Android系统中虚拟Win32环境的一种高性能实现

发布时间：2017-09-11 13:05

  本文关键词：Android系统中虚拟Win32环境的一种高性能实现

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【摘要】：虚拟机、兼容层和指令模拟等技术能够使针对某一操作系统或处理器平台所构建的应用程序在另一操作系统中运行,而Android系统作为近年来发展起来的一个十分重要的操作系统,目前有关在其中部署这些技术的研究仍然较少。针对Android生态系统中仍缺乏专业领域软件以及某些涉及隐私和安全的应用无可信任的开源实现等问题,本课题旨在提出一套框架,使使用x86指令的Windows程序可以不经任何修改便可在基于ARM平台的Android系统中高效地运行。在该框架中,将借助QEMU虚拟机所提供的动态二进制翻译技术实现了在ARM处理器平台上运行x86指令程序。同时,Win32 API调用通过Wine这一兼容层被转换为Linux系统中基本库函数的调用,从而避免了对整个操作系统的虚拟。各应用程序通过X协议与显示服务进程通信,由显示服务进程在虚拟framebuffer中完成图形界面的渲染,并通过VNC协议实现与Android系统图形栈的适配。实验结果表明,该框架在内存占用、启动时间和性能等方面均明显优于基于虚拟机的系统级虚拟化方案,是Android系统中虚拟Win32环境的一种高性能实现。
【关键词】：虚拟化 Android 动态二进制翻译 Wine QEMU
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP316
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题背景13
• 1.2 研究现状13-17
• 1.2.1 指令模拟器14-15
• 1.2.2 虚拟机监视器15-16
• 1.2.3 应用程序兼容层16
• 1.2.4 Android系统中的虚拟化16-17
• 1.3 主要内容与章节安排17-19
• 第二章 系统整体架构概述19-35
• 2.1 基于系统级虚拟的解决方案19-25
• 2.1.1 x86指令格式19-20
• 2.1.2 x86处理器的段页机制20-23
• 2.1.3 系统级虚拟基本原理23-25
• 2.2 基于动态二进制翻译的Win32兼容层框架25-32
• 2.2.1 系统整体架构25
• 2.2.2 应用程序及其依赖25-26
• 2.2.3 动态二进制翻译26-28
• 2.2.4 应用程序的加载28-30
• 2.2.5 服务程序30-31
• 2.2.6 其他功能的实现31-32
• 2.3 系统的分发与部署32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 基于QEMU的动态二进制翻译35-51
• 3.1 目标程序的加载35-39
• 3.1.1 进程的初始化35-37
• 3.1.2 ELF文件的解析37-39
• 3.2 动态二进制翻译与翻译块39-42
• 3.3 动态二进制翻译的优化42-46
• 3.3.1 虚拟处理器标志位的优化42-43
• 3.3.2 翻译块的串接43-46
• 3.4 异常、中断与信号的处理46-47
• 3.5 系统调用47-49
• 3.6 自修改代码49-50
• 3.7 本章小结50-51
• 第四章 基于Wine的Win32兼容层51-65
• 4.1 PE文件的解析51-55
• 4.2 兼容层服务程序55-56
• 4.3 文件管理56-57
• 4.4 图形子系统57-63
• 4.4.1 基本GDI函数的客户端实现57-58
• 4.4.2 X显示服务58-60
• 4.4.3 窗口管理60
• 4.4.4 输入设备与输入法60-62
• 4.4.5 3D图形加速62-63
• 4.5 结构化异常处理63-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 性能测试与分析65-71
• 5.1 测试环境65
• 5.2 实验数据与分析65-69
• 5.2.1 启动时间与内存占用65-66
• 5.2.2 图形性能66
• 5.2.3 文件读写性能66-68
• 5.2.4 运算性能68-69
• 5.3 实验结论69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 工作总结71
• 6.2 课题展望71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间发表的学术论文目录81

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本文编号：830871