JP2009140489A - Vmmシステムにおけるユーザosがサービスosによって使用されている装置の電源を切らないようにするためのシステム及び方法 - Google Patents

Vmmシステムにおけるユーザosがサービスosによって使用されている装置の電源を切らないようにするためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】VMMシステムにおけるUOSが、SOSによって使用されている装置の電源を切らないようにするためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】被接続装置を低電力モードに設定するためのUOSからBIOSへのコールは、VMMを介して受け渡される。VMMは、SOSが装置を必要としているか否かを判別し、装置を必要としていた場合、装置が命令されたとおり設定されている旨をUOSに通知すると共に、SOSに装置を用いたタスクを完了させる一方、SOSが装置を必要としていなかった場合、または装置を用いたSOSのタスクの完了時に、ACPI/BIOSにコールを受け渡し、装置を所望のエネルギー消費モードに設定する。
【選択図】図2

Description

本発明は、主に、低電力モードへの移行に伴い仮想マシンモニタ(Virtual Machine Monitor、以下VMM)システムにおけるユーザオペレーティングシステム(User Operating System、以下UOS)がサービスオペレーティングシステム(Service Operating System、以下SOS)に使用されている装置の電源を切ることを防止することに関する。
コンピュータに電源が投入されると、そのコンピュータの不揮発性固体メモリに記憶されているBIOS(Basic Input−Output System)が起動されていわゆるブート処理が開始され、様々な初期化処理が開始される。それらの処理のうち最も重要な処理は、コンピュータのディスク式記憶装置からUOSを固体メモリにコピーして、コンピュータが使用されている間プロセッサがUOSを実行できるようにすることである。コンピュータの電源が切られたり、あるいはリブートされたりすると、UOSはメモリから消去される。
UOSは、一度ブートされて実行されると、エネルギー節約のため非活動期間後にコンピュータをいわゆる低電力モードにする。低電力モードでは、例えば無線送信機、モニタ、プリンタおよびハードディスクドライブ(HDD)等のコンピュータの様々な装置がエネルギー消費量減少モードになる。UOSは、それらの装置を低電力モードに設定するため、低電力モード動作の候補となる装置をリストアップしたACPI(Advanced Configuration and Power Interface)テーブルと呼ばれるデータ構造にアクセスし、BIOS中の所定のコードを実行して装置の電源を切る。
VMMは、本質的には、バックグラウンドで動作し、単一プロセッサによるメインUOSおよびSOSの同時処理を調整する管理オペレーティングシステムとして導入されている。しかしながら、VMMのこの機能を利用した場合、新たな問題、すなわち低電力モード動作に伴いUOSが、SOSまたはVMM自体が必要としている装置の電源を知らずのうちに切ってしまうという問題が生じていた。
近代の機能豊富なコンピュータにおいて、ユーザに対して完全忠実なコンピューティングエクスペリエンスを提供するためには被選択ハードウェアやシステムBIOSへの完全アクセスをVMMに与えるための手段を設けることが必要である。しかしながら、そのようなシールドなしのハードウェアアクセスをUOSに与えると、制御の観点から問題が生じる。これは、UOSがACPIテーブルへのアクセス権限を与えられた場合において顕著に現れる問題であって、これによりUOSは、システム中のSOSやVMMなどの他の動作環境で共有される装置を含む全ての装置に対して完全な視認性を有してしまうこととなる。
SOSやVMM自体が装置を使用していたり装置を必要としていたりするにもかかわらず、UOSがBIOS/ACPIへの低電力コールに伴い装置の電源を知らずのうちに切ってしまうことを防止するため、UOSからの特定のBIOS/ACPIコールはVMMによってインターセプトされ、低電力モードへの早すぎる移行が起きないことを確実にするようインターセプトされたBIOS/ACPIコールは審査される。
すなわち、本発明の一の観点に係る方法は、コンピュータに関連付けられた装置が低電力モードに設定される低電力状態を確立するUOSをそのコンピュータに提供する工程を含む。なお、VMMおよびSOSもそのコンピュータに提供される。そして、その方法は、装置がUOSによって低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程を含む。なお、低電力モードに設定されることを選択的に防止するため、VMMは、ACPIコールと呼ばれるUOSからBIOSへの低電力モードのためのコールをインターセプトすべく用いられる。
