CN104077176A - 增加虚拟机标识符域的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种增加虚拟机标识符域的方法及装置，通过利用虚拟地址空间段中虚拟地址位的若干高位比特位作为虚拟机标识符域VPID域，实现了在不增加转换旁视缓冲器TLB表项长度的情况下，在TLB表项中增加VPID域，以避免不同TLB表项的索引地址发生重复。相比于现有技术，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法不需要增加TLB表项的长度，逻辑实现简单，对处理器改动小，降低了TLB的设计复杂度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及云计算技术，尤其涉及一种增加虚拟机标识符域的方法及装置。
背景技术
随着云计算的应用，系统虚拟化得到了越来越快的发展，越来越多的架构尝试着增加虚拟化的支持，除了X86架构之外，单字长定点指令平均执行速度(Million Instructions Per Second，简称MIPS)架构也提出了MIPS架构上相应的硬件辅助虚拟化规范。转换旁视缓冲器(Translation Lookaside Buffer,简称TLB)用于实现虚拟地址到物理地址转换的关键部件。TLB各个表项都实现了虚拟地址到物理地址的转换。TLB表项是内容相关联且需要用索引地址进行索引，不同表项的索引地址不能相同。
由于操作系统的不同进程可能使用相同的虚拟地址，因此通常在TLB表项中增加地址空间描述符(ASID)域，ASID和虚拟地址一起构成索引地址，以保证各TLB表项的索引地址不相同。然而，不同的虚拟机可能会使用相同的ASID和相同的虚拟地址，造成两个或以上不同TLB表项的索引地址重复。为避免不同表项的索引地址重复，现有技术通过延长TLB表项的长度，并在延长后的TLB表项中新增虚拟机标识符(VPID,virtual processor identifier)域，VPID作用是为了让不同虚拟机的相同虚拟地址(包括相同的ASID)能同时存在于一个物理TLB中。其中，VPID是硬件辅助虚拟化的重要组成部分。
但是，由于现有技术中是通过延长TLB表项的长度来避免不同表项的索引地址重复，因此，增加了TLB的设计复杂度。
发明内容
本发明实施例提供一种增加虚拟机标识符域的方法及装置，在TLB表项中增加VPID域的同时，降低了TLB的设计复杂度。
第一方面，本发明实施例提供一种增加虚拟机标识符域的方法，其中，所述方法包括：
在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段时，获取寄存器中存储的掩码域的各比特位的值及虚拟机标识符域的各比特位的值；其中，所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L；所述掩码域的低位至高位依次对应所述虚拟机标识符的低位至高位；其中，L>＝1；
依次遍历所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位；所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位依次对应所述掩码域的低位至高位；其中，VN表示所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目，PN表示处理器支持的物理地址的比特位的数目；
若与所述遍历到的比特位对应的所述掩码域的比特位为1，则将所述遍历到的比特位的值，替换为所述遍历到的比特位对应的所述虚拟机标识符域的比特位的值。
根据第一方面、在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段之前，还包括：
在所述寄存器中增加所述掩码域及所述虚拟机标识符域，并分别为所述掩码域及所述虚拟机标识符域的各比特位赋值。
根据第一方面、在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段之前，还包括：获取VN及PN的具体值。
根据第一方面、第一方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述寄存器为控制寄存器。
第二方面，本发明实施例提供一种增加虚拟机标识符域的装置，其中，所述装置包括：
第一获取模块，用于在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段时，获取寄存器中存储的掩码域的各比特位的值及虚拟机标识符域的各比特位的值；其中，所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L；所述掩码域的低位至高位依次对应所述虚拟机标识符的低位至高位；其中，L>＝1；
遍历模块，用于依次遍历所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位；所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位依次对应所述掩码域的低位至高位；其中，VN表示所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目，PN表示处理器支持的物理地址的比特位的数目；
替换模块，用于若与所述遍历模块遍历到的比特位对应的所述第一获取模块获取的掩码域的比特位为1，则将所述遍历到的比特位的值，替换为所述遍历到的比特位对应的所述虚拟机标识符域的比特位的值。
根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，还包括：
赋值模块，用于在所述寄存器中增加所述掩码域及所述虚拟机标识符域，并分别为所述掩码域及所述虚拟机标识符域的各比特位赋值。
根据第二方面、在第二方面的第二种可能的实现方式中，还包括：
第二获取模块，用于获取VN及PN的具体值。
根据第二方面、第二方面的第一种至第二种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述寄存器为控制寄存器。
