CN107479943A - 基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法及装置 - Google Patents

基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法及装置，该工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；工业实时云操作系统模块用于与应用层之间进行数据分析采集，以及向现场层发送控制指令；该方法应用于工业实时云操作系统模块，该方法为，采用预设的虚拟化技术，在多核CPU的第一核中创建至少一个VM，将第一操作系统运行在第一核中的VM上；将第二操作系统直接运行在多核CPU的第二核中的物理分区上，实现多核CPU的逻辑分区和物理分区共存的情形，进而基于多核CPU的物理分区和逻辑分区，实现在一个多核CPU上同时协调运行多种操作系统。

Description

基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法及装置
技术领域
本发明涉及嵌入式操作系统技术领域，尤其涉及基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法及装置。
背景技术
嵌入式操作系统(Embedded Operating System，EOS))是指用于嵌入式系统的操作系统，由于其高实时性、专用性强、操作方便简单等优点，是一种应用广泛的系统软件，目前，嵌入式操作系统主要分为多线程嵌入式操作系统、多进程多线程嵌入式操作系统、虚拟化嵌入式操作操作系统。
现有技术中，对于多种嵌入式操作系统，一个中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)只能运行其中的某一种嵌入式操作系统，不能同时运行多种嵌入式操作系统，因此，采用一个CPU不能满足不同需求的应用场景，不能适用于多种应用场景，降低了可操作性和使用性能。
发明内容
本发明实施例提供基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法及装置，以解决现有技术中一个CPU只能运行一种嵌入式操作系统，不能满足不同需求的应用场景的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
基于工业互联网操作系统的多操作系统协调运行方法，所述工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；所述云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；所述工业实时云操作系统模块用于与所述应用层之间进行数据分析采集，以及向所述现场层发送控制指令；所述方法应用于所述工业实时云操作系统模块，所述方法包括：
采用预设的虚拟化技术，使多核中央处理器CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个虚拟机VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；
将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上。
较佳的，进一步包括：
在所述第一核中采用一个虚拟机监控器VMM管理所述至少一个VM，并将所述至少一个VM运行在非根non-root态，将所述VMM运行在根root态。
较佳的，进一步包括：
若所述多核CPU存在多个处于VMX模式的核，则通过分区融合方法，将所述多个处于VMX模式的核的逻辑分区进行融合，并将所述第一操作系统同时运行在所述多个处于VMX模式的核相应的VM上。
较佳的，当在所述多核CPU的第一核中创建若创建多个VM时，运行所述第一操作系统的多个VM之间的调度包括：
当时间调度表中设置有用于控制时间调度表中时间窗口切换的第一定时器，以及用于控制时间调度表中主帧时间切换的第二定时器时，判断当前时刻是否在所述时间调度表中的非空闲时间窗口内；其中，所述主帧时间为时间调度表中各时间窗口的长度之和；
若是，则从所述非空闲时间窗口中获取处于就绪态的第一VM并运行；
若否，则从优先级就绪队列中获取处于就绪态的第二VM并运行。
较佳的，进一步包括：
根据预设的资源配置表中计算机系统资源与操作系统的对应关系，分别为所述第一操作系统和第二操作系统分配相应的计算机系统资源。
较佳的，所述VM之间的通信方式为：
发送端VM确定共享内存中至少具有可读权限的接收端VM的区域空间；
将第一数据写入所述区域空间中，并向所述区域空间中添加数据写请求，其中，所述数据写请求中携带有所述第一数据在所述区域空间中的位置标识、所述发送端VM的标识以及所述请求的操作类型；
接收所述接收端VM返回的第二数据，所述第二数据为所述接收端VM获取所述数据写请求、并根据所述位置标识获取所述第一数据后，根据所述请求的操作类型对所述第一数据执行对应的操作后得到的。
较佳的，所述物理分区和所述逻辑分区、所述逻辑分区和所述逻辑分区之间的通信方式，包括以下任意一种：
