DE112005001502T5

DE112005001502T5 - Gemeinsame Benutzung einer physikalischen Vorrichtung durch mehrere Kunden

Info

Publication number: DE112005001502T5
Application number: DE112005001502T
Authority: DE
Inventors: Michael A. Lake Oswego Goldsmith
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2007-11-29
Also published as: KR100893541B1; JP2008503015A; WO2006012291A2; US20060069828A1; TW200606648A; CN100517287C; WO2006012291A3; TWI303025B; KR20070032734A; CN1973274A

Abstract

Physikalische Vorrichtung, umfassend:
ein Kernfunktionsschaltungssystem, das eine Kernfunktion eines Computersystems durchführen soll;
mehrere Client-Schnittstellenschaltungen, wovon sich jede einem Software-Client im System als eine vollständige Vorrichtung zeigt, um auf das Kernfunktionsschaltungssystem zuzugreifen; und
ein Multiplexierungsschaltungssystem, das die mehreren Client-Schnittstellenschaltungen mit dem Kernfunktionsschaltungssystem koppelt.

Description

STAND DER TECHNIK
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft im allgemeinen Computersysteme und insbesondere Virtualisierungstechniken, die gestatten, daß sich mehrere Programme eine physikalische Vorrichtung gemeinsam teilen.
Mit der Verbreitung unterschiedlicher Computerbetriebssystem(OS)programme (z.B. LINUX, MACINTOSH, MICROSOFT-WINDOWS) wird den Konsumenten ein weites Feld von unterschiedlichen Arten von Anwendungsprogrammen angeboten, die unglücklicherweise nicht zum Laufen über das gleiche Betriebssystem gestaltet sind. Die Virtualisierungstechnologie ermöglicht, daß ein einzelner Host-Rechner, auf dem ein Virtual-Machine-Monitor läuft ("VMM"), mehrere Abstraktionen des Host-Rechners bietet, damit die zugrundeliegende Hardware des Host-Rechners als eine oder mehrere unabhängig tätige virtuelle Maschinen ("VMs") erscheinen. Jede VM kann als eine in sich geschlossene Plattform funktionieren, die ihr eigenes Betriebssystem ("OS") und/oder eine oder mehrere Softwareanwendungen betreibt. Die VMM verwaltet die Verteilung der Betriebsmittel am Host-Rechner und führt nach Notwendigkeit eine wie erforderliche Kontextumschaltung durch, um gemäß eines Rundrufs (round-robin) oder eines anderen vorbestimmten Schemas zwischen verschiedenen virtuellen Maschinen zu multiplexieren. Zum Beispiel hat in einer VM-Umgebung jedes OS die Vorstellung, daß es auf seiner eigenen Hardwareplattform oder seinem "bloßen Metall" läuft. Jedes OS "sieht" einen vollen Satz von verfügbaren Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen wie etwa eine Tastatursteuerung, eine Festplattenlaufwerksteuerung, eine Netzwerkschnittstellensteuerung, und einen Grafikanzeigeadapter.
Die folgenden Techniken werden verwendet, wenn ein Betriebssystem mit einer Ein-/Ausgabe-Vorrichtung kommunizieren soll. Wenn das OS tatsächlich auf dem bloßen Metall läuft, ist eine Hardware-Client-Schnittstelle einer physikalischen Ein-/Ausgabe-Vorrichtung auf einem Bus bloßgelegt. Die Client-Schnittstelle kann ein Satz von speicherabgebildeten Registern (speicherabgebildeter Ein-/Ausgabe, MMEA) oder ein Ein-/Ausgabe-Anschluß (IOP) sein, und kann durch einen speicherabgebildeten Ein-/Ausgabe-Adressenraum bzw. durch einen Ein-/Ausgabe-Adressenraum des Computersystems adressiert werden. Ein Prozessor kann dann durch das Ausgeben von OS-Vorgängen auf dem Bus, die auf den zugeteilten Adressenraum abzielen, Stellen in der physikalischen Vorrichtung lesen oder beschreiben.
Andererseits können mit einer Virtualisierung mehrere VMs vorhanden sein (um mehrere Gast-OSs zu betreiben). In diesem Fall werden zwei grundlegende Techniken verwendet, um den Gästen eine Ein-/Ausgabe-Fähigkeit bereitzustellen. Bei der ersten wird der VM ein exklusiver Zugriff auf die Vorrichtung gegeben. Die VMM sorgt dafür, daß der gesamte Zugriff durch die VM auf MMEAs oder IOPs direkt zu der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung gesendet wird, auf die abgezielt wird. Auf diese Weise verfügt die VM über den Weg mit der höchsten Leistung, um mit der Vorrichtung zu kommunizieren. Diese Technik wird manchmal als "Vorrichtungszuteilung" bezeichnet. Ihre Hauptbeschränkung ist, daß die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung nur einer einzelnen VM zugeteilt werden kann.
Wenn gewünscht ist, daß eine Ein-/Ausgabe-Vorrichtung auf irgendeine Weise durch mehrere VMs gemeinsam benutzt wird, ist es eine übliche Technik, daß die VMM die physikalische Ein-/Ausgabe-Vorrichtung als eine oder mehrere "virtuelle Vorrichtungen" emuliert. Vorgänge von einem bestimmten OS, die auf die physikalische Vorrichtung abzielen, werden dann durch die VMM abgefangen. Die VMM kann dann wählen, eine Vorrichtung zu emulieren (zum Beispiel durch Simulieren eines seriellen Anschlusses unter Verwendung einer Netzwerkschnittstelle), oder kann die Anforderungen von verschiedenen Client-VMs auf eine einzelne Ein-/Ausgabe-Vorrichtung multiplexieren (zum Beispiel ein Festlaufwerk in mehrere virtuelle Laufwerke teilen).
Eine andere Weise, den Virtualisierungsprozeß zu sehen, lautet wie folgt. Eine VM muß über einen Zugriff auf einen Satz von Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen verfügen, die sowohl virtuelle als auch physikalische Vorrichtungen beinhalten können. Wenn eine physikalische Vorrichtung einer einzelnen VM zugeteilt wird, ist sie für die anderen virtuellen Maschinen nicht verfügbar. Demgemäß führt die VMM typischerweise eine virtuelle Vorrichtung für jede VM aus, wenn eine physikalische Vorrichtung durch mehr als eine VM gemeinsam benutzt werden muß. Die VMM vermittelt dann den Zugriff auf die gleiche Hardware-Client-Schnittstelle der physikalischen Vorrichtung durch die virtuellen Vorrichtungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente angeben, nur beispielhaft und nicht beschränkend veranschaulicht. Es sollte bemerkt werden, daß sich Bezugnahmen auf "eine" Ausführungsform der Erfindung in dieser Offenbarung nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform beziehen und "zumindest eine" bedeuten.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer physikalischen Vorrichtung, die "durch ihre Gestaltung gemeinsam benutzbar" ist.
