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