基于远程过程调用协议RPC通信或基于标准的socket接口通信。
较佳的，所述将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上的运行方式，包括以下任意一种：主机host模式或客户guest模式。
一种多操作系统协调运行的装置，所述工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；所述云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；所述工业实时云操作系统模块用于与所述应用层之间进行数据分析采集，以及向所述现场层发送控制指令；所述装置应用于所述工业实时云操作系统模块，所述装置包括：
第一运行单元，用于采用预设的虚拟化技术，使多核中央处理器CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个虚拟机VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；
第二运行单元，用于将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上。
较佳的，所述第一运行单元进一步用于：
在所述第一核中采用一个虚拟机监控器VMM管理所述至少一个VM，并将所述至少一个VM运行在非根non-root态，将所述VMM运行在根root态。
较佳的，所述第一运行单元进一步用于：
若所述多核CPU存在多个处于VMX模式的核，则通过分区融合方法，将所述多个处于VMX模式的核的逻辑分区进行融合，并将所述第一操作系统同时运行在所述多个处于VMX模式的核相应的VM上。
较佳的，当在所述多核CPU的第一核中创建若创建多个VM时，运行所述第一操作系统的多个VM之间的调度，第一运行单元进一步用于：
当时间调度表中设置有用于控制时间调度表中时间窗口切换的第一定时器，以及用于控制时间调度表中主帧时间切换的第二定时器时，判断当前时刻是否在所述时间调度表中的非空闲时间窗口内；其中，所述主帧时间为时间调度表中各时间窗口的长度之和；
若是，则从所述非空闲时间窗口中获取处于就绪态的第一VM并运行；
若否，则从优先级就绪队列中获取处于就绪态的第二VM并运行。
较佳的，进一步包括，资源分配单元，用于：
根据预设的资源配置表中计算机系统资源与操作系统的对应关系，分别为所述第一操作系统和第二操作系统分配相应的计算机系统资源。
较佳的，所述VM之间的通信方式为：
进一步包括，发送端VM的通信单元，用于：
确定共享内存中至少具有可读权限的接收端VM的区域空间；
将第一数据写入所述区域空间中，并向所述区域空间中添加数据写请求，其中，所述数据写请求中携带有所述第一数据在所述区域空间中的位置标识、所述发送端VM的标识以及所述请求的操作类型；
接收所述接收端VM返回的第二数据，所述第二数据为所述接收端VM获取所述数据写请求、并根据所述位置标识获取所述第一数据后，根据所述请求的操作类型对所述第一数据执行对应的操作后得到的。
较佳的，所述物理分区和所述逻辑分区、所述逻辑分区和所述逻辑分区之间的通信方式，包括以下任意一种：
基于远程过程调用协议RPC通信或基于标准的socket接口通信。
较佳的，所述将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上的运行方式，包括以下任意一种：主机host模式或客户guest模式。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法的步骤。
本发明实施例中，采用预设的虚拟化技术，使多核CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上，这样，对于一个多核CPU，对于第一核采用预设的虚拟化技术，对第一核虚拟化，对于第二核，不进行虚拟化，实现一个多核CPU的逻辑分区和物理分区共存的情形，进而基于多核CPU的的物理分区和逻辑分区，实现在一个多核CPU上同时协调运行多种操作系统，可以满足不同需求的应用场景。
附图说明
图1为本发明实施例中，工业互联网操作系统的功能架构图；
图2为本发明实施例中，基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法流程图；
图3为本发明实施例中，多操作系统运行的混合结构系统的运行体系结构图；
图4为本发明实施例中，2核CPU windows7和RTOS协调运行体系结构图；
图5为本发明实施例中，4核CPU windows7和RTOS协调运行体系结构图；
图6为本发明实施例中，4核CPU windows7、裁剪版linux和RTOS协调运行体系结构图；