2 stellt ein Blockdiagramm eines Computersystems dar, das eine gemeinsam benutzbare Vorrichtung aufweist und einen Virtualisierungsprozeß betreibt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Virtualisierungsprozesses, der mit der Feststellung einer gemeinsam benutzbaren Ein-/Ausgabe-Vorrichtung in einem Computersystem verbunden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer physikalischen Vorrichtung, die "durch ihre Gestaltung gemeinsam benutzbar" ist. Diese gemeinsam benutzbare Vorrichtung 100 weist ein Kernfunktionsschaltungssystem 104 auf, das in diesem Beispiel eine Kern-Ein-/Ausgabefunktion eines Computersystems durchführen soll. Beispiele für die Kern-Ein-/Ausgabefunktion beinhalten das Bildrendern im Fall eines Grafikadapters und die Transportkontrollprotokoll/Internetprotokoll(TCP/IP)-Paketabladung für eine Netzwerkschnittstellensteuerung. Das Kern-Ein-/Ausgabefunktionsschaltungssystem kann als eine Kombination aus einer festverdrahteten und/oder einer programmierbaren Logik und einem programmierten Prozessor oder jede beliebige andere Technik, die einem Fachmann bekannt ist, ausgeführt sein.
Ein Software-Client 108 einer virtuellen Maschine (VM) im System muß über eine beliebige von mehreren Client-Schnittstellenschaltungen 112 (oder einfach, "Client-Schnittstellen 112") auf das Kernfunktionsschaltungssystem 104 zugreifen. Der VM-Client 108 kann ein Betriebssystem wie etwa MICROSOFT WINDOWS oder LINUX sein, das einen Vorrichtungstreiber enthält. Die Client-Schnittstellen 112 sind über ein Multiplexierungsschaltungssystem 116 mit dem Kernfunktionsschaltungssystem gekoppelt, um das gemeinsame Teilen der Kernfunktionalität durch die VM-Client über die Client-Schnittstellen zu ermöglichen. Das Multiplexierungsschaltungssystem 116 kann sowohl eine Multiplexiererlogik als auch Signalleitungen, die benötigt werden, um das Kernfunktionsschaltungssystem zu einer Zeit mit irgendeiner der Client-Schnittstellen 112 zu verbinden, beinhalten.
Jede Client-Schnittstelle 112 zeigt sich einem Software-Client im System wie etwa dem VM-Client 108 als eine vollständige und gesonderte Vorrichtung. Die Schnittstelle 112 kann alle Gesichtspunkte der Funktionalität ausführen, die durch einen Bus, auf dem sie sich befindet, benötigt werden. Die Client-Schnittstelle 112 kann analoge Schaltungen beinhalten, die zwischen der Logiksignalisierung in der Vorrichtung und der externen Bussignalisierung übersetzen. Wenn es sich beim externen Bus um die serielle Punkt-zu-Punkt-Abart handelt, kann ein Multiplexierungsumschaltungsschaltkreis hinzugefügt werden, um zu jeder beliebigen Zeit eines aus dem Satz von Registern mit dem Übertragungsmedium des Busses zu verbinden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann jede Client-Schnittstelle 112 den gleichen peripheriekomponentenverbindungs (PCI)-kompatiblen Konfigurationsmechanismus und den gleichen Funktionsfeststellungsmechanismus auf dem gleichen Bus (mit dem die physikalische Vorrichtung verbunden ist) unterstützen. Doch würde in einer derartigen Ausführungsform jede Client-Schnittstelle eine unterschiedliche PCI-Vorrichtungskennungsnummer bereitstellen (da jede effektiv eine unterschiedliche Vorrichtung darstellt). Zusätzlich würde jede Client-Schnittstelle einen gesonderten Satz von PCI-kompatiblen Funktionen identifizieren. Eine Client-Schnittstelle kann natürlich so gestaltet sein, daß sie anderen Arten von Ein-/Aus- oder Buskommunikationsprotokollen entspricht, die zum Beispiel beim Verbinden der Komponenten eines Computersystems verwendet werden.
Jede Client-Schnittstelle kann einen gesonderten Satz von Registern beinhalten, die durch einen Software-Client verwendet werden sollen, um Informationen über die Schnittstelle zu erhalten und diese zu konfigurieren. Jeder Satz von Registern kann von außerhalb der physikalischen Vorrichtung über den gleichen Bus zugänglich sein, sei er seriell oder parallel, mehrfachablegend oder Punkt-zu-Punkt. Zum Beispiel kann ein Plug-and-Play-Untersystem PCI-Konfigurationsregister verwenden, um die Basisadresse eines MMEA-Bereichs zu definieren. Ein Satz von PCI-kompatiblen Konfigurationsregistern könnte einige oder alle der folgenden wohlbekannten Register beinhalten: die Verkäuferkennung, die Vorrichtungskennung (bestimmt den Versatz der Konfigurationsregisteradressen), die Nachprüfungskennung, den Klassencode, die Untersystem-Verkäuferkennung, und die Untersystemkennung). Eine Kombination dieser Register wird typischerweise durch ein Betriebssystem verwendet, um zu bestimmen, welcher Treiber für eine Vorrichtung geladen werden soll. Bei einer Implementierung in der gemeinsam teilbaren Vorrichtung kann sich jeder Satz von Registern (einer gegebenen Client-Schnittstelle) mit Ausnahme eines unterschiedlichen Versatzes im gleichen Adressenbereich befinden.
Das Setzen eines Basisadressenregisters (BAR) kann verwendet werden, um die Basisadresse, die durch eine Vorrichtung verwendet wird, zu bestimmen. Wenn der Kunde versucht, ein BAR zu setzen, kann die VMM dazu gestaltet sein, diese Anforderung abzufangen, und kann sie sie abändern. Dies erfolgt aus mehreren Gründen. Erstens kann jeder von zwei VMs unwissentlich versuchen, die BARs in einer Schnittstelle auf den gleichen Wert zu setzen. Die VMM kann dazu gestaltet sein, sicherzustellen, daß dies nicht passiert. Zweitens kann jede VM glauben, daß sie in einem auf Null beruhenden Adressenraum (sogenannten physikalischen Gast-Adressen oder GPAs) läuft. Wenn das BAR durch einen Gast gesetzt werden soll, sollte die auf Null beruhende GPA in die tatsächliche physikalische Host-Adresse (HPA) übersetzt werden, bevor sie in das BAR geladen wird. Darüber hinaus sollte die VMM die Speicherverwaltungstabellen der Gast-VM so abändern, daß sie diese Übersetzung widerspiegeln.
