CN104615549A - 一种虚拟系统中域管理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种虚拟系统中域管理方法，该方法包括：当服务器确定任一VM需要中断注入时，通过VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。基于同样的发明构思，本申请还提出一种虚拟系统中域管理装置，能够减少VMM和VM之间频繁上下文的切换，提高了系统虚拟化的效率。

Description

一种虚拟系统中域管理方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种虚拟系统中域管理方法和装置。
背景技术
现有技术通过在linux内核中添加了一个模块，实现了虚级化，这样最大限度的利用原有的linux内核的基础功能，简洁而又精巧。
但是，目前现有技术的VMM和VM在运行载体的层面上并没有明确的划分。也就是说，同一个物理中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)上，时而运行的是虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，VMM)的功能，时而运行的是虚拟机(Virtual Machine，VM)，这种监控逻辑和业务逻辑的混杂导致性能的巨大开销。
由于VM是作为一个线程运行在真实的CPU上，而VMM的功能需要在同样的CPU上得到执行，导致VM对应的虚拟CPU必须设置为响应外部事件，如外部中断，VM的运行会定时被中断，回到VMM的监控中，执行一些VM的监控逻辑以及系统资源的分配管理，如虚拟CPU的调度和切换等。而VM到VMM的切换是非常损耗性能的，且使架构变得混乱，逻辑不够清晰，导致具体实现和维护的困难。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种虚拟系统中域管理方法和装置，以解决VMM和VM之间频繁进行上下文切换的问题。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：
一种虚拟系统中域管理方法，应用于包含多物理CPU的服务器中，该方法包括：
服务器将物理CPU划分到VMM域和VM域，在划分到VMM域中的物理CPU上运行VMM，在划分到VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU；
当确定该服务器上的任一VM需要中断注入时，通过VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。
一种虚拟系统中域管理装置，应用于包含多物理CPU的服务器中，该装置包括：VMM域单元和VM域单元；
所述VMM域单元，用于将物理CPU划分到VMM域和VM域，在VMM域中的物理CPU上运行VMM，在VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU；当确定任一VM需要中断注入时，通过划分到VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号；
所述VM域单元，用于接收到所述VMM域单元通过VMM域中的物理CPU发送的核间中断信号时，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。
由上面的技术方案可知，本申请中通过将VMM与VM运行的物理CPU划分到不同的域中，使VMM的监控逻辑和VM的运行分离，能够减少VMM和VM之间频繁上下文的切换，提高了系统虚拟化的效率。
附图说明
图1为本申请实施例中VM1启动后域划分结构示意图；
图2为本申请实施例中VM2启动后域划分结构示意图；
图3为本申请实施例中虚拟系统中域管理的流程示意图；
图4为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。
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，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本申请实施例中提供一种虚拟系统中域管理方法，应用于包含多物理CPU的服务器上。在具体实现时，该服务器将物理CPU划分到VMM域和VM域，在划分到VMM域中的物理CPU上运行VMM，在划分到VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU。
本申请的上述实现将VMM和VM在物理CPU的层面上分离，并将VMM和VM的运行在逻辑上分离。
本申请的具体划分实现方法如下：
该服务器上的VMM启动时，所有物理CPU划分到VMM域中，在划分到VMM域中的物理CPU上运行VMM。此时，该服务器中还没有VM启动，因此，该服务器的所有物理CPU均被划分到VMM域中，VMM运行在VMM域中的所有物理CPU上。
当确定该服务器中的任一VM启动时，通过VMM为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件，并确定VM域中是否存在物理CPU；
当确定VM域中存在物理CPU，则进一步确定VMM域中是否存在两个以上物理CPU，如果是，从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域中，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定；或将为该VM创建的虚拟CPU与VM域中的一个物理CPU绑定；
当确定VM域中不存在物理CPU，则从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定。
该服务器通过VMM为各虚拟CPU配置运行时间，如可以为其分配运行时间比其它线程大的运行时间，以减少虚拟CPU迁移造成的性能损失。
以包含4个物理CPU的服务器为例，4个物理CPU分别为CPU1、CPU2、CPU3和CPU4。
服务器上的VMM启动时，通过VMM将4个物理CPU都划分到VMM域中，VMM运行在VMM域的4个物理CPU上，即VMM占用4个物理CPU。