采用本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法及装置，通过利用虚拟地址空间段中虚拟地址位Min{VN,PN}以下的若干比特位作为VPID域，实现了在不增加TLB表项长度的情况下，在TLB表项中增加VPID域，以避免不同TLB表项的索引地址发生重复。相比于现有技术，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法不需要增加TLB表项的长度，逻辑实现简单，对处理器改动小，降低了TLB的设计复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置的另一结构示意图；
图4为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置的又一结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
101、在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段时，获取寄存器中存储的掩码域的各比特位的值及虚拟机标识符域的各比特位的值；其中，所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L；所述掩码域的低位至高位依次对应所述虚拟机标识符的低位至高位；其中，L>＝1；
102、依次遍历所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位；所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位依次对应所述掩码域的低位至高位；其中，VN表示所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目，PN表示处理器支持的物理地址的比特位的数目；
103、若与所述遍历到的比特位对应的所述掩码域的比特位为1，则将所述遍历到的比特位的值，替换为所述遍历到的比特位对应的所述虚拟机标识符域的比特位的值。
具体地，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法，可以适用于MIPS架构下在TLB表项中增加VPID以避免不同TLB表项的索引地址发生重复的场景中。所述方法的执行主体可以为增加虚拟机标识符域的装置，所述增加虚拟机标识符域的装置可以设置在处理器内部，也可以独立设置，本发明对此不做限制。
可选的，在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段之前，在所述寄存器中增加所述掩码域及所述虚拟机标识符域，并分别为所述掩码域及所述虚拟机标识符域的各比特位赋值。具体地，所述掩码域用以表示VPID域的使能比特位。所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L，当且仅当所述掩码域的某位为1时，所述虚拟机标识符域的对应比特位的值才为有效值。可以理解的是，所述掩码域和及所述虚拟机标识符域在所述寄存器中的位置，本发明并不限制。其中，所述寄存器例如可以为控制寄存器。
可选的，在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段之前，获取VN及PN的具体值。
现有的处理器大多数已经具有64位地址空间，因为32位地址空间由于4G的内存限制已经渐渐无法满足日常应用的需求。但是，处理器的64位地址空间在实际中有很多未被使用。MIPS64地址的前两位用于将虚拟地址空间固定划分为不同的段(即，虚拟地址空间段)，每个虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的大小由变量SEGBITS决定；所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目VN即为SEGBITS。在普通的虚拟地址空间段，SEGBITS以上的高位并不允许使用。以MIPS64的一个虚拟地址空间段为例，处理器可以使用的虚拟地址空间是0x0到(0x0+2SEGBITS-1)，而在使用(0x0+2SEGBITS-1)到0x3fff ffff ffff ffff之间的地址时会产生地址错误异常。另外，一些未映射(unmapped)虚拟地址空间段允许使用的物理地址的大小由变量PABITS决定；所述处理器支持的物理地址的比特位的数目PN即为PABITS，PABITS以上的高位也不允许使用。然而实际中，SEGBITS所指示的虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的范围比较大，几乎超出了一般处理器任务需要使用的地址范围。例如龙芯3A处理器的SEGBITS是48位，支持256T的用户空间，基本超出了一般使用范围。
本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法，通过利用虚拟地址空间段中虚拟地址位Min{VN,PN}以下的若干比特位作为VPID域，实现了在不增加TLB表项长度的情况下，在TLB表项中增加VPID域，以避免不同TLB表项的索引地址发生重复。相比于现有技术，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的方法不需要增加TLB表项的长度，逻辑实现简单，对处理器改动小，降低了TLB的设计复杂度。同时，通过在寄存器中增加的掩码域和虚拟机标识符域共同控制TLB表项的虚拟地址位Min{VN,PN}-L至Min{VN,PN}-1之间的比特位的值，以实现在TLB表项中增加VPID域，及，通过修改所述掩码域的赋值，可以灵活控制VPID的长度及VPID可以使用的比特位置，灵活性高。
图2为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置200，包括：
第一获取模块201，用于在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段时，获取寄存器中存储的掩码域的各比特位的值及虚拟机标识符域的各比特位的值；其中，所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L；所述掩码域的低位至高位依次对应所述虚拟机标识符的低位至高位；其中，L>＝1；