Die gemeinsam teilbare Vorrichtung kann eine sogar noch erwünschtere Lösung sein, wenn das Kernfunktionalitätsschaltungssystem 104 so verhältnismäßig komplex und/oder groß ist, daß sein Duplizieren zu teuer wäre (und der parallele Verarbeitungsleistungsgewinn aus der Duplizierung nicht benötigt wird). Eine andere vorteilhafte Verwendung wäre in einer Ein-/Ausgabe-Virtualisierungs-Ausführungsform (wie sich nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist). In diesem Fall gestattet die gemeinsam teilbare Vorrichtung 100, daß der Virtual-Machine-Monitor (VMM) nicht an jedem Vorgang beteiligt ist, wodurch die Wartezeit für Grafik- und Vernetzungsvorgänge (die in Bezug auf die Wartezeit besonders empfindlich sind) verkürzt wird. Zusätzlich könnten die Gestaltung und die Ausführung der VMM in einigen Ausführungsformen weniger komplex sein, was zu einem stabileren Betrieb der Software führt. Dies kann daran liegen, daß das Vorhandensein von mehreren Client-Schnittstellen die Notwendigkeit, daß die VMM entsprechende virtuelle Vorrichtungen unterstützt, erübrigt (z.B. muß die VMM weder die Vorrichtung selbst noch den PCI-Konfigurationsraum für jede virtuelle Vorrichtung emulieren).
Ein Software-Client kann jede beliebige der Client-Schnittstellen 112 verwenden, um die gleiche Hauptfunktion der gemeinsam nutzbaren Vorrichtung aufzurufen. Diese Hauptfunktion kann die einer Ein-/Ausgabe-Vorrichtung wie etwa eines Anzeigegrafikadapters, z.B. ein Bildrendern, das das Bitmap-Anzeigebild erzeugt, sein. In diesem Fall kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung als Teil des Grafik-Ein-/Ausgabe-Abschnitts eines Computersystem-Chipsatzes oder als einzelne Grafikadapterkarte ausgeführt sein. Die Client-Schnittstelle kann im letzteren Fall auch einen elektrischen Steckverbinder zur abnehmbaren Verbindung der Karte mit einem Bus des Computersystems beinhalten. In diesem Fall könnte durch den gleichen Steckverbinder auf alle Schnittstellen zugegriffen werden.
Eine andere Hauptfunktion kann die einer Netzwerkschnittstellensteuerung (NIC) sein. In einer derartigen Ausführungsform kann jeder Software-Client (z.B. der VM-Client 108) ein gesonderter Endknoten in einem Netz sein. Der VM-Client 108 würde mit dem Netz über Hauptfunktionen wie etwa die Transportkontrollprotokoll/Internetprotokoll(TCP/IP)-Paketabladung (die abgehende Pakete erzeugt und ankommende Pakete decodiert) und die Medienzugriffssteuerungs(MAC)-Adressenfilterung kommunizieren. In diesem Fall kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung eine einzelne Netzwerkschnittstellensteuerungskarte sein. Jede Client-Schnittstelle bietet die Erscheinung einer vollständigen oder voll funktionsfähigen NIC, einschließlich einer gesonderten MAC-Adresse für jede Client-Schnittstelle. Ankommende Pakete würden automatisch zur richtigen Client-Schnittstelle und dann zum entsprechenden VM-Client weiter geroutet werden. Dies würde erreicht werden, ohne CPU-Zyklen (VMM) aufwenden zu müssen, um jedes ankommende Paket zu bewerten, und ohne die Notwendigkeit, die NIC in eine wahllose Betriebsart zu stellen, in der die CPU jedes ankommende Paket ungeachtet dessen untersucht, ob das Paket für eine VM im System bestimmt ist, oder nicht.
Es sollte bemerkt werden, daß die Client-Schnittstellen der gemeinsam nutzbaren Vorrichtung 100, obwohl sie sich einem Software-Client als vollständige, gesonderte Vorrichtungen zeigen können, keine identischen Vorrichtungen sein müssen. Allgemeiner kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100 heterogene Schnittstellen aufweisen, wenn eine oder mehrere ihrer Client-Schnittstellen 112 den VM-Client einen unterschiedlichen Satz von Vorrichtungsfähigkeiten (in der Kernfunktionalität 104 ausgeführt) bieten. Man betrachte zum Beispiel den Fall, wobei die gemeinsam nutzbare Vorrichtung ein Anzeigegrafikadapter ist. Eine seiner Client-Schnittstellen kann einem Software-Client als eine ältere Version einer bestimmten Vorrichtung (z.B. eine Vorläufervorrichtung) erscheinen, während eine andere dem Software-Client als eine neuere Version erscheint. Man betrachte als anderes Beispiel einen Grafikadapter, dessen Kern-Ein-/Ausgangs-Funktionalität als eine skalierbare Computerarchitektur mit mehreren programmierbaren Recheneinheiten ausgeführt ist. Eine der Client-Schnittstellen könnte dazu gestaltet oder programmiert sein, auf einen größeren Untersatz der Recheneinheiten als eine andere zuzugreifen, um die gleiche Art, aber eine leistungsfähigere Ein-/Ausgangs-Funktionalität zu bieten.
In einem anderen Beispiel kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100 einige vollständigere Client-Schnittstellen aufweisen, die zum Beispiel eine höhere Leistungsfähigkeit (z.B. unterschiedliche Arten von Grafik-Rendering-Funktionen in der Kernfunktionalität) zeigen. Eine komplexere Schnittstelle würde höchstwahrscheinlich zu einem entsprechend komplexeren Vorrichtungstreiberprogramm, das damit verbunden ist, führen. Da ein komplexerer Vorrichtungstreiber wahrscheinlicher Fehler oder Schlupflöcher aufweisen wird und einer Sicherheitsanalyse gegenüber weniger zugänglich sein wird, würde er demgemäß als Angriffen gegenüber verwundbarer erachtet werden. Daher würde die Schnittstelle in diesem Fall aufgrund ihrer Komplexität als unzuverlässig und unsicher bezeichnet werden. Gleichzeitig kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung eine oder mehrere Client-Schnittstellen aufweisen, die eine Version der Haupt-Ein-/Ausgabefunktion mit niedrigerer Leistung zeigen (z.B. nur grundlegendes Bild-Rendern und -darstellen). Die letzteren Schnittstellen würden als Ergebnis als zuverlässiger oder sicherer erachtet werden.
Zum Beispiel kann eine Schnittstelle (aufgrund ihrer Komplexität oder ihrer inhärenten Gestaltung) als ausreichend zuverlässig erachtet werden, um sich zum Schutz von geheimen Daten eines Benutzers (z.B. Daten, die vom Benutzer des Systems stammen und von diesem "besessen" werden, wie etwa die Sozialversicherungsnummer und finanzielle Informationen des Benutzers) auf sie zu verlassen. Diese Schnittstelle (zu einer Grafikvorrichtung) kann verwendet werden, um ausschließlich den Ausgang bestimmter Anwendungsprogramme wie etwa der persönlichen Buchhaltungs- und Steuererstellungssoftware darzustellen. Dies würde zum Beispiel helfen, einen Angriff durch eine bösartige Softwarekomponente einer dritten Partei, die das System infiltriert hat und danach trachtet, vertrauliche persönliche Informationen über den Benutzer zu sammeln, zu vereiteln.