当服务器上的第1个VM(VM1)启动时，通过VMM为VM1创建虚拟CPU(虚拟CPU1)，设置虚拟CPU1不响应外部事件，在VMM域选择一个物理CPU划分到VM域中，如选择物理CPU4；并将虚拟CPU1和物理CPU4绑定。
参见图1，图1为本申请实施例中VM1启动后域划分结构示意图。图1中，将VMM域中物理CPU4划分到VM域中，并将为VM1创建的虚拟CPU1与物理CPU4绑定。
当服务器上又有VM启动时，如VM2，为VM2创建虚拟CPU2，设置虚拟CPU2不响应外部事件，并确定VM域中是否存在物理CPU，确定存在物理CPU4；进一步确定VMM域中是否存在两个以上物理CPU，确定在VMM域中存在3个物理CPU，则可以在VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域中，如将物理CPU3划分到VM域中，并将物理CPU3与虚拟CPU2绑定；也可以直接将虚拟CPU2与VM域中的物理CPU4绑定。
参见图2，图2为本申请实施例中VM2启动后域划分结构示意图。图2中将VMM域中的物理CPU3划分到VM域中，并将为VM2创建的虚拟CPU2与物理CPU3绑定。
下面结合附图，详细说明通过虚拟系统中域管理过程。
参见图3，图3为本申请实施例中虚拟系统中域管理的流程示意图。具体步骤为：
步骤301，当确定服务器中的任一VM需要中断注入。
步骤302，该服务器通过VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。
本申请实施例中中断注入为VM需要的系统时钟中断(虚拟系统时钟到期)、虚拟网卡中断(虚拟网卡有数据包需要接收)等。
以虚拟网卡有数据包需要接收时的中断注入为例。
服务器接收到发送给目的VM的数据包时，通过VMM将该数据存放到该目的VM的虚拟网卡对应的缓存中，并通过VMM域中的物理CPU向VM域中与为该目的VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号，使为该目的VM创建的虚拟CPU将虚拟网卡对应的缓存中的数据读取到该目的VM的内存中。
通常情况下，尽量不进行虚拟CPU的迁移；由于某种原因，虚拟CPU需要迁移时，具体迁移过程如下：
当确定任一虚拟CPU需要迁移时，该服务器通过VMM域中的物理CPU向与该虚拟CPU绑定的物理CPU发送删除指令，使接收该删除指令的物理CPU将缓存中的虚拟机控制结构(Virtual Machine Control Structure，VMCS)信息存储到内存中，并删除与该虚拟CPU的绑定；
该服务器通过VMM域中的物理CPU向该虚拟CPU需迁移到的目的物理CPU发送绑定指令，使接收到该绑定指令的物理CPU与该虚拟CPU绑定。
假设与物理CPU4绑定的虚拟CPU1需要迁移到与物理CPU3绑定，则服务器通过VMM域中的物理CPU向VM域中的物理CPU4发送删除指令，在该指令中携带删除与虚拟CPU1的绑定的信息。
VM域中物理CPU4接收到该删除指令时，将缓存中的VMCS信息存储到内存中，并删除与虚拟CPU1的绑定。
该服务器通过VMM域中的物理CPU向该虚拟CPU1需迁移到的目的物理CPU3发送绑定指令，该指令中携带与虚拟CPU1进行绑定的信息。
VM域中的物理CPU接收到该绑定指令时，与虚拟CPU1绑定。
基于同样的发明构思，本申请还提出一种虚拟系统中域管理装置，应用于包含多物理CPU的服务器中。参见图4，图4为本申请实施例中应用于上述技术的装置结构示意图。该装置包括：VMM域单元401和VM域单元402；
VMM域单元401，用于将物理CPU划分到VMM域和VM域，在VMM域中的物理CPU上运行VMM，在VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU；当确定任一VM需要中断注入时，通过划分到VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号；
VM域单元402，用于接收到VMM域单元401通过VMM域中的物理CPU发送的核间中断信号时，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。
较佳地，
VMM域单元401，具体用于本单元启动时，将所有物理CPU划分到VMM域中，在VMM域中的物理CPU上运行VMM；当确定任一VM启动时，为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件，从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定。
较佳地，
VMM域单元401，进一步用于为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件之后，所述从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域之前，确定VM域中是否存在物理CPU；当确定VM域中存在物理CPU，则确定VMM域中是否存在两个以上CPU，如果是，从VM域中选择一个物理CPU划分到VM域中，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定；或将为该VM创建的虚拟CPU与VM域中的一个物理CPU绑定；当确定VM域中不存在物理CPU时，执行所述从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定操作。
较佳地，
VMM域单元401，进一步用于当确定任一虚拟CPU需要迁移时，通过VMM域中的物理CPU向与该虚拟CPU绑定的物理CPU发送删除指令；通过VMM域中的物理CPU向该虚拟CPU需迁移到的目的物理CPU发送绑定指令；
VM域单元402，进一步用于接收到VMM域单元401通过VMM域中的物理CPU发送的删除指令时，使VM域中的物理CPU将缓存中的VMCS信息存储到内存中；并删除与该虚拟CPU的绑定；接收到VMM域单元401听过VMM域中的物理CPU发送的绑定指令时，使接收到该绑定指令的物理CPU与该虚拟CPU绑定。
较佳地，
VMM域单元401，进一步用于为各虚拟CPU配置运行时间。
上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。
