CN101470633A - 一种虚拟机监视器、虚拟机系统及其内存处理方法 - Google Patents

一种虚拟机监视器、虚拟机系统及其内存处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供虚拟机监视器、虚拟机系统及其内存处理方法，其中该虚拟机监视器包括：分配模块，用于分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；第一设置模块，用于设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；第一映射模块，用于在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系，所述第一机器内存的地址与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同。本发明实现了多个GOS的DMA访问。

Description

一种虚拟机监视器、虚拟机系统及其内存处理方法
技术领域
本发明涉及虚拟机技术，特别是涉及一种虚拟机监视器、虚拟机系统及其内存处理方法。
背景技术
在现有的虚拟化过程中，都有一个通用的虚拟设备平台，包括虚拟声卡、虚拟显卡等，由虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，VMM)将客户操作系统(Guest OS，GOS)对虚拟设备平台中的虚拟设备的访问通过服务操作系统(Service OS，SOS)或者主机操作系统(Host OS)访问到真实的硬件上。
上述的架构无法解决多个GOS对真实硬件的共享问题，因此，在上述通用的虚拟化平台中，不论真实硬件平台是什么，虚拟化出来的设备都一致，虽然这样对于各个客户操作系统都适用，但会出现如下问题：
虚拟机系统显示的硬件设备与真实的硬件设备不一致，用户无法看到真实的硬件；
真实硬件的某些特性无法使用，如显卡硬件加速特性、声卡的高级特性等。
为解决上述问题的存在，现有技术中提供了一种虚拟机系统及其硬件设备访问方法，其公开了下述的虚拟机系统。
为了解决系统内存与硬件作DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问)操作的问题，将原来运行在低端内存的虚拟机监视器的地址从低端内存移到高端内存，使GOS的物理内存地址与系统的物理内存地址(及机器地址)保持一一对应，以实现GOS的DMA传输。
然而，上述的虚拟机系统及其硬件设备访问方法仅能解决一个GOS的DMA传输问题，在虚拟机系统中存在多个GOS时，无法实现所有的GOS的DMA传输问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种虚拟机监视器、虚拟机系统及其内存处理方法，在虚拟机系统存在多个GOS，使所有的GOS都能实现DMA传输。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种虚拟机监视器，其中，包括：
分配模块，用于分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；
第一设置模块，用于设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；
第一映射模块，用于在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系，所述第一机器内存的地址与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同。
优选地，上述的虚拟机监视器还包括：
第二设置模块，用于设置所述客户操作系统对应的E820表，将所述客户操作系统的所述物理内存中所述可用物理内存之外的物理内存配置为不可用物理内存。
优选地，上述的虚拟机监视器还包括：
第二映射模块，用于在所述每个客户操作系统的不可用物理内存与第二机器内存之间建立第二映射关系。
优选地，上述的虚拟机监视器还包括：
第三映射模块，用于在第二客户操作系统的用于启动的物理内存与第三机器内存之间建立第三映射关系，其中，所述第二客户操作系统的可用物理内存地址的起始值大于零。
为了更好的实现上述目的，本发明实施例还提供了一种虚拟机系统，包括多个客户操作系统和虚拟机监视器，其中，所述虚拟机监视器包括：
分配模块，用于分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；
第一设置模块，用于设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；
第一映射模块，用于在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系，所述第一机器内存的地址与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同。
优选地，上述的虚拟机系统中还包括：
第二设置模块，用于设置所述客户操作系统对应的E820表，将所述客户操作系统的所述物理内存中所述可用物理内存之外的物理内存配置为不可用物理内存。
优选地，上述的虚拟机系统中还包括：
第二映射模块，用于在所述每个客户操作系统的不可用物理内存与第二机器内存之间建立第二映射关系。
优选地，上述的虚拟机系统中还包括：
第三映射模块，用于建立第二客户操作系统的用于启动的物理内存与第三机器内存之间的第三映射关系；
所述第二客户操作系统的可用物理内存地址的起始值大于零。
