JP2013137649A - 情報処理装置および仮想マシンの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】仮想マシンを使用可能な上になるまでの待機時間を短縮すること。
【解決手段】実施形態によれば、ハイパーバイザ上で動作する仮想マシンの動作環境を制御する仮想マシンの制御方法であって、仮想マシン内のＯＳに対するログアウト要求に応答して、仮想マシンを稼働状態からスリープ状態に移行させ、制御手段によって、ＯＳによって使用されていたメモリの内容を示す第１のイメージデータを、ＯＳにログオンしていた第１のユーザに対応する動作環境として不揮発性記憶装置に保存し、ＯＳを使用するユーザを第１のユーザから第２のユーザに切り替える要求が発生した場合、制御手段によって、メモリの内容を、不揮発性記憶装置に格納されている、第２のユーザに対応する第２の動作環境を示す第２のイメージデータに基づく内容に復元し、制御手段によって、メモリの内容が第２のイメージデータに基づく内容に復元された後に、仮想マシンを復帰させる。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、ハイパーバイザ上で仮想マシンが実行される情報処理装置および仮想マシンの制御方法に関する。

同一ＯＳ、アプリ環境を多数の人数が、場所を特定せずどのクライアントからも使用するシステムとして、シンクライアントがある。シンクライアントシステムでは、サーバ上で実行した画面情報を各クライアントに送信し、クライアント側では画面情報を表示することで実現している。キー入力や、マウスなどのＩＮＰＵＴ情報は、クライアントからサーバに送り、サーバで実行される。

画面情報を転送する方式は、ネットワーク帯域が十分で、かつ遅延がすくない環境であれば快適に使用することが出来るが、そうでない場合は、操作に対する応答が遅く操作性が悪くなる欠点がある。

シンクライアントシステムと同じ、同一ＯＳ，アプリケーション環境を複数の人数で使用し、どのクライアントからも使用できるようにするために、実行環境のディスクイメージを各クライアントに配信し、クライアント側で仮想化することで、上記のシンクライアントの欠点を解決する方法がある。

従来、シンクライアント側で仮想マシンを実行する方法では、１つのクライアントコンピュータを、複数のユーザ環境の仮想マシンを切り替えて使用するには、複数の仮想マシンが同時実行できるようなハードウェア（Ｉ／Ｏを仮想化するための専用ハードウェア、例：インテル社製ＶＴ−ｄなど)が必要であったり、ハードウェアがない場合には、デバイスI/Oをソフトウェアでエミュレーションで実現していて、Ｉ／Ｏの性能が低かった。１つのＩ／Ｏを直接アクセスする方式で、複数の仮想マシンで切り替えて使用するには、仮想マシンを再起動して切り替えたりし、仮想マシンが使用できるようになるまでの待機時間が長かった。

特開２００９−２２３７９３号公報 特開２０１０−９７５６７号公報 特開２００９−１６９７９７号公報

Ｉ／Ｏ性能を損ねずに、仮想マシンから直接アクセスする方式で、仮想マシンを切り替える場合に、仮想マシンが使用できるようになるまでの待機時間を短くすることが望まれている。

本発明の目的は、仮想マシンを切り替える場合に、仮想マシンが使用できるようになるまでの待機時間を短縮することが可能な情報処理装置および仮想マシンの制御方法を提供することにある。

実施形態によれば、情報処理装置は、メモリと、ハイパーバイザ上で動作する仮想マシンの動作環境を制御する制御手段とを具備する。前記制御手段は、前記仮想マシン内のオペレーティングシステムに対するログアウト要求に応答して、前記仮想マシンを稼働状態からスリープ状態に移行させる変更手段と、前記オペレーティングシステムによって使用されていた前記メモリの内容を示す第１のイメージデータを、前記オペレーティングシステムにログオンしていた第１のユーザに対応する動作環境として不揮発性記憶装置に保存する保存手段と、前記オペレーティングシステムを使用するユーザを第１のユーザから第２のユーザに切り替える要求が発生した場合、前記メモリの内容を、前記不揮発性記憶装置に格納されている、前記第２のユーザに対応する第２の動作環境を示す第２のイメージデータに基づく内容に復元する復元手段と、前記メモリの内容が前記第２のイメージデータに基づく内容に復元された後に、前記仮想マシンを復帰させる手段とを具備する。