综上所述，本申请通过将VMM与VM运行的物理CPU划分到不同的域中，使VMM的监控逻辑和VM的运行分离，能够减少VMM和VM之间频繁上下文的切换，提高了系统虚拟化的效率。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟系统中域管理方法，应用于包含多物理中央处理器CPU的服务器中，其特征在于，该方法包括：
服务器将物理CPU划分到虚拟机监视器VMM域和虚拟机VM域，在划分到VMM域中的物理CPU上运行VMM，在划分到VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU；
当确定该服务器上的任一VM需要中断注入时，通过VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务器将物理CPU划分到VMM域和VM域，在划分到VMM域中的物理CPU上运行VMM，在划分到VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU，包括：
该服务器上的VMM启动时，将所有物理CPU划分到VMM域中，在VMM域中的物理CPU上运行VMM；
当确定该服务器中的任一VM启动时，通过VMM为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件，从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过VMM为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件之后，所述从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域之前，所述方法进一步包括：确定VM域中是否存在物理CPU；
当确定VM域中存在物理CPU，则确定VMM域中是否存在两个以上CPU，如果是，从VM域中选择一个物理CPU划分到VM域中，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定；或将为该VM创建的虚拟CPU与VM域中的一个物理CPU绑定；
当确定VM域中不存在物理CPU时，执行所述从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定步骤。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
当任一虚拟CPU需要迁移时，该服务器通过VMM域中的物理CPU向与该虚拟CPU绑定的物理CPU发送删除指令，使接收该删除指令的物理CPU将缓存中的虚拟机控制结构VMCS信息存储到内存中，并删除与该虚拟CPU的绑定；
通过VMM域中的物理CPU向该虚拟CPU需迁移到的目的物理CPU发送绑定指令，使接收到该绑定指令的物理CPU与该虚拟CPU绑定。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
该服务器通过VMM为各虚拟CPU配置运行时间。
6.一种虚拟系统中域管理装置，应用于包含多物理中央处理器CPU的服务器中，其特征在于，该装置包括：虚拟机监视器VMM域单元和虚拟机VM域单元；
所述VMM域单元，用于将物理CPU划分到VMM域和VM域，在VMM域中的物理CPU上运行VMM，在VM域中的物理CPU上运行VM，运行该VM的物理CPU为与为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU；当确定任一VM需要中断注入时，通过划分到VMM域中的物理CPU向为该VM创建的虚拟CPU绑定的物理CPU发送核间中断信号；
所述VM域单元，用于接收到所述VMM域单元通过VMM域中的物理CPU发送的核间中断信号时，使为该VM创建的虚拟CPU进行相应的中断注入处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述VMM域单元，具体用于本单元启动时，将所有物理CPU划分到VMM域中，在VMM域中的物理CPU上运行VMM；当确定任一VM启动时，为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件，从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述VMM域单元，进一步用于为该VM创建虚拟CPU，将该虚拟CPU配置为不响应外部事件之后，所述从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域之前，确定VM域中是否存在物理CPU；当确定VM域中存在物理CPU，则确定VMM域中是否存在两个以上CPU，如果是，从VM域中选择一个物理CPU划分到VM域中，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定；或将为该VM创建的虚拟CPU与VM域中的一个物理CPU绑定；当确定VM域中不存在物理CPU时，执行所述从VMM域中选择一个物理CPU划分到VM域，并将为该VM创建的虚拟CPU与划分到VM域的物理CPU绑定操作。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的装置，其特征在于，
所述VMM域单元，进一步用于当确定任一虚拟CPU需要迁移时，通过VMM域中的物理CPU向与该虚拟CPU绑定的物理CPU发送删除指令；通过VMM域中的物理CPU向该虚拟CPU需迁移到的目的物理CPU发送绑定指令；
所述VM域单元，进一步用于接收到所述VMM域单元通过VMM域中的物理CPU发送的删除指令时，使VM域中的物理CPU将缓存中的虚拟机控制结构VMCS信息存储到内存中；并删除与该虚拟CPU的绑定；接收到所述VMM域单元听过VMM域中的物理CPU发送的绑定指令时，使接收到该绑定指令的物理CPU与该虚拟CPU绑定。
10.根据权利要求6-8任意一项所述的装置，其特征在于，
所述VMM域单元，进一步用于为各虚拟CPU配置运行时间。
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