为了更好的实现上述目的，本发明实施例还提供了一种虚拟机系统的内存处理方法，其中，包括：
分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；
设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；
在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与具有与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同的地址的第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系。
优选地，上述的方法还包括：
设置所述客户操作系统对应的E820表，将所述客户操作系统的所述物理内存中所述可用物理内存之外的物理内存配置为不可用物理内存；
在所述每个客户操作系统的不可用物理内存与第二机器内存之间建立第二映射关系。
本发明实施例具有以下有益效果：
通过设置可用物理内存和不可用物理内存，保证多个客户操作系统的所述可用物理内存的地址没有交叉，进而建立每个客户操作系统的可用物理内存与具有相同地址的第一机器内存之间的一一对应的映射关系，由于每个客户操作系统的可用物理内存与具有相同地址的第一机器内存之间的一一对应，且相同第一机器内存不会被映射到不同的GOS的可用物理内存，因此，保证了每个GOS的可用物理内存都会有与之一一对应的机器内存，所以，利用本发明实施例，实现了所有GOS的DMA访问。
附图说明
图1为本发明实施例的虚拟机系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的方法的流程示意图。
具体实施方式
要实现多个GOS的DMA，必须要保证多个GOS的可用物理内存与机器内存之间的一一对应，但现有方法中，由于GOS的可用物理内存地址都是从0开始，保证了其中一个GOS的可用物理内存与机器内存之间的一一对应，就无法保证其它GOS的可用物理内存与机器内存之间的一一对应，本发明实施例通过将设置GOS的可用物理内存，保证GOS之间的可用物理内存地址没有重叠之处，进而将GOS的可用物理内存一一对应到机器内存，使多个GOS同时实现DMA。
以下结合附图说明本发明的虚拟机系统及其硬件访问方法。
图1为本发明的虚拟机系统的结构示意图，如图1所示，虚拟机系统包括：多个GOS、VMM以及硬件，其中，
VMM中设置有：
分配模块，用于为多个GOS中的每个GOS分配物理内存；
设置模块，用于设置每个GOS的物理内存中的可用物理内存和不可用物理内存，保证各个GOS的可用物理内存地址没有交叉；
可用物理内存和不可用物理内存之间没有交集，但都是GOS的物理内存中的一部分。
第一映射模块，用于建立每个GOS的可用物理内存与具有相同地址的第一机器内存之间一一对应的映射关系，也就是在每个GOS的可用物理内存与具有相同地址的第一机器内存之间建立一一对应的映射关系；
第二映射模块，用于建立每个GOS的不可用物理内存与第二机器内存之间的映射关系；
其中：
各个GOS的不可用物理内存映射到其它的机器内存，即没有与可用物理内存映射的机器内存。
所述设置模块通过设置GOS对应的E820表来实现设置GOS的不可用物理内存。
由于GOS启动时需要使用一段内存，因此，本发明实施例的VMM中还包括：
第三映射模块，用于建立每个GOS的用于启动的物理内存的地址与第三机器内存地址之间的映射关系。
下面对上述的映射关系以内存地址为例进行详细说明。
假设存在3个GOS，分别为GOS1、GOS2和GOS3，其物理内存地址分别为：0到A、0到B和0到C，其中A>B>C；
其可用物理内存分别为：A1到A2、B1到B2和C1到C2，
其中在数轴上，[A1，A2]、[B1，B2]和[C1，C2]没有交叉点；
则GOS的可用物理内存地址与相同的机器内存地址之间一一对应的映射关系如下表所示：
 
GOS GOS1 GOS2 GOS3
可用物理内存地址 [A1，A2] [B1，B2] [C1，C2]
对应机器内存地址 [A1，A2] [B1，B2] [C1，C2]
在执行上述的对应关系后，保证了GOS的可用物理内存地址与相同的机器内存地址之间的一一对应关系，因此，在GOS使用其可用物理内存时，即可实现DMA。
但GOS1、GOS2和GOS3的物理内存地址分别为0到A、0到B和0到C，因此，还需要保证GOS1中地址为[0，A1)和(A2，A]的物理内存不可用，保证GOS2中地址为[0，B1)和(B2，B]的物理内存不可用，保证GOS1中地址为[0，C1)和(C2，C]的物理内存不可用，本发明的具体实施例中，通过E820表来设置。
E820表可以设置OS可用内存的大小和可用内存首地址，所以在GOS对应的E820表中设置不可用内存即可，以GOS1为例，可通过以下两种方式设置：
1、设置可用内存大小为A2-A1，且设置可用内存的首地址为A1；或
2、设置地址为[0，A1)和(A2，A]的物理内存不可用。
下面以GOS1、GOS2和GOS3的物理内存分别为128M、128M和256M为例进行更加详细的说明。
在上述的情况下，可以存在以下几种分配方式。
分配方式一，连续分配方式
GOS1的56M物理内存对应于机器内存的0到56M；
GOS2的可用物理内存为第56M到第128M，该第56M到第128M物理内存对应于机器内存的第56M到第128M，同时GOS2的物理内存中的0M到第56M设置为保留(即不可用)；
GOS3的可用物理内存为第128M到第256M，该第128M到第256M物理内存对应于机器内存的第128M到第256M，同时GOS3的物理内存中的0M到第128M设置为保留(即不可用)；