実施形態のシステム構成の一例を示すブロック図。 クライアントコンピュータのソフトウェア構成の一例を示すブロック図。 仮想ディスクの構成の一例を示すブロック図。 セットアップモード時のクライアントコンピュータの構成および動作の説明に用いる図。 ログイン前のクライアントコンピュータの構成および動作の説明に用いる図。 ユーザのログイン時のクライアントコンピュータの構成および動作の説明に用いる図。 ログインユーザの切り替え時のクライアントコンピュータの構成および動作の説明に用いる図。 仮想マシンマネージャの状態遷移の一例を示す図 管理エージェントの動作の一例を示すフローチャート。 システム全体の動作を説明するためのシーケンス図。 システム全体の動作を説明するためのシーケンス図。 システム全体の動作を説明するためのシーケンス図。 システム全体の動作を説明するためのシーケンス図。 メモリ内のデータの差分データの作成の説明に用いる図。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、システム構成を示すブロック図である。

システムは、クライアントコンピュータ（クライアントＰＣ）１００、管理サーバ２０１、配信サーバ２０２、Network Attached Storage（ＮＡＳ）２２０等から構成されている。

管理サーバ２０１および配信サーバ２０２に、システムプール２１０が接続されている。システムプール２１０内には、ゲスト仮想マシンのディスクイメージファイルが保存されている。ディスクイメージファイルは、配信サーバ２０２を経由して、クライアントコンピュータに転送される。管理サーバ２０１は、各クライアントに対応するディスクイメージファイルの管理、設定を行う。

クライアントコンピュータ１００内では、ハイパーバイザ（仮想化ソフトウェア）１０１によってハードウェアが仮想化され、ハイパーバイザ１０１上で複数の仮想マシンが動作する。このシステムでは、ゲスト仮想マシン（デスクトップＯＳ、アプリ）と仮想マシン制御ドメインの仮想マシン制御用のＯＳが同時実行する。

クライアントコンピュータ１００内のストレージ（ＨＤＤまたはＳＤＤ）１３１内には、配信サーバ２０２から配信されたディスクイメージファイルが格納される。ＬＡＮコントローラ１３２に接続されたネットワークには、ファイルサーバ（ＮＡＳ）２２０が接続される。ファイルサーバ（ＮＡＳ）２２０には、各ユーザが更新したアプリケーションのデータ、設定値が保存される。

また、ＮＡＳ２２０内には、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１Ａ、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２１Ｂ、ＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２２Ａ、ＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２２Ｂが格納されている。ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１ＡおよびＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２２Ａは、ゲスト仮想マシン１２０のユーザＡの使用環境を再現するためのファイルである。また、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２１ＢおよびＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２２Ｂは、ゲスト仮想マシン１２０のユーザＢの使用環境を再現するためのファイルである。使用するユーザに応じて、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１ＡおよびＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２２Ａ、またはＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２１ＢおよびＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２２Ｂがクライアントコンピュータ１００に転送される。

Ｉ／Ｏデバイスの仮想化にはいくつかの手法があるが、本装置では、パススルー・モデルを用いて、Ｉ／Ｏデバイスを仮想化する。パススルー・モデルでは、仮想マシンモニタがＩ／Ｏデバイスを直接仮想マシンに割り当てることができる。例えば、仮想マシンごとに専用のＳＣＳＩカードやネットワーク・カードなどを用意し、それらを１つずつ仮想マシンに割り当てる。また、デバイスマネージャは、ＰＣＩデバイスの初期化制御を行う。