遍历模块202，用于依次遍历所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位；所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位依次对应所述掩码域的低位至高位；其中，VN表示所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目，PN表示处理器支持的物理地址的比特位的数目；
替换模块203，用于若与所述遍历模块202遍历到的比特位对应的所述第一获取模块201获取的掩码域的比特位为1，则将所述遍历到的比特位的值，替换为所述遍历到的比特位对应的所述虚拟机标识符域的比特位的值。
可选的，所述寄存器为控制寄存器。
本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置200，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图3为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置的另一结构示意图。本发明实施例基于图2所示的装置结构实现，如图3所示，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置300，也包括：第一获取模块201、遍历模块202及替换模块203；进一步，增加虚拟机标识符域的装置300还包括：
赋值模块301，用于在所述寄存器中增加所述掩码域及所述虚拟机标识符域，并分别为所述掩码域及所述虚拟机标识符域的各比特位赋值。
图4为本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置的又一结构示意图。本发明实施例基于图2所示的装置结构实现，如图4所示，本发明实施例提供的增加虚拟机标识符域的装置400，也包括：第一获取模块201、遍历模块202及替换模块203；进一步，增加虚拟机标识符域的装置400还包括：
第二获取模块401，用于获取VN及PN的具体值。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种增加虚拟机标识符域的方法，其特征在于，包括：
在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段时，获取寄存器中存储的掩码域的各比特位的值及虚拟机标识符域的各比特位的值；其中，所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L；所述掩码域的低位至高位依次对应所述虚拟机标识符的低位至高位；其中，L>＝1；
依次遍历所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位；所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位依次对应所述掩码域的低位至高位；其中，VN表示所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目，PN表示处理器支持的物理地址的比特位的数目；
若与所述遍历到的比特位对应的所述掩码域的比特位为1，则将所述遍历到的比特位的值，替换为所述遍历到的比特位对应的所述虚拟机标识符域的比特位的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段之前，还包括：
在所述寄存器中增加所述掩码域及所述虚拟机标识符域，并分别为所述掩码域及所述虚拟机标识符域的各比特位赋值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段之前，还包括：获取VN及PN的具体值。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述寄存器为控制寄存器。
5.一种增加虚拟机标识符域的装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于在将虚拟机任务的虚拟地址写入所述虚拟机任务对应的转换旁视缓冲器表项的虚拟地址空间段时，获取寄存器中存储的掩码域的各比特位的值及虚拟机标识符域的各比特位的值；其中，所述掩码域的长度与所述虚拟机标识符域的长度均为L；所述掩码域的低位至高位依次对应所述虚拟机标识符的低位至高位；其中，L>＝1；
遍历模块，用于依次遍历所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位；所述虚拟地址空间段的第Min{VN,PN}-L位至第Min{VN,PN}-1位依次对应所述掩码域的低位至高位；其中，VN表示所述虚拟地址空间段允许使用的虚拟地址的比特位的数目，PN表示处理器支持的物理地址的比特位的数目；
替换模块，用于若与所述遍历模块遍历到的比特位对应的所述第一获取模块获取的掩码域的比特位为1，则将所述遍历到的比特位的值，替换为所述遍历到的比特位对应的所述虚拟机标识符域的比特位的值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
赋值模块，用于在所述寄存器中增加所述掩码域及所述虚拟机标识符域，并分别为所述掩码域及所述虚拟机标识符域的各比特位赋值。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
第二获取模块，用于获取VN及PN的具体值。
8.根据权利要求5-7任一所述的装置，其特征在于，所述寄存器为控制寄存器。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100095 Building 2, Longxin Industrial Park, Zhongguancun environmental protection technology demonstration park, Haidian District, Beijing Patentee after: Loongson Zhongke Technology Co.,Ltd. Address before: 100095 Building 2, Longxin Industrial Park, Zhongguancun environmental protection technology demonstration park, Haidian District, Beijing Patentee before: LOONGSON TECHNOLOGY Corp.,Ltd. |