本発明の一の観点に係る方法において、低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、VMMが、装置が低電力モードとなる前において、UOSからBIOSへのコールが、SOSが相互作用すべき装置に関するものであるか否かを判別し、コールが、SOSが相互作用すべき装置に関するものであった場合、SOSが装置との相互作用を完了するまでコールをBIOSに受け渡すことを防止する。なお、低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、必要に応じて、VMMが、装置とSOSとの間の相互作用が完了する前に、装置が低電力モードになろうとしている旨をUOSへ通知する工程を含んでいてもよい。
より具体的には、本発明のいくつかの観点に係る方法において、低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、VMMが、少なくとも装置が仮想装置であることを示すUOSからのコールに含まれる装置識別子に基づいて、装置を低電力モードに設定するためのUOSからBIOSへのコールがSOSと相互作用すべき装置に関するものであるか否かを判別する。なお、装置識別子はUOSに関連付けられているACPIから導出されても良い。これに関して、UOSのACPIテーブルにおける仮想装置識別子がBIOSのACPIテーブルにおける実機識別子として反映されているという点以外について、UOSのACPIテーブルとBIOSのACPIテーブルとは同一であっても良い。なお、SOSのACPIテーブルは、SOSに関連付けられていると共に、UOSのACPIテーブルにおいて仮想装置識別子を有する各装置について実機識別子を有し、且つUOSのACPIテーブルにおいて実機識別子を有する各装置について仮想装置識別子を有していても良い。さらに、SOSのACPIテーブルは、SOSに関連付けられていると共に、UOSのACPIテーブルにおいて実機識別子を有する少なくとも一つの装置について実機識別子を有していても良い。
本発明の別の観点に係るコンピュータは、UOSと、UOSと同時に動作するSOSと、UOSとSOSとの動作を調整するVMMと、を備える。また、コンピュータは、VMMと通信し、UOSからコールを受信する少なくとも一つのBIOSを備える。VMMは、コールをインターセプトし、UOSからのコールがUOSのみによって所有される実機に対するものであった場合、コールを実行するためコールを直ちに送信し、UOSからのコールが実機に対するものではなかった場合、SOSが装置を必要としなくなるまでVMMがコールの送信を遅らせる。なお、ここでいうUOSのみによる所有とは、UOSのACPIテーブルのみがその装置について実機IDを反映させていることをいい、BIOSのACPIテーブルおよびVMMのACPIテーブル以外のACPIテーブルがその装置について実機IDを反映させていないことをいう。換言すると、その他のすべてのACPIテーブルが装置を有しないか、または電力管理を必要としない装置について仮想装置IDを示す場合のことをいう。
本発明の他の観点に係るプログラムは、上述の方法をコンピュータに実行させる。
本発明の構成及び動作の詳細については、添付の図面を参照することにより明らかとなるであろう。なお、添付の図面において同一の構成要素には同一の参照符号を付す。
まず、図1の高位ブロック図において、本発明の一実施の形態に係るデータ処理システム10が示される。なお、本発明の一実施の形態において、システム10はパーソナルコンピュータまたはノート型コンピュータである。システム10は、プロセッサ12を備えている。プロセッサ12は、クロック13からクロック情報を受信し、またプロセッサバス14に接続されている。キャッシュ16はプロセッサバス14に接続されており、プロセッサ12との間で、減少したアクセスレイテンシでデータの授受を行うために用いられる。一実施の形態では、プロセッサ12は、メモリ制御部20の機能を介してキャッシュ16またはシステム固体メモリ18におけるデータにアクセスすることができる。キャッシュ16は例えばDRAM等の揮発性メモリから構成され、メモリ18は例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成される。メモリ制御部20は、グラフィックバス制御部24を介してメモリ・マップグラフィックアダプタ22に接続されており、グラフィックアダプタ22は、データ処理システム10によって実行されたソフトウェアのインターフェイスを表示するモニタに接続されている。