次に、図２を参照して、クライアントコンピュータ１００のソフトウェア構成を説明する。

ハイパーバイザ１０１上で、仮想マシン制御ドメイン１１０およびゲスト仮想マシン１２０が動作する。

ハイパーバイザ１０１は、ＣＰＵ２３１のリソースを調停し、スケジューラ１０５によるスケジューリングに従って、ＣＰＵ２３１のリソースを仮想ＣＰＵとして、各ドメイン（仮想マシン制御ドメインおよびゲスト仮想マシン）に配分する。メモリ１０２のリソースは、ハイパーバイザ１０１内で動作するメモリマネージャ１０４によって、各ドメインのＯＳに割り当てられる。ディスクコントローラ２３６とＬＡＮコントローラ１３２を除いたＧＰＵ（Graphics Processing Unit）２３３、ＵＳＢコントローラ（USB Cont.）２３４やＡｕｄｉｏ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４などのデバイスの場合、ゲスト仮想マシン１２０内のゲストＯＳ１２１は、ドライバ１２４，１２５等によって、デバイスのＩ／Ｏに直接アクセスできる（パススルー方式）。ディスクコントローラ２３６とＬＡＮコントローラ１３２の場合、ゲスト仮想マシン内のゲストＯＳ１２１は、フロントエンド仮想ドライバ１２６経由で、仮想マシン制御ドメイン１１０のバックエンドドライバ１１２にアクセスする（サービスＶＭ方式）。バックエンドドライバ１１２は、制御ドメインＯＳ１１１のアクセスとゲストＯＳ１２１のアクセスとの調停をとって、ディスクコントローラ２３６およびＬＡＮコントローラ１３２にアクセスする。この時、ゲストＯＳ１２１から見えるディスクは１つであるが、ゲストＯＳは複数の仮想ディスクファイルで構成された仮想ディスクをディスクとして利用する（図３）。

図３は、仮想ディスクの構成の一例を示すブロック図である。例えば、図３に示すように、仮想ディスクは、マスター（原本）になる基本仮想ディスクファイル３０１と、基本仮想ディスクファイル３０１が示すデータに対する変更箇所及び変更されたデータを示す差分情報を格納するシステム差分仮想ディスクファイル３０２，ユーザ差分仮想ディスクファイル３０３とから構成される。本実施形態では、差分仮想ディスクファイルが使用される。例えば、ユーザ差分仮想ディスクファイル３０３に、書き込みデータが格納される。

ゲストＯＳ１２１上で動作するゲスト仮想マシン管理エージェントプログラム（以下、管理エージェントと記す）１２３が、ゲスト仮想マシン１２０の状態を監視する。

管理エージェント１２３は、ハイパーバイザ１０１内で動作するＩ／Ｏマネージャ１０３経由で制御ドメイン１１０内の仮想マシンマネージャ（ＶＭマネージャ）１１８と通信する。仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１のコントロールＩ／Ｆを使用して、ゲスト仮想マシン１２０の起動、終了、スリープ復帰などの指示を行うことができる。制御ドメイン１１０の仮想ＡＣＰＩ１１７は、ゲストＯＳ１２１からの電源コントロール（ＡＣＰＩ）に対して、直接クライアントコンピュータ１００のＡＣＰＩを制御市内。仮想ＡＣＰＩ１１７は、ゲスト仮想マシン１２０のドメイン内のみの電源制御となるように動作する。例えば、ゲストＯＳ１２１をスリープした場合、ゲストＯＳ１２１上でのみスリープ状態となり、ハイパーバイザ１０１、制御ドメインＯＳ１１１は通常の状態で動作する。

このクライアントコンピュータ１００では、いくつかのモード（状態）がある。以下に、クライアントコンピュータ１００のモードについて説明する。

１．配信イメージ受信モード：配信サーバ２０２から基本仮想ディスクファイル３０１および差分仮想ディスクファイル３０２，３０３を受信して、基本仮想ディスクファイル３０１および差分仮想ディスクファイル３０２，３０３をクライアントコンピュータ１００のストレージ１３１に保存するモード。

２．セットアップモード：ストレージ１３１に保存したディスクイメージファイルをゲストＯＳ１２１として起動し、ユーザがログイン可能な状態までのセットアップ（ドライバのインストール、設定）を行う。

３．運用モード：ユーザがゲストＯＳ１２１にログインして実行している状態。

４．ユーザ切り替えモード：ユーザのアカウントが変わり、仮想マシンを切り替えている状態。

５．ゲストＯＳ保存モード：ゲストＯＳ１２１の環境が使用していたメモリ（ＲＡＭ）の内容をＮＡＳ２２０に保存する状態。

図４を参照して、上述したモードの遷移を説明する。
仮想マシンマネージャ１１８は、開始すると初期状態（ＩＮＩＴ）となる。ここで、非運用モードの通知を受けると、待機状態となる（ＷＡＩＴ）。待機時、仮想マシンマネージャ１１８は、管理サーバ２０１へモード確認要求を送信する。送信してからＴ１時間経過するまでに、管理サーバ２０１からの応答が無ければ、仮想マシンマネージャ１１８は、再度管理サーバ２０１へのモード確認要求を送信する。