图7为本发明实施例中，基于工业互联网操作系统的多操作系统运行装置结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在实际应用中，工业互联网操作系统是实现网络化工业控制、云工业控制、可视化工厂和工业大数据分析等的基础系统，也是实现控制信息流、管理信息流和供应链信息流之间交互融合的统一系统，是实现工业现场可控性的可靠保障。如图1所示的工业互联网操作系统的功能架构图中，工业互联网操作系统至少包括：应用层设备、云控制层设备和现场层设备，其中，应用层设备至少包括：统一的工业建模标准模块、软件定义工业流程模块和工业可视化管理模块；云控制层至少包括：工业实时数据库、人工智能平台和工业大数据分析平台；现场层至少包括：现场总线通讯协议模块、工业流程控制管理模块、异构现场设备集成模块和工业管理软件加载模块。此外，工业互联网操作系统还包括涵盖应用层、云控制层和现场层的工业数据安全模块。对于工业实时操作系统模块，现有技术中存在一个中央处理器(Central Processing Unit，CPU)只能运行一种嵌入式操作系统，不能满足不同需求的应用场景的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例中，对于多核CPU，实现逻辑分区和物理分区共存的情形，对于第一核，采用虚拟化技术，将第一操作系统运行在第一核的虚拟机(Virtual Manufacturing，VM)上，对于第二核，不采用虚拟化技术，直接将第二操作系统运行在第二核上。
下面通过具体实施例对本发明方案进行详细描述，当然，本发明并不限于以下实施例。
参阅图2所示，本发明实施例中，基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法具体流程如下：
步骤200：采用预设的虚拟化技术，使多核CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区。
其中，工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；工业实时云操作系统模块用于与应用层之间进行数据分析采集，以及向现场层发送控制指令。而本发明实施例中多操作系统运行方法，是应用于所述工业实时云操作系统模块。
实际中，对于多核CPU，至少包括两个核，每个核之间相互独立。
本发明实施例中，为了可以在一个多核CPU中运行不同的操作系统，使用预设的虚拟化技术，在多核CPU中的某些核中进行虚拟化处理，创建至少一个VM，然后，启动运行第一操作系统，使第一操作系统运行在VM上。
其中，预设的虚拟化技术，例如，可以为VT-x技术，VT-x是intel运用Virtualization虚拟化技术中的一个指令集，有助于提高基于软件的虚拟化解决方案的灵活性与稳定性。
其中，多核CPU，例如可以为基于x86架构的CPU，也可以为其它类型的CPU，本发明实施例中，并不进行限制。
进一步地，在第一核中采用一个虚拟机监控器(Virtual Machine Monitor，VMM)管理所述至少一个VM，并将所述至少一个VM运行在非根(non-root)态，将所述VMM运行在根(root)态。
也就是说，第一核可以包括一个VMM和多个VM，每一个VM上可以运行一个单独的操作系统。
例如，对于多核CPU的其中一个核，例如为核1，核1上运行一个独立的VMM，并VMM运行在root态，核1中创建了2个VM，即两个逻辑分区，这2个VM运行在non-root态，可以将2个不同的操作系统，分别运行在这2个VM上。
值得说明的是，本发明实施例中，若多核CPU存在多个处于VMX模式的核，则每个处于VMX模式的核也都只包括一个VMM，即VMM仅运行在单个核上，每个核都运行一个独立的VMM实体，各个核中的VMM之间互不干预，这样，VMM仅运行在单个核上，可以进一步提升VMM的安全性和可靠性。
进一步地，还包括：若所述多核CPU存在多个处于VMX模式的核，则通过分区融合方法，将所述多个处于VMX模式的核的逻辑分区进行融合，并将所述第一操作系统同时运行在所述多个处于VMX模式的核相应的VM上。
例如，多核CPU中有2个处于VMX模式的核，分别为核1和核2，并核1中包括一个VM1和一个VMM1，核2中包括一个VM2和一个VMM2，则可以将VM1和VM2分别对应的逻辑分区进行融合，这样，一个操作系统可以同时运行在核1和核2中的VM1和VM2上，即一个操作系统实体可以同时独占这2个处于VMX模式的核。
其中，将第一操作系统运行在第一核中的VM上的运行方式，包括以下任意一种：主机(host)模式或客户(guest)模式。
具体地：1)host模式。CPU上电启动基本输入输出系统(Basic Input OutputSystem，BIOS)后，直接启动运行VMM镜像，VMM本身做简单的处理后，例如，资源分配后，VMM使其运行的核处于VMX模式，并通过VMM上的VM启动运行windows(即第一操作系统)镜像。windows运行过程中，VMM几乎不做任何工作。
2)guest模式。CPU上电启动BIOS后，直接启动运行VMM镜像，VMM本身做简单的处理后，例如，资源分配，VMM使其运行的核处于VMX模式，并通过VMM上的VM启动运行windows镜像，以及在windows运行过程中，VMM对windows访问的设备进行相应的虚拟化。
进一步地，当在多核CPU的第一核中创建若创建多个VM时，运行第一操作系统的多个VM之间的调度，包括：
