随着虚拟化技术的发展, CPU和内存虚拟化已经取得了很多研究成果,但是I/O虚拟化仍然面临着一些挑战。当前,Xen半虚拟化方式并没有提供对声音设备虚拟化的支持,导致用户在Xen半虚拟化的虚拟机上不能使用声音设备,这直接影响了用户在Xen半虚拟化环境的使用体验。使用分离驱动模型,通过在非特权虚拟机上创建一个前端声卡驱动和在特权虚拟机上创建一个后端声卡驱动,可以为Xen半虚拟化环境实现声音设备的虚拟化。前端声卡驱动基于ALSA驱动架构注册一个虚拟声音设备为上层应用提供抽象接口,并通过这些接口来截取上层应用的音频请求,然后将音频请求发送到后端。后端声卡驱动接收来自前端的音频请求,然后将这些音频请求递送到物理声卡驱动以完成对声音设备的操作。为了提高声音设备虚拟化的性能,使用了设备I/O环、授权表和事件通道来实现前后端声卡驱动之间的高效数据传输,其中设备I/O环用于传输请求和响应,授权表用于实现无拷贝的数据传输,事件通道用于虚拟机之间的异步通知。前后端通信连接的建立是基于前后端声音设备XenBus状态的状态机完成的,这保证了连接操作在前后端之间的有序进行。为了注册前后端声音设备到XenBus总线,在配置文件里增加了对声音设备的支持,并在解析配置文件的过程中将前后端声音设备构造到XenStore,然后通过遍历XenStore探测前后端声音设备并注册到XenBus。实验表明,增加声音设备虚拟化的支持后,在Xen半虚拟化环境也能流畅播放音频,并且相比Xen全虚拟化环境为用户提供了更好的音频体验。