分配方式二，非连续分配方式
GOS1的可用物理内存为第0M到第30M，该第0M到第30M物理内存对应于机器内存的第0M到第30M，GOS1的物理内存中的30M到第56M设置为保留(即不可用)；
GOS2的可用物理内存为第56M到第128M，该第56M到第128M物理内存对应于机器内存的第56M到第128M，同时GOS2的物理内存中的0M到第56M设置为保留(即不可用)；
GOS3的可用物理内存为第128M到第256M，该第128M到第256M物理内存对应于机器内存的第128M到第256M，同时GOS3的物理内存中的0M到第128M设置为保留(即不可用)。
此时在第二种方式下，机器内存中的部分没有使用，该部分可以用于作为虚拟机监视器的内存。
如图2所示，本发明的虚拟机系统的内存处理方法包括：
步骤21，为GOS分配物理内存，所述GOS的物理内存包括不可用物理内存和可用物理内存，各个GOS的可用物理内存地址没有交叉；
步骤22，VMM建立各个GOS的可用物理内存与具有相同地址的机器内存的一一对应关系；
步骤23，设置GOS对应的E820表，保留GOS的不可用物理内存；
通过上述的设置，GOS根据可用物理内存与相同地址的机器内存的一一对应关系实现对物理硬件的直接访问，也就是DMA。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必须的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但显然前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品包括若干指令用以使得一台计算机设备(这里所说的计算机设备是一个广义的概念，包括但不限于个人计算机，服务器，网络设备等)执行本发明实施例所述方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种虚拟机监视器，其特征在于，包括：
分配模块，用于分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；
第一设置模块，用于设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；
第一映射模块，用于在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系，所述第一机器内存的地址与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同。
2.根据权利要求1所述的虚拟机监视器，其特征在于，还包括：
第二设置模块，用于设置所述客户操作系统对应的E820表，将所述客户操作系统的所述物理内存中所述可用物理内存之外的物理内存配置为不可用物理内存。
3.根据权利要求2所述的虚拟机监视器，其特征在于，还包括：
第二映射模块，用于在所述每个客户操作系统的所述不可用物理内存与第二机器内存之间建立第二映射关系。
4.根据权利要求1所述的虚拟机监视器，其特征在于，还包括：
第三映射模块，用于在第二客户操作系统的用于启动的物理内存与第三机器内存之间建立第三映射关系，其中，所述第二客户操作系统的所述可用物理内存地址的起始值大于零。
5.一种虚拟机系统，包括多个客户操作系统和虚拟机监视器，其特征在于，所述虚拟机监视器包括：
分配模块，用于分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；
第一设置模块，用于设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；
第一映射模块，用于在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系，所述第一机器内存的地址与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同。
6.根据权利要求5所述的虚拟机系统，其特征在于，所述虚拟机监视器还包括：
第二设置模块，用于设置所述客户操作系统对应的E820表，将所述客户操作系统的所述物理内存中所述可用物理内存之外的物理内存配置为不可用物理内存。
7.根据权利要求6所述的虚拟机系统，其特征在于，还包括：
第二映射模块，用于在所述每个客户操作系统的不可用物理内存与第二机器内存之间建立第二映射关系。
8.根据权利要求5所述的虚拟机系统，其特征在于，所述虚拟机监视器还包括：
第三映射模块，用于建立第二客户操作系统的用于启动的物理内存与第三机器内存之间的第三映射关系；
所述第二客户操作系统的可用物理内存地址的起始值大于零。
9.一种虚拟机系统的内存处理方法，其特征在于，包括：
分别为多个客户操作系统中的每个客户操作系统分配物理内存；
设置所述每个客户操作系统对应的所述物理内存中的可用物理内存，所述每个客户操作系统对应的所述可用物理内存的地址没有交叉；
在所述每个客户操作系统对应的可用物理内存与第一机器内存之间建立一一对应的第一映射关系，所述第一机器内存的地址与所述每个客户操作系统对应的可用物理内存的地址相同。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
设置所述客户操作系统对应的E820表，将所述客户操作系统的所述物理内存中所述可用物理内存之外的物理内存配置为不可用物理内存；
在所述每个客户操作系统的不可用物理内存与第二机器内存之间建立第二映射关系。
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