首先，当时间调度表中设置有用于控制时间调度表中时间窗口切换的第一定时器，以及用于控制时间调度表中主帧时间切换的第二定时器时，判断当前时刻是否在所述时间调度表中的非空闲时间窗口内；其中，所述主帧时间为时间调度表中各时间窗口的长度之和。
其中，时间调度表由若干个时间窗口组成，时间窗口可分为非空闲时间窗口以及空闲时间窗口，其中，非空闲时间窗口对应着一个虚拟机的运行时间，空闲时间窗口下不运行虚拟机。
然后，若是，则从所述非空闲时间窗口中获取处于就绪态的第一VM并运行；
若否，则从优先级就绪队列中获取处于就绪态的第二VM并运行。
进一步地，若针对多个第二VM中的每个第二VM，则以预设时长为周期进行轮转运行。
这样，本发明实施例中，针对多个VM的运行调度，能够实现将时间调度表、优先级调度算法以及基于时间片的调度算法三者相结合进行混合调度，满足不同用户的业务需求，并且，在时间调度表中设置有第一定时器和第二定时器，分别控制时间窗口和主帧时间的切换，可以有效避免现有时间调度表采用系统时钟导致虚拟机的切换以及主帧的切换产生延迟的现象。
进一步地，多个VM之间的通信方式可以为：
首先，发送端VM确定共享内存中至少具有可读权限的接收端VM的区域空间。
其中，上述共享内存为从物理内存中规划出的一块独立的内存空间，在VM启动之前，VMM根据共享内存的预设配置表，将该共享内存映射给所有具有访问权限的VM，具有访问权限的VM可以直接访问该共享内存，其中，访问权限可以包括读权限、写权限或读/写权限。
其中，共享内存的预设配置表中可以包括以下内容：允许访问的VM的标识、共享内存空间物理起始地址、共享内存空间大小、各VM访问共享内存的逻辑起始地址以及各VM访问共享内存的访问权限。
并且，VMM为每个具有访问权限的VM划分一块区域空间，并且，VM初始化共享内存、安装各自的IPI(Inter-Processor Interrupt，处理器间中断)中断处理函数以及创建处理请求的任务。初始时，各VM需要初始化各自的区域空间。
也就是说，VMM预先配置好共享内存，设置共享内存的配置表，进而使得各VM可以通过共享内存进行数据通信。
然后，将第一数据写入所述区域空间中，并向所述区域空间中添加数据写请求，其中，所述数据写请求中携带有所述第一数据在所述区域空间中的位置标识、所述发送端VM的标识以及所述请求的操作类型。
最后，接收所述接收端VM返回的第二数据，所述第二数据为所述接收端VM获取所述数据写请求、并根据所述位置标识获取所述第一数据后，根据所述请求的操作类型对所述第一数据执行对应的操作后得到的。
这样，本发明实施例中，VM之间可以通过VMM预配置的共享内存进行通信，不需要再通过VMM，解决了虚拟机访问共享内存时，VMM需要与虚拟机进行频繁切换来对虚拟机进行安全性检查和页面授权的问题，提高了通信效率。
步骤210：将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上。
也就是说，本发明实施例中，对于第二核，不启动虚拟化功能，将第二操作系统直接运行在裸的第二核上，即第二核的物理分区上。
其中，所述物理分区和所述逻辑分区、所述逻辑分区和所述逻辑分区之间的通信方式，包括以下任意一种：
基于远程过程调用协议(Remote Procedure Call Protocol，RPC)通信或基于标准的socket接口通信。
这样，第二核中的第二操作系统，可以通过上述通信方式使用第一核中第一操作系统中的的对应功能和应用。
较佳的，第一操作系统为对安全性要求较高，但对实时性要求不高的系统，第二操作系统为对实时性要求较高的系统。这样，可以进一步提高系统的运行性能和效率。
进一步地，在运行第一操作系统和第二操作系统时，需要分别为其分配运行资源，具体为：
根据预设的资源配置表中计算机系统资源与操作系统的对应关系，分别为所述第一操作系统和第二操作系统分配相应的计算机系统资源。
其中，资源配置表，用户可以根据检测到的计算机系统资源和实际需求，进行预设置。
这样，根据预设的资源配置表，分别为各操作系统分配计算机系统资源，使得各操作系统可以分别独立访问为其分配的计算机系统资源。
本发明实施例中，采用预设的虚拟化技术，使第一核处于VMX模式，在第一核中创建至少一个VM，并将第一操作系统运行在第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；将第二操作系统直接运行在第二核中的物理分区上，使得一个多核CPU的逻辑分区和物理分区共存，进而基于多核CPU的的物理分区和逻辑分区，实现在一个多核CPU上同时协调运行多种操作系统，可以满足不同需求的应用场景。
参阅图3所示，本发明实施例中，多操作系统运行的混合结构系统的运行体系结构图，具体包括：
一个多核CPU，其中，coreX和coreY均为多核CPU的某一个核。
具体为：
1)coreX，采用预设的虚拟化技术，使其处于VMX模式，包括至少一个VM和一个VMM，VM运行在non-root态，VMM运行在root态。
其中，每个VM上可以运行一个操作系统，例如，参阅图2所示，windows7运行在VM1上，实时操作系统(Real Time Operating System，RTOS)运行在VM2上，GOS系统运行在VMn上。
