CN104239124A - 将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备 - Google Patents

Abstract

本文公开了将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备的装置、方法和系统的实施例。在一个实施例中，一种装置包括处理器、物理设备控制器、虚拟化引擎、系统存储器和本地存储设备。所述物理设备控制器被由处理器上安装的虚拟机监视器创建的多个虚拟机所共享。所述虚拟化引擎用于将所述物理设备控制器表现为可用来分配给所述多个虚拟机的多个虚拟设备控制器。所述本地存储设备与物理存储器分离，用于存储从所述系统存储器传送来的指令，以供所述虚拟化引擎执行。

Description

将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备

本申请是2009年12月25日提交的，申请号为200911000192.1的同名专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及信息处理领域，并且更具体地，涉及信息处理系统中的虚拟化领域。

背景技术

一般来说，信息处理系统中的虚拟化的概念允许一个或多个操作系统(每一个均称为“OS”)的多个实例在单个信息处理系统上运行，即便是每个OS都被设计为具有对该系统及其资源的完全、直接的控制。通常通过以下方式来实现虚拟化：使用软件(例如，虚拟机监视器，或“VMM”)向每个OS呈现一个“虚拟机”(“VM”)，该VM具有该OS可以完全且直接控制的虚拟资源(包括一个或多个虚拟处理器)，同时该VMM维护用于实现虚拟化策略(例如，在各VM间共享和/或分配物理资源)的系统环境(“虚拟化环境”)。在VM上运行的每个OS和任何其他软件被称为“客户(guest)”或“客户软件”，而“宿主(host)”或“宿主软件”是诸如VMM这样的运行在虚拟化环境外部的软件。

信息处理系统中的物理处理器可以例如通过支持指令进入虚拟化环境来在VM中的虚拟处理器(即，处于VMM施加的限制下的物理处理器)上运行客户，来支持虚拟化。在虚拟化环境中，特定事件、操作和情形(例如，外部中断、或尝试访问特权寄存器或资源)可以被截取(intercept)，即，使得处理器退出虚拟化环境，以便VMM可以例如进行操作来实现虚拟化策略。

系统中诸如输入/输出设备控制器这样的物理资源可以基于专门的目的而被指派或分配给VM。可替代地，通过截取涉及物理资源的所有事务以使得VMM可以执行、重定向或限制每个事务，该物理资源可以被多个VM共享。第三种方式可以是设计物理资源来为其提供用作多个虚拟资源的能力。

附图说明

在附图中通过示例而非限制的方式说明了本发明。

图1说明了根据本发明实施例的将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备的装置。

图2说明了根据本发明实施例的将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备的方法。

具体实施方式

如下面所描述的，可以在将用于虚拟化引擎的指令分页调度(paging)到本地存储设备的装置或方法中实施本发明。在说明书中，为了提供对本发明更透彻的理解，可能阐述了许多具体细节，例如组件和系统配置。然而，本领域技术人员将意识到，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。另外，一些公知的结构、电路等并未详细示出，以免不必要地模糊了本发明的描述。

可能期望单个物理设备控制器被多个虚拟机所共享，而无需VMM截取涉及该设备控制器的所有事务、或者重新设计该设备控制器以支持虚拟化。因此，本发明的实施例可以用来支持通过虚拟化引擎进行物理设备控制器的虚拟化。

本发明的实施例的部件可以用硬件、软件、固件或者硬件、软件或固件的任意组合来实现。术语硬件一般是指具有物理结构的部件，例如，电、电磁、光学、电光、机械、机电部件等。术语软件一般是指逻辑结构、方法、过程、程序、例程、处理、算法、公式、表达式等。术语固件一般是指在硬件结构(例如，闪速存储器或只读存储器)中实现或实施的逻辑结构、方法、过程、程序、例程、处理、算法、公式、或表达式。固件的示例包括微码、可写控制存储单元和微编程结构。

图1说明了根据本发明实施例的其中可以加入事务的信息处理系统100。信息处理系统100包括裸平台硬件110，其可以是能够执行任何OS、VMM或其他软件的任何装置。例如，裸平台硬件110可以是个人计算机、大型计算机、便携式计算机、手持设备、机顶盒、服务器或任何其他计算系统的硬件。在该实施例中，裸平台硬件110包括处理器120、芯片组130、系统存储器140和设备控制器150。

处理器120可以是具有一个或多个执行核心的任何组件，其中每个执行核心可以基于多种不同类型的处理器中的任意一种，包括：通用微处理器(例如，英特尔奔腾处理器系列、安腾处理器系列、或英特尔公司的其他处理器系列中的处理器，或者其他公司的其他处理器)，数字信号处理器或微控制器。尽管图1仅示出一个这样的处理器120，但是裸平台硬件110可以包括任意数量的处理器，包括：任意数量的多核处理器(每个都具有任意数量的执行核心)，和任意数量的多线程处理器(每个都具有任意数量的线程)。