モード確認要求に応じて管理サーバ２０１から配信受信モードであることが指示されれば、「配信受信モード」に移行する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、イメージ送信開始要求を配信サーバに送信する。仮想マシンマネージャ１１８は、配信サーバからデータを受信すると、ストレージ１３１にイメージファイルを格納する。必要があれば、仮想マシンマネージャ１１８は、次のイメージファイルをストレージに格納するためのデータの送信要求を、配信サーバに対して送信する。配信サーバから送信完了が通知されたら、仮想マシンマネージャ１１８は、イメージファイルをハイパーバイザ１０１に登録する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、配信受信モードの終了を管理サーバ２０１に通知し、待機状態（ＷＡＩＴ）となる。管理サーバ２０１は、セットアップモードに移行するよう指示する。

管理サーバ２０１からセットアップモードの通知を受信した場合、「セットアップモード」に移行する。仮想マシンマネージャ１１８は、セットアップモード開始通知を管理サーバ２０１に送信する。仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１にゲスト仮想マシンの起動要求を発行する。

セットアップモードの場合、仮想マシンマネージャ１１８は、Ｔ２時間毎にゲストＯＳのセットアップ状態を確認する。ゲストＯＳのセットアップ状態が、セットアップの終了を確認したら、仮想マシンマネージャ１１８は、管理サーバ２０１にセットアップの終了を通知し、システムをシャットダウンする。

図５を参照して、セットアップモード時の処理について説明する。配信サーバ２０２から基本仮想ディスクファイル３０１を各クライアントコンピュータ１００に配布する。同じ基本仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＣＯＭ）３０１が、各クライアントコンピュータ１００のストレージ１３１に保存される。

各クライアントコンピュータ１００は、配信イメージの受信後、セットアップモードとなる。各クライアントコンピュータ１００は、ストレージ１３１から基本仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＣＯＭ）３０１を読み出して仮想マシンを起動する。この時、仮想ディスク１２７には、配信された基本仮想ディスクファイル３０１のほかに、さらに１段の空のシステム差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＤＩＦＦ）３０２をストレージ１３１内に作成して、差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＤＩＦＦ）３０２が仮想ディスク１２７に組み込まれる。これによりゲスト仮想マシンからの仮想ディスク１２７への書き込みは、すべてその空のシステム差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＤＩＦＦ）３０２に対して行われる。

ゲストＯＳ１２１が起動すると、最初のクライアントコンピュータ１００上での起動であるため、ドライバのインストール、ネットワーク等の設定が行われる。また、各クライアント個別ＩＤ（マシン名等）の設定も行われる。システム差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＤＩＦＦ）３０２は、各クライアント毎に用意される。各システム差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＤＩＦＦ）３０２には、対応するクライアントで用いられるデータが格納されることになる。

セットアップが終了すると、ゲスト仮想マシン管理エージェント１２３が、セットアップの終了を認識する。ゲスト仮想マシン管理エージェント１２３は、セットアップが終了した旨を、仮想マシン制御ドメイン１１０の仮想マシンマネージャ１１８に通知する。そして、ゲスト仮想マシン管理エージェント１２３は、ゲストＯＳ１２１に対してスリープ要求を発行する。

ゲストＯＳ１２１は、ＡＣＰＩに準拠したＯＳＰＭ（OS Directed Power Management)モジュールを有している。ゲストＯＳ１２１が、ゲスト仮想マシン管理エージェント１２３からスリープ（Ｓ３：Suspend to RAM）の要求を受けると、ゲストＯＳ１２１内のＯＳＰＭモジュールが、物理レイヤ２３０の各種デバイスをそれらデバイスに対応するデバイスドライバによってＤ３状態（停止状態）にする。

ＯＳＰＭモジュールは、すべてのデバイスが停止になったことを確認すると、ゲスト仮想マシン１２０の仮想ＢＩＯＳに対して、システムをＳ３（スリープ）に移行するようＩ／Ｏを出力する。例えば、特定のＩ／Ｏアドレスに対してアクセスを行うことによって（例えばこの特定のＩ／Ｏアドレスに対する出力命令を発行することによって）、ＯＳＰＭモジュールは、仮想ＢＩＯＳにＳ３（スリープ）状態へ移行するように指示する。

