Virtuelle Maschinen 2015/2016

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Lecturer

Dr. Volkmar Sieh

Faculty

Lehrstuhl für Informatik 4 (Verteilte Systeme und Betriebssysteme)

Recording type

Vorlesungsreihe

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Language

German

Vorgestellt werden verschiedene Virtualisierungs-Ansätze:

  • Emulation

  • Just-In-Time-Compiler

  • Para-Virtualisierung

  • Bibliotheks-basierte Virtualisierung

  • OS-Virtualisierung

Lernziele und Kompetenzen:

Studierende, die das Modul erfolgreich abgeschlossen haben:

  • erläutern verschiedene Motivationen für den Einsatz von VMs

  • unterscheiden verschiedene VMs

  • klassifizieren verschiedene Ziele unterschiedlicher VMs (z.B. Performance, Konfigurierbarkeit, Genauigkeit, ...)

  • hinterfragen verschiedene Simulationansätze für MMUs

  • erstellen virtuelle Komponenten und Busse

  • strukturieren Callbacks und entsprechendes Forwarding und Caching

  • unterscheiden zwischen Architektur, Chip und Komponente

  • klassifizieren unterschiedliche Just-In-Time-Compiler-Ansätze

  • erzeugen JIT Code aus vorgefertigten Code-Teilen

  • bewerten unterschiedliche JIT-Code-Optimierungen

  • erläutern Probleme bei der JIT-Code-Invalidierung

  • nennen JIT Probleme mit Exceptions/Interrupts sowie berechnete Sprüngen und Return-Instruktionen

  • unterscheiden verschiedene JIT Cache-Verwaltungen

  • beschreiben Möglichkeiten der Fehlerinjektion durch VMs

  • entwickeln ein an JIT angepasstes virtuelles "Hardware"-Design

  • erläutern die Java-VM Instruktionssatz-Architektur

  • nutzen Hardware-basierte Virtualisierung

  • entwickeln Verfahren zum Ausfiltern bestimmter Befehle

  • erläutern Probleme der Speicherverwaltung bei HW-basierter Virtualisierung

  • nutzen User-Mode-Emulation zur Paravirtualisierung

  • diskutieren Möglichkeiten von Debuggern für die Umleitung von System-Calls und die Ausfilterung von Befehlen

  • nutzen einen Hypervisor zur Paravirtualisierung

  • unterscheiden verschiedene Ansätze zur Geräteverwaltung in paravirtualisierten Systemen

  • erläutern Betriebssystem-basierte Virtualisierung

  • entwickeln unterschiedliche Bibliotheks-basierte Virtualisierungen

  • erläutern Probleme beim Speicher-Layout bei Bibliotheks-basierte Virtualisierung

  • konzipieren Personalities für Bibliotheks-basierte Virtualisierungen

  • beurteilen Probleme bei der korrekten Zeit-Simulation

  • nennen Ideen für die dynamische Anpassung der Zeit-Simulation

  • klassifizieren bekannte VMs (z.B. VICE, FAUmachine, QEMU, Bochs, JVM, KVM, User-Mode-Linux, Xen, VServer, Wine)

  • diskutieren in der Gruppe Vor- und Nachteile von bestimmten VM-Ansätzen

  • entwickeln selbst CPU-Emulationen

  • entwickeln selbst Geräte-Emulationen

  • verteilen Implementierungsaufgaben in ihrer Gruppe

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