芯片组130可以是电路和逻辑构成的任意组，其支持存储器操作、输入/输出操作、配置、控制、内部或外部接口、连接，或通信功能(例如，“胶合(glue)”逻辑和总线桥)，和/或用于处理器120和/或系统100的任何类似功能。芯片组130的单独部件可以被一同分组在单个芯片上、分组在一对芯片上、分散在多个芯片间，和/或被部分地、全部地、冗余地、或者根据分布式方式而被集成到包括处理器120在内的一个或多个处理器中。在该实施例中，芯片组130包括虚拟化引擎132，用于如下面所描述的那样根据本发明的实施例对物理设备控制器进行虚拟化。在其他实施例中，虚拟化引擎132可以被包括在系统100中的其他位置中。

系统存储器140可以包括其上可以存储诸如数据和/或指令这样的信息的任何介质，例如，静态或动态随机存取存储器、基于半导体的只读或闪速存储器、磁盘或光盘存储器、或处理器120可读的任何其他类型的介质、或者这些介质的任意组合。

设备控制器150可以表示用于任何类型的I/O、外围设备或可以被VM中运行的客户软件使用的其他设备的控制器，例如，硬盘控制器、音频控制器、网络接口控制器、外围总线控制器等。设备控制器150可以用分立的组件来实施，或者可以与任何其他设备控制器一起被包括在一个集成组件中。在一个实施例中，设备控制器150可以表示多功能I/O、外围设备或其他设备控制器中的功能。设备控制器150可以包括配置存储设备152，其用于存储配置信息。在一个实施例中，设备控制器150可以是连接到硬盘驱动器154或者集成在其中的硬盘控制器。

处理器120、芯片组130、系统存储器140和设备控制器150可以根据任何已知的方式，例如通过一个或多个并行的、顺序的、流水线化的、异步、同步的、有线的、无线的或其他的总线或点对点连接或通信手段，来直接或间接地相互耦合或通信。例如，在该实施例中，处理器120和芯片组130可以通过接口170耦合到系统存储器140，并且芯片组130可以通过接口180耦合到设备控制器150。系统100还可以包括任意数量的额外的代理、组件或连接。

系统100还包括VMM 160和VM 162与164。VMM 160可以是所安装的任何软件、固件或硬件宿主，用来在裸平台硬件110上运行或者可被裸平台硬件110访问，以向客户呈现VM(即，裸平台硬件110的抽象)，或者用其他方式创建VM、管理VM、并在系统100内实现虚拟化策略。在其他实施例中，宿主可以是任何VMM、管理程序、OS，或者是能够控制裸平台硬件110的其他软件、固件或硬件。客户可以是任何OS、任何VMM(包括VMM 160的其他实例)、任何管理程序、或者任何应用程序或其他软件。

每个客户期望根据VM中呈现的处理器和平台的架构来访问裸平台硬件110或VMM 160所虚拟化的平台的资源，例如，处理器和平台寄存器、存储器、以及输入/输出设备。图1示出了两个VM 162和164，在每个VM上都可以安装客户OS和任意数量的客户应用程序。尽管图1示出了两个VM，但是在本发明的范围内，可以创建任意数量的VM，并且可以在每个VM上安装任意数量的客户OS和客户应用程序来运行。

回到芯片组130，虚拟化引擎132可以包括任何电路、逻辑或诸如固件这样的其他结构，以将物理设备控制器150表现为多个虚拟设备控制器，每一个虚拟设备控制器可以被VMM 160分配给不同的VM。芯片组130还包括配置存储设备134和本地存储设备136。配置存储设备134和本地存储设备136可以包括其上可以存储信息的任何介质；例如，配置存储设备134可以包括可编程寄存器，而本地存储设备136可以包括静态随机存取存储器(“SRAM”)。虚拟化引擎132可以从配置存储设备134和/或本地存储设备136读取信息和将信息写入其中，以确定并维护与对物理设备控制器150进行虚拟化相关的信息。

另外，虚拟化引擎132可以执行来自本地存储设备136的指令。在一个实施例中，本地存储设备136可以是SRAM。为了节约成本，本地存储设备136的大小可以小于虚拟化引擎132要运行的代码的总大小。虚拟化引擎132要运行的指令可以被存储在诸如硬盘154这样的大容量存储设备上，并且例如在来自设备控制器150的一个或多个直接存储器存取(“DMA”)事务中被拷贝到系统存储器140。然后，这些指令的子集(例如，页(page))可以按照需要被拷贝(例如，在DMA事务中)到本地存储设备136，以供虚拟化引擎132执行。在执行之后，这些子集可以在本地存储设备136中被其他指令或数据替换。对于分页调度的控制可以被包括在位于虚拟化引擎132内或者可被虚拟化引擎132访问的固件中，并且维护分页调度处理所需的状态信息可以被存储在本地存储设备136的不同区域内。

可以期望将本发明的实施例用于虚拟化引擎132执行指令，以支持不经常进行的操作，例如，NAND闪速存储器控制器进行的块擦除，或者硬盘控制器进行的加密或解密。

图2说明了根据本发明的实施例的方法200，其中可以将虚拟化引擎要执行的指令分页调度到本地存储设备。在图2的方法实施例的描述中，可以参照图1的系统实施例的部件；然而，本发明的方法实施例并不受此限制。