仮想環境の場合、このＩ／Ｏ（例えば、特定のＩ／Ｏアドレスに対してアクセス）は、ハイパーバイザ１０１のＩ／Ｏマネージャ１０３によって捕捉される。Ｉ／Ｏマネージャ１０３は、補足したＩ／Ｏを制御ドメインＯＳ１１１上のＩ／Ｏエミュレータ１１６に渡す。渡されたＩ／ＯがＡＣＰＩのＩ／Ｏアドレスであるので、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６は、渡されたＩ／Ｏを仮想ＡＣＰＩの処理に通知する。そこで、仮想マシンマネージャ１１８(VM Manager)は、ゲスト仮想マシンがＳ３（スリープ）状態に移行したことを認識し、ゲストＯＳが使用していた（ゲスト仮想マシンに割り当てられていた）メモリ（RAM）２０２Ａのデータを保存するように、ゲストメモリコントローラ（GuestMemCnt）１１９に対して指示する。

ゲストメモリコントローラ１１９は、ゲストＯＳ１２１が使用していたメモリ（RAM）２０２Ａをページ(４ＫＢ)またはスーパページ（２ＭＢ）単位に抜き出し、ストレージ１３１内にイメージファイル（ＭＥＭ−ＣＯＭ）４１１として保存する。保存後、仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１に対して、ゲスト仮想マシン１２０の終了を指示し、システムをシャットダウンさせ、セットアップは終了する。この時、管理サーバ２０１にはセットアップモードの完了を通知、運用モードにセットする。

ユーザが、仮想化環境がセットアップ済みのクライアントコンピュータ１００の電源を投入し起動した後（ＩＮＩＴ）、セットされたモードが運用モードであれば、仮想マシンマネージャ１１８は、「運用モード」になる。

図６を用いて、運用モードについて、説明する。運用モードでは、クライアントコンピュータ１００はハイパーバイザ１０１の起動、制御ドメインＯＳ１１１の起動を行う。そして、図６に示すように、制御ドメインＯＳ１１１上で仮想マシンマネージャ１１８が起動し、配信された基本仮想ディスクファイル(ＳＹＳ−ＣＯＭ)３０１とセットアップ時に保存したシステム差分仮想ディスクファイル(ＳＹＳ−ＤＩＦＦ)３０２とを仮想ディスク１２７としてハイパーバイザに割り当てる。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、さらにデータが格納されていない仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−ＮＵＬＬ）を仮想ディスク１２７に設定する。

仮想マシンマネージャ１１８は、ゲスト仮想マシンを起動するためにゲストドメインの生成をハイパーバイザ１０１に指示する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、ゲストメモリコントローラ（GuestMemCntl）１１９に対して、ゲスト仮想マシン１２０に割り当てられるゲストメモリ（RAM）に、セットアップ時に保存されたＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１に基づいて、データをリストアするように指示する。ハイパーバイザ１０１は、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１の保存時と同じアドレスにデータをマッピングして、ゲストＯＳからメモリ内のデータを使用できるように、メモリの記憶領域をゲスト仮想マシンにゲストメモリ（RAM）２０２Ａとして割り当てる。ゲストメモリコントローラ１１９は、割り当てたメモリの記憶領域にＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１に基づいてデータをリストアする。リストア完了後、仮想マシンマネージャ１１８は、Ｓ０（通電動作）状態への復帰をゲスト仮想マシンに指示する。

これにより、ゲストＯＳ１２１は、セットアップモードの最後の状態に戻り、画面上にはログイン入力画面が表示される。

ユーザは、自分のアカウントＩＤとパスワードを入力してログインしようとする。ゲストＯＳ１２１は、このログイン時に入力されたＩＤとパスワードを元に指定された認証を行い、認証がとれたならば、ログオン処理に入る。

ゲスト仮想マシン１２０のゲスト仮想マシン管理エージェント１２３は、このログオンイベントを受信し、ユーザＩＤを仮想マシンマネージャ１１８に送信し、直ちにＳ３（スリープ）状態に入るようゲストＯＳ１２１に指示する。ゲストＯＳ１２１は、セットアップ時と同じ様に各デバイスをＤ３（停止）状態にし、Ｓ３（スリープ）状態に移行するようＩ／Ｏを出力する。