In einem anderen Szenario könnte eine weniger komplexe Schnittstelle für einen erhöhten Inhaltsschutz, z.B. das Hindern des Benutzers des Systems, urheberrechtlich geschützte Daten einer dritten Partei, die irgendwie am Ausgang der Kernfunktionalität erscheinen, zu erfassen, verwendet werden. Zum Beispiel kann der Benutzer an einem bestimmten VM-Client ein DVD-Spielanwendungsprogramm laufen lassen, das nur mit einer inhaltsgeschützten Schnittstelle verbunden ist, so daß der Filmdatenstrom durch diese Schnittstelle nur wiedergegeben werden muß. Alternativ kann die inhaltsschützende Client-Schnittstelle so gestaltet sein, daß durch das Anwendungsprogramm ohne dazwischenliegende Vorrichtungstreiberschicht direkt darauf zugegriffen werden kann. Diese Art von einfacherer Schnittstelle könnte die Gelegenheiten für einen Angriff durch Bereitstellen von weniger Wegen zwischen dem Anwendungsprogramm und der Kerngrafik-Render- und -anzeigefunktionalität weiter verringern.
Eine einzelne gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100, die mehrere Client-Schnittstellen aufweist, kann weiter verbessert werden, indem ihr die Fähigkeit hinzugefügt wird, die Anzahl der aktiven Schnittstellen zu verändern. Diese zusätzliche Fähigkeit könnte dazu gestaltet sein, einer bestimmten Software, die im System läuft, wie etwa der Dienst-VM 130 oder der VMM 224 (nachstehend in Verbindung mit 2 beschrieben), Zugriff auf Konfigurationsregister zu geben, die einige der Client-Schnittstellen aktivieren/deaktivieren, und andere nicht. Dies hilft, die Zuteilung von Betriebsmitteln in der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zu steuern, um zum Beispiel den Bedürfnissen der VM-Clients, die im System laufen, besser zu entsprechen.
Die in 1 gezeigte gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100 kann auch eine oder mehrere Weltschnittstellenschaltungen (oder einfach, "Weltschnittstellen") 120 aufweisen. Wenn mehr als eine vorhanden sind, sind die Weltschnittstellen über ein zusätzliches Multiplex-Schaltungssystem 122 mit dem Kernfunktionsschaltungssystem 104 gekoppelt. Jede Weltschnittstelle 120 kann digitale und/oder analoge Schaltungen aufweisen, die dazu dienen, zwischen der Signalisierung im Kernfunktionsschaltungssystem 104 und der Signalisierung außerhalb der Vorrichtung zu übersetzen. Die Weltschnittstelle kann Steckverbinder und/oder andere Hardware beinhalten, die nötig sind bzw. ist, um über eine verdrahtete oder eine drahtlose Verbindung mit einem Computersystemperipheriegerät wie etwa einem Anzeigebildschirm oder einer Digitalkamera zu kommunizieren. Im Fall einer Netzwerkschnittstellensteuerung kann die Weltschnittstelle als Netzwerkzugang bezeichnet werden, der mit einem Knotenverbindungsmedium eines lokalen Netzwerks (LAN) verbunden ist. Dieser Zugang kann Schaltungen oder drahtlose Sender und Empfänger aufweisen, die mit einem LAN-Kabel (z.B. einem Ethernet-Kabel) verbunden sind oder zum Beispiel mit einem drahtlosen Zugangspunkt kommunizieren.
In einigen Ausführungsformen kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100 mit einer Steuerschnittstellenschaltung (oder einfach, einer "Steuerschnittstelle") 126 ausgerüstet sein, die durch Software im System, welche als Dienst-VM 130 bezeichnet wird, verwendet werden soll. Die Steuerschnittstelle 126 kann für eine Vielfalt von unterschiedlichen Zwecken verwendet werden. Zum Beispiel kann sie ein Mechanismus sein, um Daten von den verschiedenen Clients zu kombinieren (z.B., um zu steuern, wo auf dem gleichen Anzeigebildschirm die Ausgabe jeder VM dargestellt werden wird). Die Steuerschnittstelle kann auch verwendet werden, um gegensätzliche Befehle von den mehreren VM-Clients aufzulösen. Zum Beispiel kann sie eine andere Weise bereitstellen, um den Zugriff durch die VM-Clients 108 (über ihre jeweiligen Client-Schnittstellen 112) auf die Kernfunktionalität zu steuern. Als ein Beispiel kann die Steuerschnittstelle in einem gemeinsam nutzbaren Grafikadapter dazu gestaltet sein, der Dienst-VM 130 zu gestatten, die Vorrichtung mit einer bestimmten Ablaufplanungspolitik zur Anzeige mehrerer Fenster zu programmieren, z.B. einer, die während eines gegebenen Zeitintervalls nicht allen VM-Clients die gleiche Priorität verleiht; einer die einige, aber nicht alle der Funktionsblöcke in der Kernfunktionalität einem bestimmten VM-Clients zuteilt. In einer derartigen Ausführungsform kann die gemeinsam nutzbare Vorrichtung ferner mit Arbeitslast-Warteschlangen (nicht gezeigt) ausgerüstet sein, wobei für jede Client-Schnittstelle 112 eine Schlange vorhanden ist und zwischen der Client-Schnittstelle 112 und dem Kernfunktionsschaltungssystem 104 gekoppelt ist. Die Steuerschnittstelle würde der Dienst-VM gestatten, als eine Funktion des Warteschlangenzustands (z.B. ihrer Tiefe, wie voll oder leer sie ist, ihrer Priorität usw.) zu wählen, welche Warteschlange Befehle zum Kernfunktionsschaltungssystem führt. Die Steuerschnittstelle kann auch verwendet werden, um zu konfigurieren, wie Grafiken gerendert und dargestellt werden sollen, z.B. als Mehrfachbildschirm, wobei jede VM einem gesonderten Bildschirm zugeteilt wird, oder als Mehrfachfenster auf dem gleichen Bildschirm. Der Leistungsverbrauch des Grafikadapters kann ebenfalls über die Steuerschnittstelle verwaltet werden. Es ist zu beachten, daß die gemeinsam nutzbare Vorrichtung in manchen Fällen ohne die Steuerschnittstelle auskommen kann. Zum Beispiel kann eine gemeinsam verwendbare NIC einfach einmal mit einer Vermittlungspolitik programmiert (oder vielleicht festverdrahtet) werden, um ihre verschiedenen Client-Schnittstellen gerecht, oder sogar ungerecht, zu bedienen, wenn dies passend ist.
Im Fall einer NIC kann die Steuerschnittstelle der Dienst-VM gestatten, die Bandbreite, die auf einer Pro-VM-Client-Basis zugeteilt oder reserviert ist, zu verändern. Im Fall einer Soundkarte kann die Steuerschnittstelle der Dienst-VM gestatten, das Mischen des Tons von verschiedenen VM-Client-Quellen zu steuern. Noch eine andere Möglichkeit ist, die Steuerschnittstelle dazu zu verwenden, zu ermöglichen, daß ein Bild- und/oder Tonerfassungsstrom zu einem bestimmten VM-Client geroutet wird. Zum Beispiel kann sich die Steuerschnittstelle dort befinden, wo Software die Verbindung einer jeden von mehreren unterschiedlichen Medienzugriffssteuerungen (MAC) mit ihren jeweiligen VM-Clients angibt.