在框210中，虚拟化引擎132被配置来对物理设备控制器150进行虚拟化。在框212中，虚拟化引擎132要执行的指令被从硬盘154拷贝到系统存储器140。在框214中，虚拟化引擎132要执行的指令的子集被从系统存储器140拷贝到本地存储器136。在框216中，该指令子集被虚拟化引擎132执行。在框218中，从本地存储器136中替换该指令子集。

在本发明的范围内，可以在以下情况下执行方法200：省略了所示出的框、添加了额外的框，或者对重排序的框、省略的框或额外的框进行了组合。

根据本发明的实施例设计的任何组件或组件的一部分都可以在从创建到仿真再到制造的不同阶段中被设计。表示一设计的数据可以以多种方式来表示该设计。首先，如在仿真中很有帮助的，可以使用硬件描述语言或其他功能描述语言来表示硬件。附加地或可替代地，可以在设计过程的一些阶段生成具有逻辑和/或晶体管门的电路级模型。此外，大多数设计在特定阶段达到了可以用表示各种设备的物理布局的数据来对这些设计进行建模的级别。在使用常规半导体制造技术的情况下，表示设备布局模型的数据可以是这样的数据，其规定了在用来生产集成电路的掩模的不同掩模层上各种特征的存在与否。

在设计的任何表示方式中，数据可以被存储在任何形式的机器可读介质中。被调制或以其他方式产生的用来传输这样的信息的光或电波、存储器、或者诸如盘这样的磁或光存储介质，都可以是所述机器可读介质。这些介质中的任何一个都可以“承载”或“指示”该设计、或者本发明的实施例中使用的其他信息。当指示或承载信息的电载波被传输时，就执行电信号的拷贝、缓冲或重传而言，是生成了新的拷贝。因此，通信提供商或网络提供商的动作可以构成对实施本发明技术的诸如载波这样的制品进行了拷贝。

由此公开了将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备的装置、方法和系统。尽管已经描述了某些实施例并在附图中对其进行了示出，但是应该理解，这些实施例仅仅是说明性的，而非对本发明的广泛范围进行限制，并且本发明并不限于所示出和描述的特定构造和布置，这是因为在学习了本公开内容之后，本领域技术人员可以对它们进行各种其他修改。在诸如此类快速发展并且难以预测进一步的进步的技术领域，随着不断实现的技术进步的推动，所公开的实施例在布置和细节上可以容易被进行修改，而不偏离本公开的原理或所附权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种用于将用于虚拟化引擎的指令分页调度到本地存储设备的装置，包括：

处理器；

物理设备控制器，其被由所述处理器上安装的虚拟机监视器创建的多个虚拟机所共享；

系统存储器；以及

芯片组，包括：

所述虚拟化引擎，其中，所述虚拟化引擎用于将所述物理设备控制器表现为可用来分配给所述多个虚拟机的多个虚拟设备控制器；以及

所述本地存储设备，其中，所述本地存储设备与所述系统存储器分离，并且其中，所述本地存储设备用于存储从所述系统存储器拷贝的一页或多页指令，以供所述虚拟化引擎执行，并且其中，所述一页或多页指令将在由所述虚拟化引擎执行后被替换。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述物理设备控制器是NAND闪速存储器控制器并且所述指令用于执行块擦除。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述物理设备控制器是硬盘控制器并且所述指令用于执行加密。

4.一种用于将用于芯片组中的虚拟化引擎的指令分页调度到芯片组中的本地存储设备的方法，包括：

配置所述虚拟化引擎以虚拟化物理设备控制器；

将多页指令从硬盘拷贝到系统存储器；

将所述多页指令的子集从所述系统存储器拷贝到所述本地存储设备，所述本地存储设备与所述系统存储器分离；

由所述虚拟化引擎执行来自所述本地存储设备的指令；以及

在执行后，在静态随机存取存储器中替换所述多页指令的子集。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述物理设备控制器是NAND闪速存储器控制器并且所述指令用于执行块擦除。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述物理设备控制器是硬盘控制器并且所述指令用于执行加密。

7.一种信息处理系统，包括：

处理器；

虚拟机监视器；

由所述虚拟机监视器创建的多个虚拟机；

物理设备控制器，其被所述多个虚拟机所共享；

虚拟化引擎，用于将所述物理设备控制器表现为多个虚拟设备控制器，所述多个虚拟设备控制器可用来由所述虚拟机监视器分配给所述多个虚拟机，而无需所述虚拟机监视器截取涉及所述物理设备控制器的所有事务，所述虚拟化引擎通过第一接口耦合到所述处理器并且通过第二接口耦合到所述物理设备控制器；

系统存储器，其通过所述第一接口耦合到所述处理器和所述虚拟化引擎；以及

本地存储设备，其与所述系统存储器分离，以存储从所述系统存储器拷贝的指令，以供所述虚拟化引擎执行。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述物理设备控制器是NAND闪速存储器控制器并且所述指令用于执行块擦除。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述物理设备控制器是硬盘控制器并且所述指令用于执行加密。