運用モード時に、管理エージェント１２３からログアウトまたは環境の保存イベントを示す情報を受信すると、仮想マシンマネージャ１１８は、保存モードになる。保存モードでは、クライアントコンピュータ１００がＳ３（スリープ）状態に移行すると、ゲスト仮想マシンに割り当てられているメモリの記憶領域のデータを、仮想マシン制御ドメイン１１０に割り当てられているストレージ１３１の記憶領域に保存する。仮想マシンマネージャ１１８は、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１とメモリ２０２内のデータとの差分を抽出し、変更位置および変更データを示す差分情報を生成する。仮想マシンマネージャ１１８は、生成された差分情報をＮＡＳ２２０に保存する。

仮想マシンマネージャ１１８は、ＮＡＳ２２０からＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１Ａを取得し、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１Ａに含まれる差分情報と仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−ＮＵＬＬ）４０３に含まれる差分情報とを比較する。そして、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１Ａの作成時から変更された新たな変更位置および変更データを示すデータを含むように、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１Ａを更新する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−ＮＵＬＬ）４０３の中身を空にする。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、Ｓ３状態からＳ０（通電動作）状態への復帰をゲスト仮想マシンに指示する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は「運用モード」に戻る。

図７を参照して、保存モード時の動作を説明する。
ログイン中に、保存の指示またはログアウトの指示を検出すると、ゲスト仮想マシン管理エージェント１２３はそれらの指示を検出し、ゲストドメインをＳ３（スリーブ）状態にする。そして、図７に示すように、Ｓ３（スリーブ）状態になったところで、仮想マシンマネージャ１１８は、現在のＲＡＭの内容（ＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２０２Ｂ）とセットアップ時の内容（ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１）とを比較し、ページあるいはスーパページ単位で差分をとる。仮想マシンマネージャ１１８は、変更位置および変更データを示す差分情報をＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２２ＡとしてＮＡＳ２２０に保存し、ＮＡＳ２２０内のＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２２Ａを更新する。ＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２２Ｂも同様に保存されたものである。

仮想マシンマネージャ１１８は、仮想ディスクファイルを構成するＳＹＳ−ＵＳＥＲ−ＮＵＬＬファイル４０３をＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１ＡとしてＮＡＳ２２０に格納し、ＮＡＳ２２０内のＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１Ａを更新する。

ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２１ＡおよびＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ａファイル２２２Ａが更新された後、仮想マシンマネージャ１１８は、先ほどのユーザＩＤ情報から、そのユーザの差分ディスクファイル(ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ｂ)と差分メモリデータファイル(ＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ｂ)を、ネットワーク上のＮＡＳ２２０から取得できるよう設定する。

管理エージェント１２３からログインイベントを受信したら、仮想マシンマネージャ１１８は運用モードからユーザ切替モードになる。クライアントコンピュータ１００がＳ３（スリープ）状態に移行すると、仮想マシンマネージャ１１８は、配信サーバ２０２から基本仮想ディスクファイル３０１、システム差分仮想ディスクファイル３０２、および基本メモリイメージファイル４１１を受信し、ＮＡＳからログインするユーザに対応する差分メモリイメージファイルおよびユーザ差分仮想ディスクファイルを受信する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、メモリ２０２の記憶領域にデータをリストアし、イメージファイルをクライアントコンピュータ１００のストレージ１３１に格納する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、Ｓ３状態からＳ０（通電動作）状態への復帰をゲスト仮想マシン１２０に指示する。そして、仮想マシンマネージャ１１８は「運用モード」に戻る。

図８を参照して、「ユーザ切替モード」時の処理を説明する。以下では、ユーザＢの使用環境を再現する場合について説明する。
仮想マシンマネージャ１１８は、ＭＥＭ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２２Ｂと、クライアントコンピュータ１００にあるＭＥＭ−ＣＯＭファイル４４１とを結合したデータを生成する。ゲストメモリコントローラ１１９は、生成されたデータをゲスト仮想マシン１２０に割り当てられたメモリ２０２Ｃに配置（リストア）する。また、ＳＹＳ−ＵＳＥＲ−ＮＵＬＬファイル４０３としてＳＹＳ−ＵＳＥＲ−Ｂファイル２２１Ｂが用いられる。リストア終了後、仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１にドメインのＳ０（復帰）を指示して、ゲストＯＳを復帰させる。