Unter Hinwendung zu 2 ist ein Blockdiagramm eines Computersystems, das eine gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100 aufweist und einen Virtualisierungsprozess betreibt, dargestellt. Die gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100 ist Teil der physikalischen Host-Rechner-Hardware 204 des Systems, auch als das bloße Metall bezeichnet. Die Host-Rechnerhardware 204 kann einen Satz von verfügbaren Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen (nicht gezeigt) wie etwa eine Tastatursteuerung, eine Festplattenlaufwerksteuerung, und einen Grafikanzeigeadapter beinhalten. Diese dienen dazu, mit Peripheriegeräten wie etwa einer Benutzereingabe-Vorrichtung 208 (in diesem Beispiel als eine Kombination aus Tastatur und Maus dargestellt), einer nichtflüchtigen Massenspeichervorrichtung (hier als Festplattenlaufwerk 212 dargestellt), einem Anzeigebildschirm 214 und einer NIC-Adapterkarte 216 zu kommunizieren.
Die Virtualisierung wird hier unter Verwendung eines Programms erreicht, das als ein Virtual-Machine-Monitor (VMM) 224 bezeichnet wird. Die VMM 224 "teilt" die Host-Rechnerplattform 224 in mehrere isolierte virtuelle Maschinen (VMs) 228. Jede VM 228 erscheint für die Software, die darin läuft, als im wesentlichen vollständiges Computersystem, das wie gezeigt Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen und Peripheriegeräte beinhaltet. Die VMM 224 ist für die Bereitstellung der Umgebung, in der jede VM 228 läuft, verantwortlich und kann verwendet werden, um die Isolation zwischen den VMs aufrechtzuerhalten (eine Alternative wäre hier die Verwendung von Hardware-CPU-Erweiterungen, um die Isolation aufrechtzuerhalten). Die Software, die in jeder VM 228 läuft, kann ein unterschiedliches Gast-OS 232 beinhalten. In einer VM-Umgebung hat jedes Gast-OS 232 die Vorstellung, daß es auf seiner eigenen Hardwareplattform läuft. Ein Gast-OS 232 kann sich deshalb möglicherweise nicht dessen bewußt sein, daß ein anderes Betriebssystem ebenfalls im gleichen System läuft, oder daß das zugrundeliegende Computersystem geteilt ist.
Der Virtualisierungsprozeß gestattet, daß Anwendungsprogramme 236 in unterschiedlichen VMs 228 an der Spitze ihrer jeweiligen Gastbetriebssysteme 232 laufen. Die Anwendungsprogramme 236 können ihre Informationen unter Verwendung gesonderter Fenster (zum Beispiel eines für jede VM) gleichzeitig auf einem einzelnen Anzeigebildschirm 214 darstellen. Dies wird durch die gemeinsam nutzbare Vorrichtung 100, die in diesem Beispiel ein Grafikadapter ist, möglich gemacht. Es ist zu beachten, daß die VMM 224 dazu gestaltet ist, sich des Vorhandenseins einer solchen gemeinsam nutzbaren Vorrichtung 100 bewußt zu sein, und demgemäß die Fähigkeit aufweist, sie zu verwalten (z.B. über eine Dienst-VM 130, siehe 1). Es werden jedoch viele Nachteile einer reinen Softwaretechnik zur gemeinsamen Benutzung einer physikalischen Vorrichtung vermieden. Zum Beispiel kann möglicherweise keine Notwendigkeit bestehen, eine ziemlich komplexe VMM zu gestalten und auszuführen, die verstehen muß, wie die physikalische Vorrichtung im Einzelnen arbeitet, um fähig zu sein, sie richtig gemeinsam zu teilen. Dies kann durch die Verfügbarkeit von mehreren Client-Schnittstellen in der Hardware, die durch jedes Gast-OS 232 leicht erkennbar sind, verhindert werden.
Einige zusätzliche Vorteile des Konzepts der gemeinsam benutzbaren Vorrichtung können durch die folgenden Beispiele beschrieben werden. Man betrachte ein System mit mehreren Prozessoren, oder eines mit einer Hyper-threaded zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), wobei eine einzelne CPU als zwei oder mehr CPUs wirkt (nicht nur in einem Sinn der Ablaufplanung, sondern, da genug Ausführungskapazität verbleibt). Der Prozessor 1 führt den Code für eine VM0 aus, und der Prozessor 2 führt den Code für eine VM1 aus. Als nächstes nehme man an, daß jede VM gleichzeitig auf die gleiche Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zugreifen möchte. Eine nicht gemeinsam benutzbare Ein-/Ausgabe-Vorrichtung kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur in einem Kontext tätig sein. Daher kann nur eine der VMs auf die Vorrichtung zugreifen. Der Versuch der anderen VM, auf die Vorrichtung zuzugreifen, würde dazu führen, daß sie im falschen Kontext auf die Vorrichtung zugreift.
Eine Ausführungsform der Erfindung gestattet das Entkoppeln der "Unterhaltung" (zwischen einer VM und einer Hardware-Client-Schnittstelle) und der "Arbeit" (die durch das Kernfunktionsschaltungssystem ausgeführt wird), so daß die oben beschriebene Kontextumschaltung möglicherweise nicht benötigt wird. Dies liegt daran, daß jeder VM ihre gesonderte Hardware-Client-Schnittstelle zugeteilt ist, so daß die VMs die Ein-/Ausgabe-Anforderungen zu ihren jeweiligen Client-Schnittstellenschaltungen senden können, ohne daß eine Kontextumschaltung der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung benötigt wird. Dies stellt eine Lösung für das oben beschriebene Zugriffsproblem bereit.
Als anderes Beispiel betrachte man eine CPU, die sowohl die VM0 als auch die VM1 ablaufen läßt. In der VM0 macht die Anwendungssoftware verhältnismäßig starken Gebrauch von der CPU (berechnet sie, z.B., die Konstante Pi), verlangt aber sehr wenig vom Grafikadapter (z.B. das Aktualisieren der Uhr in einem Anzeigefenster). Im anderen VM-Fenster wird ein Grafikmuster regelmäßig durch den Grafikadapter aktualisiert, wenn auch unter geringer Verwendung der CPU. Man nehme nun an, daß die CPU und der Grafikadapter vom Kontext her zusammengeschaltet sind (daß der Grafikadapter und die CPU für einen Teil der Zeit an die VM0 und für den Rest der Zeit an die VM1 gegeben werden). In diesem Fall führt die verhältnismäßig leichte Grafikanforderung durch die VM0 während eines Teils der Zeit zu verschwendeten/Leerlauf-Grafikzyklen, während die leichte CPU-Anforderung durch die VM1 für den Rest der Zeit verschwendete/Leerlauf-CPU-Zyklen erzeugt. Dies liegt daran, daß sich sowohl die CPU als auch die Grafikadapter-Kernfunktionalität immer im gleichen Kontext befinden. Diese nicht leistungsfähige Verwendung der Systembetriebsmittel kann durch eine Ausführungsform der Erfindung, die gestattet, daß die Arbeitsbelastung der CPU unabhängig von der Arbeitsbelastung des Grafikadapters geplant wird, verhindert werden. Durch die Verfügbarkeit von verschiedenen Hardware-Client-Schnittstellen im Grafikadapter kann die CPU so geplant werden, daß sie den Großteil ihrer Zeit mit der Ausführung für die VM0 verbringt, aber immer noch gelegentlich Zugriff auf den Grafikadapter erhält. Andererseits kann die Kernfunktionalität des Grafikadapters so eingeteilt werden, daß sie den Großteil ihrer Zeit an der VM1 verbringt, und gelegentlich unterbrochen werden kann, um die VM0 zu bedienen.