メモリ制御部20は、パーソナルコンピュータインターフェイス(以下、PCI)バスブリッジ28に接続されており、PCIバスブリッジ28は、PCIバス30に対するインターフェイスとして提供される。PCIバス30には、入出力(以下、I/O)制御部32が接続されており、I/O制御部32は、キーボード36並びにマウスおよびトラックボール等のポインティングデバイス38に接続されるキーボード・マウスアダプタ34を含む様々なI/O装置を制御する。ハードディスクドライブ40は、I/O制御部32に接続されている。当技術分野においてよく知られているように、ハードディスクドライブ40は、実行可能なコードとともにテーブル状のデータ構造を含むマスターブートレコード(MBR)にアクセスすることができる制御部を有する。場合によっては、DVDやCDドライブ等の光ディスクドライブ42がI/O制御部32に接続されていてもよい。一実施の形態では、図示するように、ネットワークアダプタ44がPCIバス30に取り付けられていても良く、データ処理システム10をローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネットまたはその両方に接続しても良い。いずれにせよ、当技術分野において公知の原理に基づけば、プロセッサ12は、電源投入時において、メモリ18に記憶されたBIOSプログラム46を実行し、ハードディスクドライブ40内のオペレーティングシステムをメモリ18にロードする。
図2に示されるように、処理はステップ50において開始し、ユーザオペレーティングシステム(以下、UOS)は、例えばユーザが入力操作をしてから所定の期間が経過した等の低電力化条件を満たしていると判断する。この場合、処理はステップ52に進み、UOSは、BIOSに対して1以上のコールを発行し、無線通信機、コンピュータディスプレイ26、プリンタおよびハードディスクドライブ40等のうちの所定の装置、さらにはシステム全体などを低電力モードに設定する。なお、好適な実施の形態において、これらのコールは上述したACPIテーブルに基づいたものであることから、図2ではこれらのコールをACPIコールと称している。
ステップ54において、コールは後述する仮想マシンモニタ(以下、VMM)によってインターセプトされ、ステップ56において、VMMは、各コール毎に、コールがサービスオペレーティングシステム(以下、SOS)またはVMMに使用されていない装置に対するものであるか否か、または直ちに使用されることがない装置に対するものであるか否かを判別する。それらのテスト対象コールがUOS以外のOSに関連していない装置に対するものであった場合、処理はステップ58に進み、コールはBIOS46に受け渡される。そして、BIOS46は、関連装置を低電力モードに設定にする。このとき、それらの関連装置が低電力モードになったことがUOSにレポートされる。
一方、テスト対象のコールがUOS以外のOSに関連した装置に対するものであった場合、処理はステップ60に進む。ステップ60では、コールが例えばSOSに受け渡され、ステップ58においてコールをBIOSに受け渡して装置を低電力モードに設定する前に、SOSによって未完了な装置の使用を完了させる。例えば、SOSは、ハードディスクドライブの制御を予測して、処理がステップ58に進んでBIOSがハードディスクドライブ40を低電力モードに設定する前に、ステータスをディスクに書き込んだり、あるいは、ディスクをクリーンアップしたりする。なお、後述するように、VMMは、例えば装置と関連したUOSのネットワークポートを他の用途について開放するため、装置が未だ低電力モードに設定されていないにもかかわらず、すでに低電力モードである旨の信号をUOSに送信する場合がある。
図3は、図2の処理をさらに詳細に示すものである。符号62は上述したUOSであり、符号64はSOSであり、符号66はVMMである。なお、図3は、それらの構成とBIOS46との構造的な関係を、BIOSに依拠するメモリ18等のハードウェアとともに示している。
図示するように、各OSとBIOSとは、それぞれ関連付けされたACPIテーブル62a、64a、66a、46aのコピーを有する。ACPIテーブルは、それぞれ装置識別子を第一の欄に有し、ACPIマシン言語(AML)コードを第二の欄に有し、入出力(I/O)コードを第三の欄に有する。当技術分野において公知の原理に従い、AMLコードは、関連装置の様々な電力状態パラメータを示す。
図3に示されるように、各ACPIテーブルは、装置の欄の識別子が、関連付けされた装置が特定のテーブルを保有するOSに対して「現実の」装置(real machine、以下実機と称する)であるか、あるいは「仮想的な」装置(virtual machine、以下仮想装置と称する)であるかを示している点において異なっている。従って、UOS62のACPIテーブル62aは、装置2乃至4がUOSに対する実機であり、装置1が仮想装置であることを示し、その反対のことがSOSのACPIテーブル64aに当てはまる。すなわち、ACPIテーブル64aでは、装置2乃至4がSOSに対する仮想装置であり、装置1が実機である。VMM66のACPIテーブル66aと、BIOS46のACPIテーブル46aとは、全ての装置について、実機識別子を示している。なお、UOSのACPIテーブル62aとSOSのACPIテーブル64aとの両方において装置は実機としてリストアップされていてもよく、この場合、UOSおよびSOSは装置を「保有」している。
