社区等举办100多场会议。

　　注：本文由Linux基金会撰写，其中部分内容由英特尔开源中心首席工程师Eddie Dong提供。