Unter Hinwendung zu 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Virtualisierungsprozesses, der mit der Feststellung und der Teilung einer gemeinsam benutzbaren Ein-/Ausgabe-Vorrichtung in einem Computersystems verbunden ist, dargestellt. Das System kann das in 2 gezeigte sein. Das Verfahren beginnt mit der Tätigkeit 304, in der im System ein Plug-and-Play-Feststellungsprozeß durchgeführt wird. Als ein Beispiel kann dies Teil eines herkömmlichen PCI-Vorrichtungs- und -Funktionsaufzählungsprozesses (auch als "PCI-Konfigurationsprozeß" bezeichnet) sein. Der Feststellungsprozeß kann die mehreren Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen als Ergebnis des Lesens einer eindeutigen PCI-Vorrichtungskennungsnummer für jede Vorrichtung von den verschiedenen Client-Schnittstellen einer einzelnen Grafikadapterkarte feststellen. Dies kann nach dem Einschalten des Systems durch eine Ein-/Ausgabe-Grundsystem-Firmware (BIOS) erfolgen, und/oder die VMM wird durch einen Prozessor des Systems ausgeführt. Die Adapterkarte ist ein Beispiel für eine gemeinsam benutzbare Ein-/Ausgabe-Vorrichtung, deren Kern-Ein-/Ausgabefunktionalität durch ihre mehreren Hardware-Client-Schnittstellen gemeinsam benutzt werden wird. Der Feststellungsprozeß kann auch eine andere Vorrichtung in der Form der Steuerschnittstelle 126 (siehe 2) feststellen.
In einer alternativen Ausführungsform kann das BIOS während des anfänglichen Hochfahrens nur die Steuerschnittstelle feststellen. Einige Zeit später kann die VMM die Steuerschnittstelle verwenden, um wie nötig eine oder mehrere Client-Schnittstellen zu erzeugen. Diese Schnittstellen könnten alle auf einmal erzeugt werden, oder nach Bedarf erzeugt werden. Bei der Erzeugung jeder Schnittstelle würde die VMM ein Ereignis des Anschließens bei laufendem Betrieb (hot plug event) erkennen, das die "Einfügung" der neu erzeugten Schnittstelle angibt. Siehe zum Beispiel die mit "Method, Apparatus and System for Dynamically Reassigning a Physical Device from One Virtual Machine to Another" betitelte US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/794,469 von Lantz et al., die am 5. März 2004 eingereicht wurde und dem gleichen Übertragungsempfänger wie jenem der vorliegenden Anmeldung übertragen ist.
Das Verfahren setzt mit Tätigkeit 308 fort, bei der die VMM, oder die Dienst-VM, eine oder mehrere VMs erzeugt und ihnen eine oder mehrere der festgestellten Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen zuteilt. In diesem Beispiel ist jede festgestellte Vorrichtung der Grafikadapter einer jeweiligen VM im System. Die Dienst-VM kann dann verwendet werden, um den Adapter über seine Steuerschnittstelle zu konfigurieren, so daß seine Kern-Ein-/Ausgabefunktionalität gemäß, zum Beispiel, einer Prioritätspolitik, die einer VM Priorität vor einer anderen gibt (Tätigkeit 312), gemeinsam benutzt wird. Danach kann die VMM in den Hintergrund treten, sobald die VMs laufen, und sich im wesentlichen selbst nicht mit Ein-/Ausgabe-Vorgängen befassen, da jede VM nun ihre OS-Anrufe, die auf die Anzeige von Grafiken abzielen, leicht abändern oder erfassen kann (z.B. durch Hinzufügen eines Adressenversatzes, um auf ihre zugeteilte HardwareClient-Schnittstelle zu zeigen).
Einige Ausführungsformen der Erfindung können als ein Computerprogrammprodukt oder Software bereitgestellt werden, das bzw. die eine Maschine oder ein computerlesbares Medium beinhalten kann, auf der bzw. dem Befehle gespeichert sind, die verwendet werden können, um einen Computer (oder eine andere elektronische Vorrichtung) zur Durchführung eines Prozesses nach einer Ausführungsform der Erfindung zu programmieren. In anderen Ausführungsformen könnten Tätigkeiten durch bestimmte Hardwarekomponenten, die Mikrocodes oder festverdrahtete Logik enthalten, oder durch jede beliebige Kombination von programmierten Computerkomponenten und maßgeschneiderten Hardwarekomponenten durchgeführt werden.
Ein maschinenlesbares Medium kann jeder beliebige Mechanismus sein, der Informationen in einer Form bereitstellt, d. h., speichert oder sendet, die für eine Maschine (z.B. einen Satz aus einem oder mehreren Prozessoren, einen Tischcomputer, einen tragbaren Computer, ein Herstellungswerkzeug, oder jede beliebige andere Vorrichtung, die einen Prozessor aufweist) zugänglich ist, wie z.B. beschreibbare/nicht beschreibbare Medien wie etwa Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), magnetische rotierende Plattenspeichermedien, optische Plattenspeichermedien wie auch elektrisch, optisch, akustisch oder in anderer Form verbreitete Signale (z.B. Trägerwellen, Infrarotsignale usw.).