一実施の形態において、ステップ54においてUOSによって発行されるACPIコールにはUOS62のACPIテーブルからの装置識別子が含まれており、図3にも示されるステップ56において、識別子が仮想装置のものであるか、あるいはSOSのACPIテーブル64aにおいて実機としてリストアップされていない実機のものであるかを判別することにより、VMMは、ステップ58においてコールをBIOSに受け渡すか、またはステップ60においてコールをSOS64に受け渡すかを判別する。すなわち、ACPIコールがUOS(及びVMM及びBIOS)のACPIテーブル以外のACPIテーブルにおいて実機ではない実機IDを含んでいた場合、ACPIコールはステップ58においてBIOSに直接受け渡される一方、ACPIコールが仮想装置IDを含んでいた場合、まずステップ60においてSOS64に受け渡される。
図4は、上述したACPIテーブルの具体的な実施の形態を示すフローチャートである。図示するように、図4のフローチャートは、BIOSからのACPIテーブルの初期逆コンパイルに関するロジックを含み、これに並置して、処理中のACPIテーブルの特定のコピーの変更に関するロジックを含み、これに続き、非BIOSバージョンの様々なACPIテーブルのコンパイルに関するロジックを含む。
ステップ70から始まり、ACPIテーブル46aは、BIOS46から読み込まれ、ステップ72において、適切なACPIソース言語(ASL)/AMLディスアセンブラがテーブル上で実行される。ステップ74において、処理中の特定の非BIOS・ACPIテーブルについて、関連するOSについての不要な(すなわち、非現実の)装置がACPIテーブルから除去され、ステップ76において、テーブルがコンパイルされる。ステップ78において、ACPIテーブルは、関連するOSに注入される。
ステップ80において、ステップ74において除去された装置に置き換わる仮想装置が、生成された非BIOS・ACPIテーブル内にロードされ、ステップ82において、テーブル(それ自身のテーブルチェックサムを含む)内のエントリについてのチェックサムを算出する。ステップ84において、チェックサムを有する新たな仮想装置が、アップデートとしてACPIテーブルに注入される。従って、SOSのACPIテーブル64aとUOSのACPIテーブル62aとが、オンザフライで、装置変更のためのSOS要求等としてアップデートされる。
上記に加え、本実施の形態の原理は、選択したPCI(Personal Computer Interface)アドレスレンジの保護または遮蔽にも適用することができる。いわゆるプラグアンドプレイ(PnP)アドレス空間は、2つのブロックに分割される。すなわち、固定アドレッシングを許容するレガシーブロックと、固定アドレスレンジを許容しないPnPアドレスレンジとの2つである。これは、ACPI名前空間をアップデートして、PnPアウェア(aware)OSを、PnPアドレスレンジにおいて装置を検索または割り当てていないとだますことにより達成される。これは、物理PnPアドレスレンジが複数のオペレーティングシステムによって分割された場合に有用である。
VMMにおけるユーザOSがサービスOSによって使用されている装置の電源を切ることを防止するためのシステム及び方法について、特定の例を挙げて詳細に説明したが、本発明の技術範囲は添付の特許請求の範囲のみによって限定されるべきである。
本発明の一実施の形態を適用したコンピュータを示すブロック図である。 一実施の形態のロジックを示すフローチャートである。 図2のロジックに適用できるアーキテクチャを示すブロック図である。 一実施の形態のロジックを示すフローチャートである。
符号の説明
46 BIOS
62 ユーザオペレーティングシステム
64 サービスオペレーティングシステム
66 仮想マシンモニタ

Claims (18)

  1. コンピュータに関連付けられた少なくとも一つの装置が低電力モードに設定される低電力状態を確立するユーザオペレーティングシステム(UOS)を当該コンピュータに提供する工程と、
    仮想マシンモニタ(VMM)を前記コンピュータに提供する工程と、
    サービスオペレーティングシステム(SOS)を前記コンピュータに提供する工程と、
    前記装置が前記UOSによって前記低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、前記VMMを用いて前記UOSからの低電力モードのためのコールをインターセプトする工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、前記VMMが、前記装置が低電力モードとなる前において、前記UOSからBIOSへのコールが、前記SOSが相互作用すべき装置に関するものであるか否かを判別し、当該コールが、前記SOSが相互作用すべき装置に関するものであった場合、前記SOSが当該装置との相互作用を完了するまで当該コールを前記BIOSに受け渡すことを防止することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、前記VMMが、前記装置と前記SOSとの間の相互作用が完了する前に、当該装置が低電力モードになろうとしている旨を前記UOSへ通知する工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記低電力モードに設定されることを選択的に防止する工程は、前記VMMが、少なくとも前記装置が仮想装置であることを示す前記UOSからのコールに含まれる装置識別子に基づいて、当該装置を低電力モードに設定するための前記UOSから前記BIOSへのコールが前記SOSと相互作用すべき装置に関するものであるか否かを判別することを特徴とする請求項3または4に記載の方法。