ログイン中に画面が変わって、ユーザＢのデスクトップ環境が表示された後、ユーザＢは、作業を開始できる。

コンピュータが運用モードで起動してからのユーザの切替の動作を、図９〜図１２のシーケンス図を参照して説明する。

図９において、クライアントコンピュータ１００の電源がオンされると、ハイパーバイザ１０１が実行される。ハイパーバイザ１０１は、ＶＭ制御ドメインＯＳ１１１を起動する（１．１）。制御ドメインＯＳ１１１は、仮想マシンマネージャ１１８を起動する。仮想マシンマネージャ１１８は、ゲストメモリコントローラ１１９を起動する（１．１．１）。仮想マシンマネージャ１１８は、基本仮想ディスクファイル３０１およびシステム差分仮想ディスクファイル３０２をストレージ１３１から参照し、基本仮想ディスクファイル３０１およびシステム差分仮想ディスクファイル３０２から構成される仮想ディスクを制御ドメインＯＳ１１１に設定する（１．１．１．２）。仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１に仮想マシンを実行するためのドメインの生成を指示する（１．１．１．３）。ハイパーバイザ１０１は、ドメインを生成する（１．１．１．３．１）。

仮想マシンマネージャ１１８は、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６を起動する（１．１．１．４）。仮想マシンマネージャ１１８は、ゲストメモリコントローラ１１９にメモリ２０２に共通データのリストアを指示する。ゲストメモリコントローラ１１９は、ハイパーバイザ１０１が管理する、メモリ１１９の物理アドレスと仮想マシンで管理される仮想メモリの論理アドレスとの変換テーブルの論理アドレスに対して、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１の保存時と同じ論理アドレスをマッピングする（１．１．１．５．１）。ゲストメモリコントローラ１１９は、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１に基づいて、メモリ２０２にデータを格納する（１．１．１．５．２）。

仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１にＳ０状態への復帰を指示する（１．１．１．６）。ハイパーバイザ１０１は、ゲストＯＳ１２１に対してＳ０状態への復帰を指示する（１．１．１．６．１）。ゲストＯＳ１２１は、Ｓ０状態への復帰処理を開始する（１．１．１．６．１．１）。管理エージェント１２３は、ゲストＯＳがＳ３状態に復帰したら、仮想マシンマネージャ１１８に復帰処理が完了したことを通知する（１．１．１．６．１．１．１）。ゲストＯＳ１２１は、ストレージ１３１にアクセスする場合、ＶＭ制御ドメインＯＳ１１１上のバックエンドドライバ１１２にアクセス要求を発行する（１．１．１．６．１．１．２）。ここまでの説明した処理によって、コンピュータは、図６に示す状態になる。

図１０において、オペレータがログインすると（２）、ゲストＯＳ１２１がユーザ認証を行う（２．１）ゲストＯＳ１２１は、ログインイベントを受信した旨を管理エージェント１２３に通知する（２．１．１）。管理エージェント１２３は、ゲストＯＳ１２１にＳ３状態への移行を要求する（３）。ゲストＯＳ１２１のＯＳＰＭは、パススルーしている各種I/OデバイスとＩ／Ｏエミュレータ１１６に対して、デバイスのＤ３状態への移行を指示する（３．１）。

ゲストＯＳ１２１のＯＳＰＭは、全てのデバイスが停止状態になったことを確認すると、仮想ＢＩＯＳに対して、システムをＳ３状態に移行するようＩ／Ｏを出力する。ゲストＯＳ１２１からのＩ／Ｏへの出力は、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６によって捕捉される（３．２）。Ｉ／Ｏエミュレータ１１６は、ハイパーバイザ１０１に対して、ゲストＯＳ１２１が稼働しているドメインをＳ３状態に移行するように指示する(３．２．１)。

仮想マシンマネージャ１１８は、ドメインの状態を取得する（４）。ドメインがＳ３状態に移行したら、仮想マシンマネージャ１１８は、ゲストＯＳが稼働していた仮想マシンに割り当てられていたメモリの記憶領域に格納されていたデータの保存をゲストメモリコントローラに指示する（５）。先に図７を参照して説明したように、ゲストメモリコントローラは、仮想マシンに割り当てられていたメモリの記憶領域に格納されていたデータと、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１が示すデータとの差分を抽出する（５．１）。抽出された差分データと、差分データの格納位置とを示す差分情報を例えばＮＡＳ２２０に格納する（５．２）。