Zusammengefaßt wurden verschiedenste Ausführungsformen einer Technik zur gemeinsamen Benutzung einer physikalischen Vorrichtung unter mehreren Clients beschrieben. In der obigen Beschreibung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben. Es wird jedoch offensichtlich sein, daß daran Abwandlungen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom weiteren Geist und Umfang der Erfindung, wie diese in den beiliegenden Ansprüchen bekannt gemacht sind, abzuweichen. Zum Beispiel kann das Computersystem, in dem die VMM laufen wird, mehrere Prozessoren (CPUs) aufweisen, wobei jeder VM-Client zum Beispiel auf einem unterschiedlichen Prozessor laufen kann. Die mehreren Client-Schnittstellen einer gemeinsam benutzbaren Vorrichtung in einem derartigen System gestatten, daß der Zugriff auf die gleiche Kernfunktionalität der Vorrichtung durch unterschiedliche VM-Clients gleichzeitig stattfindet, ohne daß die VM-Clients voneinander Kenntnis haben. Dies würde stattfinden, ohne daß die VM-Clients einander von ihrem eigenen Blickpunkt her stören. "Gleichzeitiger Zugriff" bedeutet in diesem Zusammenhang zum Beispiel, daß eine Vorgangsanforderung durch die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung erfaßt wird, aber noch nicht abgeschlossen wurde, und eine andere Vorgangsanforderung ebenfalls durch die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung erfaßt wird und nicht abgeschlossen wurde. In einem nichtvirtualisierten System stellt das OS typischerweise sicher, daß ein derartiges Szenario nicht gestattet wird, daß z.B. keinen zwei CPUs gestattet wird, die gleiche Vorrichtung zur gleichen Zeit zu programmieren. Doch in einer Ausführungsform des hier beschriebenen VM-Systems ist erwünscht, daß die VMM keine derartige Verantwortung übernehmen muß (aufgrund der Komplexität einer derartigen Software, die jeden Zugriff auf eine Ein-/Ausgabe-Vorrichtung überwachen müßte oder damit befaßt sein müßte). Demgemäß gibt es in einem derartigen System keine Koordination zwischen den VM-Clients oder Gästen, während sie auf die gleiche Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zugreifen. Diese Zugriffe werden jedoch aufgrund der Natur der mehreren Client-Schnittstellen, die oben beschrieben wurden, richtig zur Kernfunktionalität der Ein/Ausgabe-Vorrichtung geroutet, was diese Lösung für Mehrfachprozessor-VM-Systeme besonders attraktiv macht. Die Beschreibung und die Zeichnungen sollen demgemäß anstatt in einem beschränkenden Sinn vielmehr in einem erläuternden Sinn betrachtet werden.
Zusammenfassung
Eine physikalische Vorrichtung weist ein Kernfunktionsschaltungssystem auf, das eine Kern-Ein-/Ausgabefunktion eines Computersystems durchführen soll. Es sind mehrere Client-Schnittstellen bereitgestellt, von denen sich jede einem Software-Client im System als eine vollständige Vorrichtung zeigt, um auf das Kernfunktionsschaltungssystem zuzugreifen. Ein Multiplexierungsschaltungssystem koppelt die Client-Schnittstellen mit der Kern-Ein-/Ausgabefunktionalität. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls beschrieben und beansprucht.

Claims

Physikalische Vorrichtung, umfassend: ein Kernfunktionsschaltungssystem, das eine Kernfunktion eines Computersystems durchführen soll; mehrere Client-Schnittstellenschaltungen, wovon sich jede einem Software-Client im System als eine vollständige Vorrichtung zeigt, um auf das Kernfunktionsschaltungssystem zuzugreifen; und ein Multiplexierungsschaltungssystem, das die mehreren Client-Schnittstellenschaltungen mit dem Kernfunktionsschaltungssystem koppelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kernfunktion eine Hauptfunktion eines Anzeigegrafikadapters ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hauptfunktion ein Bild-Rendern ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kernfunktion eine Hauptfunktion einer Netzwerkschnittstellensteuerung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Hauptfunktion die TCP/IP-Paketabladung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Client-Schnittstellen einem Software-Client unterschiedliche Fähigkeiten der Ein/Ausgabe-Vorrichtung darlegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine der Client-Schnittstellen einen zuverlässigen Grafikadapter darlegt und eine andere einen unzuverlässigen Grafikadapter.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Client-Schnittstellen einen gesonderten Satz von Registern aufweist, um einen Betrieb des Kernfunktionsschaltungssystems zu konfigurieren, und wobei ein Satz einem Software-Client als eine ältere Version einer Ein-/Ausgabe-Vorrichtung erscheint und ein anderer Satz dem Software-Client als eine neuere Version der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung erscheint.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Steuerschnittstellenschaltung, die durch eine Dienst-Virtuelle-Maschine (VM)-Software im System verwendet werden soll, um den Zugriff durch mehrere VMs im System auf das Kernfunktionsschaltungssystem zu steuern, wobei die mehreren VMs jeweils über die mehreren Client-Schnittstellenschaltungen auf das Kernfunktionsschaltungssystem zugreifen sollen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kernfunktion eine Hauptfunktion eines Anzeigegrafikadapters ist, und wobei die Steuerschnittstelle der Dienst-VM-Software gestattet, zu wählen, wie mehrere Fenster für die jeweils mehreren VMs unter Verwendung des Kernfunktionsschaltungssystems dargestellt werden sollen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: mehrere Weltschnittstellenschaltungen, die über ein zusätzliches Multiplexierungsschaltungssystem mit dem Kernfunktionsschaltungssystem gekoppelt sind, um zwischen der Signalisierung im Kernfunktionsschaltungssystem und der Signalisierung außerhalb der Vorrichtung zu übersetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die mehreren Weltschnittstellenschaltungen zwischen der Signalisierung im Kernfunktionsschaltungssystem und der Signalisierung in einem peripheren Bus des Computers übersetzen sollen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die mehreren Weltschnittstellenschaltungen zwischen einer Signalisierung im Kernfunktionsschaltungssystem und einer Signalisierung in einem LAN-Knotenverbindungsmedium übersetzen sollen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend mehrere Arbeitslastwarteschlangen, die jeweils zwischen einer gesonderten der mehreren Client-Schnittstellenschaltungen und dem Kernfunktionsschaltungssystem gekoppelt sind, wobei die Steuerschnittstellenschaltung der Dienst-VM gestattet, als Funktion des Warteschlangenzustands zu wählen, welche Warteschlange das Kernfunktionsschaltungssystem speisen soll.
Ein-/Ausgabe-Vorrichtung, umfassend: ein Kern-Ein-/Ausgabefunktionsschaltungssystem, um eine Kern-Ein-/Ausgabefunktion eines Computersystems durchzuführen; und mehrere Client-Schnittstellenschaltungen, wovon jede durch eine virtuelle Maschine (VM) im System verwendet werden kann, um auf die Kern-Ein-/Ausgabefunktion zuzugreifen, um dieselbe Kern-Ein-/Ausgabefunktion aufzurufen.
Ein-/Ausgabe-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei jede der Client-Schnittstellenschaltungen einen gesonderten Satz von Registern aufweist, die von außerhalb der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zugänglich sind, und wobei jeder Satz mit Ausnahme eines Versatzes den gleichen Adressenbereich aufweist.
Ein-/Ausgabe-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei eine der Client-Schnittstellenschaltungen der Grafikadapterfunktionalität eine Inhaltsschutzschnittstelle präsentiert, um ein unbefugtes Vervielfältigen von Ausgangsdaten, die durch die Grafikadapterfunktionalität wiedergegeben, zu vereiteln, und eine andere der Client-Schnittstellenschaltungen eine unsichere Schnittstelle zur Grafikadapterfunktionalität präsentiert.
