CN103685759B - 用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，包括向虚拟机发送低电量通告以及向虚拟机返回虚拟电量两部分。其中，前者包括如下步骤：根据后台虚拟机被调度运行的时间和状态，得到后台虚拟机的平均耗电速率x；根据x以及非虚拟化系统正常运行时前台虚拟机的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点其中，前台虚拟机在低电量模式下的耗电速率为正常运行时的1/n；当虚拟化系统的实际用电量达到p1时，通知前台虚拟机用电量为p0，使前台虚拟机提前进入低电量模式。该方法能很好地利用已有的成熟的电池管理机制，并使电池免受恶意程序冲击，保证虚拟机的隔离效果，有效延长用户的用电时间。

Description

用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法
技术领域
本发明属于嵌入式虚拟化技术领域，更具体地，涉及一种用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法。
背景技术
智能手机在全球已变得越来越普及，其功能也越来越强大，4核开始普及，8核也已经开始出现在许多高端智能机中。智能手机性能的强大，使得以前在PC上实现的虚拟化技术得以在手机上实现，学术界出现了Xen-Arm、Cells等手机虚拟化技术，在商业界，VMware和Open Kernel Labs公司也都推出了自己的虚拟化技术。出于对安全性、隔离性和多系统用户体验的需求，虚拟化技术也会越来越多地出现在智能终端上。
为了支撑智能手机的高速CPU、大屏幕、多外设等特性，对电池的续航能力提出了很高的要求，在最新的用户调查报道中，电池的续航能力成为大家最关注的性能之一。当虚拟化技术引入到手机中后，现有的许多电池管理应用都无法使用，而且对于涉及到多虚拟机同时运行的情况，单个虚拟机内部的电池管理功能无法实现全局统筹管理。因此，如何简单高效地管理手机虚拟化下的电池电量是现阶段亟待解决的难题。
传统的嵌入式设备多半在底层会采用动态电压调整(Dynamic VoltageScaling,DVS)等技术节省电量，Xen-Arm和Kvm-Arm中都实现了良好的嵌入式平台上的虚拟化，但都是采用了原来未虚拟化操作系统(OperatingSystem,OS)中的电源管理方案，并没有很好地统筹考虑多虚拟机的情况。目前市场上存在的手机虚拟化方案中，早些年出现的Open Kernel Labs并没有在其报告和测试视频中提及电源管理方式；而最近出现的Cells采取的方法基本延续使用了Android中采取的early suspend和fbearly suspend技术，对于手机平台极为重要的电池管理没有做到虚拟机应该做到的隔离效果。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，能很好地利用已有的成熟的电池管理机制，并使电池免受恶意程序冲击，保证虚拟机的隔离效果，而且能统筹考虑多虚拟机的情况，有效延长用户的用电时间。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，其特征在于，包括向虚拟机发送低电量通告以及向虚拟机返回虚拟电量两部分。
优选地，所述向虚拟机发送低电量通告进一步包括如下步骤：（A1）根据后台虚拟机被调度运行的时间和状态，得到后台虚拟机的平均耗电速率x；（A2）根据后台虚拟机的平均耗电速率x以及非虚拟化系统正常运行时前台虚拟机的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点其中，前台虚拟机在低电量模式下的耗电速率为正常运行时的1/n；（A3）当虚拟化系统的实际用电量达到p1时，通知前台虚拟机用电量为p0，使前台虚拟机提前进入低电量模式。
优选地，所述步骤（A2）进一步包括如下步骤：（A2-1）根据非虚拟化系统正常运行时前台虚拟机的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到非虚拟化系统的使用时间（A2-2）根据后台虚拟机的平均耗电速率x，前台虚拟机的耗电速率z以及虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1，得到虚拟化系统的使用时间（A2-3）由非虚拟化系统的使用时间t0和虚拟化系统的使用时间t1相等，以及前台虚拟机的耗电速率z与非虚拟化系统正常运行时操作系统的耗电速率y相等，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1。
优选地，所述向虚拟机返回虚拟电量进一步包括如下步骤：（B1）当虚拟机主动检测电池电量时，通过指令拦截与电量值返回模块拦截虚拟机的电量读取请求，并将请求发送给电量计算模块；（B2）电量计算模块通过硬件驱动模块访问实际物理电量值pr，根据实际物理电量值pr、非虚拟化系统低电量模式电量节点p0和虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1，得到虚拟电量值px，并将该虚拟电量值通过指令拦截与电量值返回模块返回给虚拟机。
优选地，pr≥p1时， p x = 1 - 1 - p 0 1 - p 1 ( 1 - p r ) ; pr<p1时， p x = p 0 p 1 p r .
