【IT168评测中心】手机虚拟化技术已经出现许多年了，不过和服务器上火热的状况相比，手机虚拟化的实际产品却不多见，直到现在，多数厂商仍然在开发、测试或者观望中（只有上一年末传统虚拟化软件厂商VMware推出了MVP——Mobile Virtualization Platform移动虚拟化平台软件），在市面上，你可以买到的搭载虚拟化技术的手机大概只有下面这一款：

Motorola Evoke QA4

Motorola Evoke QA4

　　Motorola Evoke QA4是摩托罗拉在MWC2009大会开幕前曝光的一款滑盖手机。该机整体设计相当简洁，圆滑的曲线搭配狭长的机身显得与众不同，金属边框的使用则为手机增添了几分时尚气质，给人一种滑盖版iPhone的感觉。具体规格参数如下：

1. 装载分辨率为240 x 400像素的液晶屏幕，并支持触控操作
2. 内置200万像素摄像头，并支持视频摄录功能
3. 支持电子邮件收发, 网上即时通信服务（Instant Messaging）
4. 支持USB2.0、立体声蓝牙功能以及MicroSD/SDHC存储卡扩展
5. 支持CDMA / EV-DO Rev网络
6. 拥有108x50.5x17.5mm三围尺寸，重量为128g

Motorola Evoke QA4

　　Evoke QA4从今年的4月1日开始正式销售，它由Open Kernel Labs（OK Labs）的OKL4 Microvisor产品实现了虚拟化。在谈论OKL4之前，我们先要看看手机虚拟化技术能带来什么，这一点其实和服务器上经常谈论的虚拟化是一样的：

动态处理器分配：提高处理器资源的利用率

安全：各个组件/虚拟机之间的完全隔离，并运行在非特权模式，降低其破坏能力，限制受攻击范围

　　OKL4的产品也分很多种，Motorola Evoke QA4使用的是OKL4 Microvisor，这是专门为移动嵌入系统开发的一个Virtualization Hypervisor，侧重于较小的体积以及对移动平台更好的支持。和其他OKL产品一样，它是基于Microkernel架构（微内核）的。

OKL4特有的Secure Hyper Cell Technology，OKL4包括虚拟机在内的的用户进程用Cell（细胞）来划分

　　采用微内核架构主要是为了安全性考虑——所谓的微内核就是和单内核相对，思想就是尽量保持内核要小。微内核只实现基本的如进程调度、内存管理这样的功能，微内核架构通常只有一个很小的内核运行于特权模式（或者说，内核模式），其它的服务等都运行于非特权模式（用户模式）。只将需要的部件（Microvisor本身）运行于特权模式有很多好处，它可以降低TCB（Trusted Computing Base，可信任计算基础）的维护量，不可信任的代码放在非特权模式运行，即使受到攻击，也不会引起系统级别的损坏。进一步地，OKL4 Microvisor将设备驱动也放在了非特权（用户）模式，不合理设计的驱动程序是传统系统崩溃的一个主要原因之一，在OKL Microvisor模型下，设备驱动运行在非特权模式，这样有问题的驱动程序将不会导致整个系统不可用。现代操作系统多少都实现了类似的东西（如Windows Vista上开始具有）。

　　关于微内核和单内核的区别，可以看这里：虚拟化风暴前夕 微软HyperV技术分析。

OKL4 Microkernel：小TCB提供更好的安全性并易于维护，通过MMU（Memory Management Unit，内存管理单元）硬件隔离地址空间，提供快速的消息传递机制（IPC，Inter-Process Communication，进程内通信）并提供了传统意义的微内核没有提供的真正共享内存特性，最重要的是：它是开源的！

驱动程序也运行在用户模式

OKL4实现了本地的、用户模式下的驱动模型；如同为微内核Hypervisor的Microsoft Hyper-V实现的就不是本地的驱动，它的驱动寄生于一个特别的客户Windows Server 2008操作系统

　　Motorola Evoke QA4使用的是ARM处理器——一个ARM9处理器，在ARM上实现虚拟化并不是那么容易的事情，因为ARM9使用基于虚拟地址的Cache而其TLB（Translation Lookaside Buffer）且缺乏ASID（address-space ID，地址空间ID） tag（大部分现代处理器都有这样的机制），这样，在运行通常的操作系统（所有的进程都具有独立的虚拟地址空间）的时候，进行上下文切换都会需要刷新TLB和Cache，对于切换很频繁应用——特别是虚拟化来说，这无疑会导致很低下的运行性能。

ARM内存管理机制：一个特别的设计

　　OKL4实现了一个机制来解决这个ARM问题：FASS（Fast Address Space Switching，快速地址空间切换）技术，它基于ARM的两个特别机制：Domains（域）和FCSE（Fast Context Switch Extension，快速上下文切换扩展），前者允许最多16个以MB为粒度的内存区域使用DID（Domains ID）标识并通过DACR（Domain Access Controll Register）管理其权限，通过给予不同的进程同一个DID的权限即可以实现叫做Domain Sharing（域共享）的内存共享技术；FCSE则是从ARMv4开始提供的用于支持Windows CE的技术，它使用一个6位（ARMv5使用7位） PID（process identifier）来重映射最低地址空间，这个重映射发生于虚拟地址转换结果送到TLB和缓存之前，通过Domains和FCSE的结合，FASS就在ARM架构上实现了一个以Segment（段）为基础的内存共享特性：

共享的x和y内存段：通过定义一个Domain并给予进程相应的DID权限实现；
在进程A切换到进程B的时候，它们不需要刷新TLB和对应的Cache；
由于地址不同，切换到进程C仍然需要刷新TLB和Cache

　　很奇妙地，在ARM硬件支持下，通过FASS实现的内存共享技术可以在不同的进程间直接共享内存区域，避免了ARM没有ASID的问题，并实现了通常微内核难以实现的直接内存共享技术，FASS宣称在ARM上可以达到Faster than native，虚拟的比原生的更快！

切换延迟：OK:Linux只为通常Linux的20%（不高于8个进程）

 
Motorola Evoke QA4

　　在Motorola Evoke QA4的ARM926ejs处理器上层，运行着特权模式的OKL4 Microvisor，在非特权模式下，则运行着两个虚拟机，一个是Linux虚拟机，运行着各种Linux应用程序（主要是界面程序），另一个BREW虚拟机（运行BREW RTOS）则运行着各种BREW应用（Binary Runtime Environment for Wireless，无线应用运行环境）。

使用OKL4的FASS内存共享机构共享Frame Buffer来提高图形应用性能