并且，不同核的多个VM可以通过分区融合，使一个操作系统同时运行在多个核的VM上。
VMM运行在单核上，每个核只能运行独立的VMM执行镜像，VMM可以对多个VM、及VM上的虚拟资源及协调使用的资源进行管理。多个核上运行VMM执行镜像时，对应的是多个VMM实体。
2)coreY，不使能VMM，直接将操作系统运行在裸核coreY，较佳的，用于实时性要求高的场景下，例如，参阅图2所示，将RTOS运行在coreY上。
其中，物理分区和逻辑分区、逻辑分区与逻辑分区之间的通信方式至少包括：基于远程过程调用协议RPC通信或基于标准的socket接口通信。
例如，coreY中的RTOS系统可以通过RPC使用coreX中的windows7中的对应功能和应用程序。
也就是说，本发明实施例中，对于多核CPU，可以将多核CPU进行划分，对于核coreX采用虚拟化技术，使能VMX，创建VM，进行资源分配，划分逻辑分区，在VM上运行第一操作系统，对于核coreY不使能VMX，直接使用物理分区，在物理分区上运行第二操作系统。
本发明实施例中，多操作系统协调运行的混合结构系统的运行体系，实现了逻辑分区和物理分区共存的情形，可以适用于多种应用场景，可以同时运行多种不同类型的操作系统，从而使得一个多核CPU可以满足不同需求的应用场景。
下面采用几个具体的应用场景对上述实施例作出进一步详细说明。
应用场景一：
具体参阅图4所示，本发明实施例中，2核CPU windows7和RTOS协调运行体系结构图。
参阅图4所示，多核CPU包括两个核，分别为core0和core1，其中，core0上使能VMX，有一个VM1，即一个逻辑分区，并运行在non-root态，还包括一个VMM，运行在root态。core1不使能VMX，包括一个物理分区。
具体地windows7和RTOS协调运行时：
1)windows7运行在VM1上并且独占core0。
2)RTOS直接运行在物理核上。
3)RTOS可以通过RPC使用windows7中的对应功能。
这样，实现了在2核CPU上同时协调运行2种不同的操作系统。
应用场景二：
具体参阅图5所示，本发明实施例中，4核CPU windows7和RTOS协调运行体系结构图。
参阅图5所示，多核CPU包括4个核，分别为core0、core1、core2和core3，其中，可以分出一个核，用于运行RTOS，其余三个核，用于运行windows7，并且core0、core1和core2的逻辑分区，可以进行分区融合，以及core0、core1和core2上都运行一个独立的VMM实体，VMM之间互不干扰。
具体地windows7和RTOS协调运行时：
1)一个windows7实体运行在VM1、VM2、VM3，VM1独占自core0，VM2独占自core1，VM3独占自core2，因此，一个windows7实体独占core0、core1和core2。
2)core0、core1、core2上分别运行单独的VMM实体。
3)RTOS直接运行在核core3上。
4)RTOS可通过RPC使用windows7中的对应功能。
这样，实现了在4核CPU上同时协调运行2种不同的操作系统。
应用场景三：
具体参阅图6所示，本发明实施例中，4核CPU windows7、裁剪版linux和RTOS协调运行体系结构图。
参阅图6所示，多核CPU包括4个核，分别为core0、core1、core2和core3，其中，core3用于运行RTOS，对于core0、core1和core2都需要进行虚拟化，可以使用core0和core1运行windows7，core2运行裁剪版linux，并且，core0和core1的逻辑分区，可以进行分区融合，以及core0、core1和core2上都运行一个独立的VMM实体，VMM之间互不干扰。
具体地windows7、裁剪版linux和RTOS协调运行时：
1)一个windows7实体运行在VM1、VM2，VM1独占自core0，VM2独占自core1，因此，一个windows7实体独占core0和core1。
2)一个裁剪版linux实体运行在VM3上，独占core2。
3)core0、core1、core2上分别运行单独的VMM实体。
4)RTOS直接运行在物理核core3上，裁剪版linux对外来说是RTOS的一部分，RTOS可通过RPC使用裁剪版linux中的对应文件系统、网络协议栈的功能。
5)RTOS可通过RPC使用windows7中的对应功能，windows7主要提供显示功能。
这样，实现了在4核CPU上同时协调运行3种不同的操作系统。
基于上述实施例，参阅图7所示，本发明实施例中，基于工业互联网操作系统的多操作系统运行装置，其中，工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；所述云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；所述工业实时云操作系统模块用于与所述应用层之间进行数据分析采集，以及向所述现场层发送控制指令；所述装置应用于所述工业实时云操作系统模块，所述装置具体包括：