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）不必更改现有手机操作系统已有的电池管理机制，并且能很好地利用已有的成熟的电池管理机制。
（2）对于电池电量的读取操作进行了拦截，使电池这种重要的部件免受恶意程序冲击，从而保证了虚拟机的隔离效果。
（3）通过调整电量节点，并通知虚拟机虚拟电池电量，使前台虚拟机提前进入低能耗模式，有效延长了用户的用电时间。
附图说明
图1是用于虚拟化平台的虚拟电池管理系统的模块框图；
图2是本发明实施例的用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法包括向虚拟机发送低电量通告使虚拟化系统提前进入低电量模式以及向虚拟机返回虚拟电量使用户根据虚拟电量合理地制定使用计划两部分。在虚拟机管理器层通过硬件驱动模块读取电池电量，每隔一定时间对各虚拟机耗电量以及前后台虚拟机的运行情况进行统计，计算出合适的提前进入低能耗模式的电量节点。当实际物理电量达到该电量节点时，主动通知前台虚拟机，使其提前进入低能耗模式，以延长使用时间。当虚拟机需要了解当前电量时，系统通过拦截电量IO读取操作，并在虚拟机管理器层根据策略返回给虚拟机电源管理模块一个虚拟电量，使用户根据该虚拟电量合理地制定使用计划，保证电池使用时间。本发明的虚拟电池管理方法能有效地实现全局优化电池电量管理。
如图1所示，虚拟机管理器包括指令拦截与电量返回模块、电量计算模块、虚拟机运行统计模块和硬件驱动模块。
其中，硬件驱动模块包含对实际物理电池的各种驱动，其工作原理应与普通的物理电池驱动功能类似，但接口仅服务于电量计算模块，用于访问实际物理电量值。虚拟机运行统计模块用于对各虚拟机的运行时间进行统计，并对休眠与正常运行采取不同的用电量统计，最终得到所有后台虚拟机平均耗电速率。电量计算模块主要负责计算提早进入低能耗模式的电量节点以及不同实际物理电量下应该返回给虚拟机的虚拟电量值。通过算法需要达到的目的是预估电池电量消耗的速度，使得相同硬件条件下，多虚拟机同时运行时，电池的使用时间不低于非虚拟化平台下的使用时间。为了达到这个目的，算法采取告知前台虚拟机一个虚拟电量，这个虚拟电量通常低于实际电量，这个虚拟电量值预估了其余后台虚拟机的耗电情况，使得前台虚拟机尽快进入省电模式。指令拦截与电量返回模块用于拦截虚拟机的电量读取请求，还用于将虚拟电量返回给虚拟机。
如图2所示，本发明的用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法包括向虚拟机发送低电量通告以及向虚拟机返回虚拟电量两部分。
其中，向虚拟机发送低电量通告包括如下步骤：
（A1）根据后台虚拟机被调度运行的时间和状态，得到后台虚拟机的平均耗电速率x。
（A2）根据后台虚拟机的平均耗电速率x以及非虚拟化系统正常运行时前台虚拟机的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点其中，前台虚拟机在低电量模式下的耗电速率为正常运行时的1/n。
具体地，虚拟化系统提前进入低电量模式节约的电量由后台虚拟机使用，步骤（A2）进一步包括如下步骤：
（A2-1）根据非虚拟化系统正常运行时操作系统的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到非虚拟化系统的使用时间
（A2-2）根据后台虚拟机的平均耗电速率x，前台虚拟机的耗电速率z以及虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1，得到虚拟化系统的使用时间 t 1 = p 1 x + z + ( 1 - p 1 ) x + z / n .