  6. 前記UOSから送信されるコールに含まれる装置識別子は、当該UOSに関連付けられたACPIテーブルから導出されたものであることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記UOSのACPIテーブルにおける仮想装置識別子が前記BIOSのACPIテーブルにおける実機識別子として反映されているという点以外について、前記UOSのACPIテーブルと前記BIOSのACPIテーブルとは同一であることを特徴とする請求項5または6に記載の方法。
  8. 前記SOSのACPIテーブルは、当該SOSに関連付けられていると共に、前記UOSのACPIテーブルにおいて仮想装置識別子を有する各装置について実機識別子を有し、且つ前記UOSのACPIテーブルにおいて実機識別子を有する各装置について仮想装置識別子を有することを特徴とする請求項5〜7のうちいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記SOSのACPIテーブルは、当該SOSに関連付けられていると共に、UOSのACPIテーブルにおいて実機識別子を有する少なくとも一つの装置について実機識別子を有することを特徴とする請求項5〜8のうちいずれか一項に記載の方法。
  10. 少なくとも一つのユーザオペレーティングシステム(UOS)と、
    前記UOSと同時に動作する少なくとも一つのサービスオペレーティングシステム(SOS)と、
    前記UOSと前記SOSとの動作を調整する仮想マシンモニタ(VMM)と、
    前記UOSに基づいたコールに応じて再構成可能な少なくとも一つの装置と、を備え、
    前記VMMは、前記コールをインターセプトし、前記UOSからのコールが実機に対するものであった場合、当該コールを実行するため当該コールを直ちに送信し、前記UOSからのコールが実機に対するものではなかった場合、前記SOSが前記装置を必要としなくなるまで前記コールの送信を遅らせることを特徴とするコンピュータ。
  11. 前記VMMと通信し、前記UOSから前記コールを受信する少なくとも一つのBIOSをさらに備え、
    前記SOSが前記装置を必要としなくなるまで前記VMMが前記BIOSへのコールの送信を遅らせ、且つ当該SOSが装置を必要としなくなった場合、前記VMMは、当該コールを実行するため当該コールを前記BIOSに送信することを特徴とする請求項10に記載のコンピュータ。
  12. 前記VMMは、前記SOSが前記装置を必要としなくなる前に、前記コールが実行された旨の信号を前記UOSに送信することを特徴とする請求項10または11に記載のコンピュータ。
  13. 前記VMMは、少なくとも前記UOSからのコールに含まれる装置が仮想装置であることを示す装置識別子に基づいて、前記BIOSへのコールの送信を遅らせることを特徴とする請求項10〜12のうちいずれか一項に記載のコンピュータ。
  14. 前記UOSから送信されるコールに含まれる装置識別子は、当該UOSに関連付けられたACPIテーブルから導出されたものであることを特徴とする請求項13に記載のコンピュータ。
  15. 前記UOSのACPIテーブルにおける仮想装置識別子が前記BIOSのACPIテーブルにおける実機識別子として反映されているという点以外について、前記UOSのACPIテーブルと前記BIOSのACPIテーブルとは同一であることを特徴とする請求項13または14に記載のコンピュータ。
  16. 前記SOSのACPIテーブルは、当該SOSに関連付けられていると共に、UOSのACPIテーブルにおいて仮想装置識別子を有する各装置について実機識別子を有し、且つUOSのACPIテーブルにおいて実機識別子を有する各装置について仮想装置識別子を有することを特徴とする請求項13〜15のうちいずれか一項に記載のコンピュータ。
  17. 前記SOSのACPIテーブルは、SOSに関連付けられていると共に、UOSのACPIテーブルにおいて実機識別子を有する少なくとも一つの装置について実機識別子を有することを特徴とする請求項13〜16のうちいずれか一項に記載のコンピュータ。
  18. 請求項1〜9に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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