Ein-/Ausgabe-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung einer Software die Fähigkeit geben kann, die Anzahl der Client-Schnittstellen nach Belieben zu ändern, um die Betriebsmittel der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung besser an die Bedürfnisse von mehreren Virtuelle-Maschine-Clients, die jeweils durch die mehreren Client-Schnittstellenschaltungen auf die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zugreifen werden, anzupassen.
Computersystem mit Virtuell-Maschine-Fähigkeit, umfassend: einen Prozessor; einen Speicher der einen darin gespeicherten Virtual-Machine-Monitor (VMM) aufweist, wobei durch den Prozessor auf die VMM zugegriffen werden soll, um mehrere virtuelle Maschinen (VMs) im System zu verwalten, um jeweils mehrere Client-Programme zu betreiben; und eine Ein-/Ausgabe-Vorrichtung, die mehrere Schnittstellen in Hardware aufweist, wobei sich jede Schnittstelle einem jeweiligen der mehreren Client-Programme, die in den mehreren VMs laufen werden, als eine gesonderte Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zeigt.
System nach Anspruch 19, wobei der Speicher ferner eine darin gespeicherte Dienst-VM beinhaltet, auf die durch den Prozessor zugegriffen werden soll, und die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung ferner eine Steuerschnittstelle in Hardware umfaßt, die durch die Dienst-VM verwendet werden soll, um das Kern-Ein-/Ausgabefunktionsschaltungssystem zu konfigurieren.
System nach Anspruch 20, wobei die Ein-/Ausgabe-Vorrichtung ferner eine Weltschnittstelle in Hardware umfaßt, die zwischen einer Signalisierung des Kern-Ein-/Ausgabefunktionsschaltungssystems und einer Signalisierung außerhalb der Ein-/Ausgabe-Vorrichtung übersetzen soll.
Virtualisierungsvorrichtung, umfassend: ein Mittel, um eine Kern-Ein-/Ausgabefunktion eines Computersystems durchzuführen; ein Mittel, um mehreren Virtuelle-Maschine-(VM)-Clients mehrere vollständige Schnittstellen zu bieten, um auf die Kern-Ein-/Ausgabefunktion zuzugreifen, wobei jede Schnittstelle insofern vollständig ist, als sie durch den gleichen Vorrichtungstreiber wie eine gesonderte Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zugänglich ist; und ein Mittel, um Nachrichten zwischen dem Mittel zur Durchführung der Kern-Ein-/Ausgabefunktion und dem Mittel zum Präsentieren der vollständigen Schnittstelle weiterzugeben.
Virtualisierungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei jede der vollständigen Schnittstellen eine gesonderte Ein-/Ausgabe-Vorrichtung bietet, die a) eine eindeutige Vorrichtungskennungsnummer, und b) einen gesonderten Satz von Konfigurationsregistern, die auf dem gleichen Bus dargelegt sind, aufweist.
Virtualisierungsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei jeder Satz von Konfigurationsregistern eine gesonderte PCI-Vorrichtungskennung, eine Verkäuferkennung, eine Nachprüfungskennung und einen Klassencode speichern soll.
Verfahren zum gemeinsamen Teilen einer Ein-/Ausgabe-Vorrichtung, umfassend: Durchführen eines Plug-and-Play-Feststellungs-Prozesses in einem Computersystem; und Feststellen, durch diesen Prozeß, daß im System mehrere Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen vorhanden sind, wenn die festgestellten Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen tatsächlich auf die Verbindung einer einzelnen mit dem System verbundenen physikalischen Ein-/Ausgabe-Vorrichtung zurückzuführen sind, und in welchem dessen Kern-Ein-/Ausgabefunktionalität durch mehrere HardwareClient-Schnittstellen in der physikalischen Ein-/Ausgabe-Vorrichtung gemeinsam geteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Feststellen das Lesen einer eindeutigen PCI-Vorrichtungskennungsnummer für jede der festgestellten Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen von einer einzelnen Grafikadapterkarte, die die gemeinsam geteilte Kern-Ein-/Ausgabefunktionalität enthält, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Zuteilen der mehreren festgestellten Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen zu jeweils mehreren virtuellen Maschinen (VMs) im System.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner umfassend: Konfigurieren der Kern-Ein-/Ausgabefunktionalität, die gemeinsam geteilt werden soll, wenn die mehreren VMs bedient werden, gemäß einer Prioritätspolitik, die einer der VMs Priorität vor einer anderen gibt.
Herstellungsgegenstand, der ein maschinenlesbares Medium mit darin gespeicherten Daten aufweist, das, wenn durch einen Prozessor in einem Computersystem darauf zugegriffen wird, in eine Steuerschnittstelle einer physikalischen Vorrichtung im System schreibt und davon liest, um den Zugriff auf die gleiche Kernfunktionalität der Vorrichtung durch mehrere Client-Schnittstellen in Hardware, wovon sich jede einem Vorrichtungstreiberprogramm im System als vollständige Vorrichtung zeigt, zu steuern.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 29, wobei die Daten Teil einer Virtualisierungssoftware für das System sind.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 30, wobei die Daten von einer solchen Art sind, daß die Schreib- und Lesevorgänge die physikalische Vorrichtung mit einer Ablaufplanungspolitik für die Kernfunktionalität programmieren, um Bilder von den Client-Schnittstellen zu rendern bzw. in mehreren Anzeigefenstern darzustellen.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 30, wobei die Daten von einer solchen Art sind, daß sie die physikalische Vorrichtung programmieren, zu wählen, welche Warteschlange, die mit einer der mehreren Client-Schnittstellen verbunden ist, Befehle zur Kernfunktionalität zuführt.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 30, wobei die Daten von einer solchen Art sind, daß die Schreib- und Lesevorgänge Leistungsverwaltungstätigkeiten an der physikalischen Vorrichtung durchführen.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 30, wobei die Daten von einer solchen Art sind, daß die Schreib- und Lesevorgänge auf das Routen eines externen Erfassungsstroms zu einer der Client-Schnittstellen gerichtet sind.
Mehrfachprozessor-Computersystem mit Virtuelle Maschine-Fähigkeit, umfassend: mehrere Prozessoren; einen Speicher, der einen darin gespeicherten Virtual-Machine-Monitor (VMM) aufweist, wobei einer der Prozessoren die VMM ablaufen läßt, um mehrere virtuelle Maschinen (VMs) im System zu verwalten, um jeweils mehrere Client-Programme ablaufen zu lassen; und eine Ein-/Ausgabe-Vorrichtung, die eine Kernfunktionalität und mehrere Schnittstellen in Hardware aufweist, wovon sich jede einem jeweiligen der mehreren Client-Programme, die in den mehreren VMs laufen werden, als eine gesonderte Ein-/Ausgabevorrichtung zeigt, wobei die mehreren VMs über die mehreren Schnittstellen gleichzeitig auf die Kernfunktionalität der Ein-/Ausgabevorrichtung zugreifen können, ohne Kenntnis voneinander zu haben, und ohne daß die VMM zwischen den mehreren VMs vermitteln muß.