（A2-3）由非虚拟化系统的使用时间t0和虚拟化系统的使用时间t1相等，以及前台虚拟机的耗电速率z与非虚拟化系统正常运行时操作系统的耗电速率y相等，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1。
（A3）当虚拟化系统的实际用电量达到p1时，通知前台虚拟机用电量为p0，使前台虚拟机提前进入低电量模式。
向虚拟机返回虚拟电量包括如下步骤：
（B1）当虚拟机主动检测电池电量时，通过指令拦截与电量值返回模块拦截虚拟机的电量读取请求，并将请求发送给电量计算模块。
（B2）电量计算模块通过硬件驱动模块访问实际物理电量值pr，根据实际物理电量值pr、非虚拟化系统低电量模式电量节点p0和虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1，得到虚拟电量值px，并将该虚拟电量值通过指令拦截与电量值返回模块返回给虚拟机。
具体地，虚拟电量值px用下式表示：
p x = 1 - 1 - p 0 1 - p 1 ( 1 - p r ) ( p r &GreaterEqual; p r ) p 0 p 1 p r ( p r < p 1 ) .
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，其特征在于，包括向虚拟机发送低电量通告以及向虚拟机返回虚拟电量两部分；
所述向虚拟机发送低电量通告进一步包括如下步骤：
(A1)根据后台虚拟机被调度运行的时间和状态，得到后台虚拟机的平均耗电速率x；
(A2)根据后台虚拟机的平均耗电速率x以及非虚拟化系统正常运行时前台虚拟机的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点其中，前台虚拟机在低电量模式下的耗电速率为正常运行时的1/n；
(A3)当虚拟化系统的实际用电量达到p1时，通知前台虚拟机用电量为p0，使前台虚拟机提前进入低电量模式。
2.如权利要求1所述的用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，其特征在于，所述步骤(A2)进一步包括如下步骤：
(A2-1)根据非虚拟化系统正常运行时操作系统的耗电速率y和低电量模式电量节点p0，得到非虚拟化系统的使用时间
(A2-2)根据后台虚拟机的平均耗电速率x，前台虚拟机的耗电速率z以及虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1，得到虚拟化系统的使用时间 t 1 = p 1 x + z + ( 1 - p 1 ) x + z / n ;
(A2-3)由非虚拟化系统的使用时间t0和虚拟化系统的使用时间t1相等，以及前台虚拟机的耗电速率z与非虚拟化系统正常运行时操作系统的耗电速率y相等，得到虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1。
3.如权利要求1或2所述的用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，其特征在于，所述向虚拟机返回虚拟电量进一步包括如下步骤：
(B1)当虚拟机主动检测电池电量时，通过指令拦截与电量值返回模块拦截虚拟机的电量读取请求，并将请求发送给电量计算模块；
(B2)电量计算模块通过硬件驱动模块访问实际物理电量值pr，根据实际物理电量值pr、非虚拟化系统低电量模式电量节点p0和虚拟化系统提前进入低电量模式的电量节点p1，得到虚拟电量值px，并将该虚拟电量值通过指令拦截与电量值返回模块返回给虚拟机。
4.如权利要求3所述的用于手机虚拟化的虚拟电池管理方法，其特征在于，pr≥p1时， p x = 1 - 1 - p 0 1 - p 1 ( 1 - p r ) ; pr<p1时， p x = p 0 p 1 p r .
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