第一运行单元70，用于采用预设的虚拟化技术，使多核CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；
第二运行单元71，用于将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上。
较佳的，所述第一运行单元70进一步用于：
在所述第一核中采用一个VMM管理所述至少一个VM，并将所述至少一个VM运行在non-root态，将所述VMM运行在root态。
较佳的，所述第一运行单元70进一步用于：
若所述多核CPU存在多个处于VMX模式的核，则通过分区融合方法，将所述多个处于VMX模式的核的逻辑分区进行融合，并将所述第一操作系统同时运行在所述多个处于VMX模式的核相应的VM上。
较佳的，当在所述多核CPU的第一核中创建若创建多个VM时，运行所述第一操作系统的多个VM之间的调度，第一运行单元70进一步用于：
当时间调度表中设置有用于控制时间调度表中时间窗口切换的第一定时器，以及用于控制时间调度表中主帧时间切换的第二定时器时，判断当前时刻是否在所述时间调度表中的非空闲时间窗口内；其中，所述主帧时间为时间调度表中各时间窗口的长度之和；
若是，则从所述非空闲时间窗口中获取处于就绪态的第一VM并运行；
若否，则从优先级就绪队列中获取处于就绪态的第二VM并运行。
较佳的，进一步包括，资源分配单元72，用于：
根据预设的资源配置表中计算机系统资源与操作系统的对应关系，分别为所述第一操作系统和第二操作系统分配相应的计算机系统资源。
较佳的，发送端VM的通信单元73，用于：
确定共享内存中至少具有可读权限的接收端VM的区域空间；
将第一数据写入所述区域空间中，并向所述区域空间中添加数据写请求，其中，所述数据写请求中携带有所述第一数据在所述区域空间中的位置标识、所述发送端VM的标识以及所述请求的操作类型；
接收所述接收端VM返回的第二数据，所述第二数据为所述接收端VM获取所述数据写请求、并根据所述位置标识获取所述第一数据后，根据所述请求的操作类型对所述第一数据执行对应的操作后得到的。
较佳的，所述物理分区和所述逻辑分区、所述逻辑分区和所述逻辑分区之间的通信方式，包括以下任意一种：
基于RPC通信或基于标准的socket接口通信。
较佳的，所述将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上的运行方式，包括以下任意一种：host模式或guest模式。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意方法实施例中的基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法。
综上所述，本发明实施例中，采用预设的虚拟化技术，使多核CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上，这样，对于一个多核CPU，对于第一核采用预设的虚拟化技术，对第一核虚拟化，对于第二核，不进行虚拟化，实现一个多核CPU的逻辑分区和物理分区共存的情形，进而基于多核CPU的的物理分区和逻辑分区，实现在一个多核CPU上同时协调运行多种操作系统，可以满足不同需求的应用场景。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种基于工业互联网操作系统的多操作系统运行方法，其特征在于，所述工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；所述云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；所述工业实时云操作系统模块用于与所述应用层之间进行数据分析采集，以及向所述现场层发送控制指令；所述方法应用于所述工业实时云操作系统模块，所述方法包括:
采用预设的虚拟化技术，使多核中央处理器CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个虚拟机VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；
将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述第一核中采用一个虚拟机监控器VMM管理所述至少一个VM，并将所述至少一个VM运行在非根non-root态，将所述VMM运行在根root态。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在所述多核CPU的第一核中创建若创建多个VM时，运行所述第一操作系统的多个VM之间的调度包括：
当时间调度表中设置有用于控制时间调度表中时间窗口切换的第一定时器，以及用于控制时间调度表中主帧时间切换的第二定时器时，判断当前时刻是否在所述时间调度表中的非空闲时间窗口内；其中，所述主帧时间为时间调度表中各时间窗口的长度之和；
若是，则从所述非空闲时间窗口中获取处于就绪态的第一VM并运行；
若否，则从优先级就绪队列中获取处于就绪态的第二VM并运行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
根据预设的资源配置表中计算机系统资源与操作系统的对应关系，分别为所述第一操作系统和第二操作系统分配相应的计算机系统资源。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述VM之间的通信方式为：
发送端VM确定共享内存中至少具有可读权限的接收端VM的区域空间；
将第一数据写入所述区域空间中，并向所述区域空间中添加数据写请求，其中，所述数据写请求中携带有所述第一数据在所述区域空间中的位置标识、所述发送端VM的标识以及所述请求的操作类型；
接收所述接收端VM返回的第二数据，所述第二数据为所述接收端VM获取所述数据写请求、并根据所述位置标识获取所述第一数据后，根据所述请求的操作类型对所述第一数据执行对应的操作后得到的。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上的运行方式，包括以下任意一种：主机host模式或客户guest模式。
7.一种基于工业互联网操作系统的多操作系统运行装置，其特征在于，所述工业互联网操作系统包括：应用层设备，云控制层设备和现场层设备；所述云控制层设备包括：工业实时云操作系统模块；所述工业实时云操作系统模块用于与所述应用层之间进行数据分析采集，以及向所述现场层发送控制指令；所述装置应用于所述工业实时云操作系统模块，所述装置包括：
第一运行单元，用于采用预设的虚拟化技术，使多核中央处理器CPU的第一核处于VMX模式，在所述多核CPU的第一核中创建至少一个虚拟机VM，并将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上，其中，每个VM分别对应一个逻辑分区；
第二运行单元，用于将第二操作系统直接运行在所述多核CPU的第二核中的物理分区上。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一运行单元进一步用于：
在所述第一核中采用一个虚拟机监控器VMM管理所述至少一个VM，并将所述至少一个VM运行在非根non-root态，将所述VMM运行在根root态。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，当在所述多核CPU的第一核中创建若创建多个VM时，运行所述第一操作系统的多个VM之间的调度，第一运行单元进一步用于：
当时间调度表中设置有用于控制时间调度表中时间窗口切换的第一定时器，以及用于控制时间调度表中主帧时间切换的第二定时器时，判断当前时刻是否在所述时间调度表中的非空闲时间窗口内；其中，所述主帧时间为时间调度表中各时间窗口的长度之和；
若是，则从所述非空闲时间窗口中获取处于就绪态的第一VM并运行；
若否，则从优先级就绪队列中获取处于就绪态的第二VM并运行。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，进一步包括，资源分配单元，用于：
根据预设的资源配置表中计算机系统资源与操作系统的对应关系，分别为所述第一操作系统和第二操作系统分配相应的计算机系统资源。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述VM之间的通信方式为：
进一步包括，发送端VM的通信单元，用于：
确定共享内存中至少具有可读权限的接收端VM的区域空间；
将第一数据写入所述区域空间中，并向所述区域空间中添加数据写请求，其中，所述数据写请求中携带有所述第一数据在所述区域空间中的位置标识、所述发送端VM的标识以及所述请求的操作类型；
接收所述接收端VM返回的第二数据，所述第二数据为所述接收端VM获取所述数据写请求、并根据所述位置标识获取所述第一数据后，根据所述请求的操作类型对所述第一数据执行对应的操作后得到的。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述将第一操作系统运行在所述第一核中的VM上的运行方式，包括以下任意一种：主机host模式或客户guest模式。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
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Assignor: Beijing Dongtu Technology Co., Ltd.|Beijing keyin Jingcheng Technology Co., Ltd

Contract record no.: X2020980000255

Denomination of invention: Multi-operation system operating method and device based on industrial internet operating system

License type: Exclusive License

Record date: 20200218