仮想マシンマネージャ１１８は、ドメインの終了をハイパーバイザ１０１に指示する（６）。ハイパーバイザ１０１は、ドメインを終了させる(６．１)。仮想マシンマネージャ１１８は、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６を終了させる（７)。

図１１において、仮想マシンマネージャ１１８は、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１およびログインユーザに対応するＭＥＭ−ＵＳＥＲファイルを用いてメモリ内のデータのリストアを行うようにゲストメモリコントローラに指示する（８）。

仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１に仮想マシンを実行するためのドメインの生成を指示する（９）。ハイパーバイザ１０１は、ドメインを生成する（９．１）。

先に図８を用いて説明したように、仮想マシンマネージャ１１８は、基本仮想ディスクファイル３０１、システム差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＤＩＦＦ）３０２、およびユーザ差分仮想ディスクファイル（ＳＹＳ−ＵＳＥＲファイル）３０３に基づいてゲスト仮想マシンを実行するための仮想ディスクをハイパーバイザに設定し、ゲスト仮想マシンを起動させる（１０）。仮想マシンマネージャ１１８は、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６を起動する（１１）。

ゲストメモリコントローラ１１９は、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１とログインユーザに対応するＭＥＭ−ＵＳＥＲファイルとの読み出し要求をＶＭ制御ドメインＯＳ１１１に発行する（８．１）。ゲストメモリコントローラは、ハイパーバイザ１０１が管理する、メモリの物理アドレスと仮想マシンで管理される仮想メモリの論理アドレスとの変換テーブルの論理アドレスに対して、ＭＥＭ−ＣＯＭファイルの保存時と同じ論理アドレスをマッピングする（８．２）。ゲストメモリコントローラは、ＭＥＭ−ＣＯＭファイル４１１およびＭＥＭ−ＵＳＥＲファイルに基づいて、メモリ２０２にデータを格納する（８．３）。

仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１にオペレーティングシステムのＳ０状態への復帰を指示する（１２）。ハイパーバイザ１０１は、ゲストＯＳ１２１に対してＳ０状態への復帰を指示する（１２．１）。ゲストＯＳ１２１は、Ｓ０状態への復帰処理を開始する（１２．１．１）。管理エージェント１２３は、ゲストＯＳ１２１がＳ３状態に復帰したら、仮想マシンマネージャ１１８に復帰処理が完了したことを通知する（１２．１．１．１）。

図１２において、Ｓ０状態に復帰すると、オペレータが操作を開始する(１３)。ゲストＯＳは、ストレージにアクセスする場合、ＶＭ制御ドメインＯＳ１１１上のバックエンドドライバにアクセス要求を発行する（１３．１）。

オペレータがログアウトの操作を行うと（１４）、ゲストＯＳ１２１がログアウトイベントを管理エージェント１２３に送信する。管理エージェント１２３は、ログアウトイベントを受信した旨を仮想マシンマネージャ１１８に通知する。

管理エージェント１２３は、ゲストＯＳにＳ３状態への移行を要求する（１５）。ゲストＯＳは、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６に対して、デバイスのＤ３状態への移行を指示する（１５．１）。

ゲストＯＳ１２１は、全てのデバイスが停止状態になったことを確認すると、仮想ＢＩＯＳに対して、システムをＳ３状態に移行するようＩ／Ｏを出力する。ゲストＯＳからのＩ／Ｏへの出力は、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６によって補足される（１５．２）。Ｉ／Ｏエミュレータ１１６は、ハイパーバイザ１０１に対して、ゲストＯＳが稼働しているドメイン（ゲスト仮想マシン）をＳ３状態に移行するように指示する(１５．２．１)。

仮想マシンマネージャ１１８は、ドメインの状態を取得する（１６）。ドメインがＳ３状態に移行したら、仮想マシンマネージャ１１８は、ゲストＯＳ１２１が稼働していた仮想マシンに割り当てられていたメモリの記憶領域に格納されていたデータの保存をゲストメモリコントローラに指示する（１７）。ゲストメモリコントローラ１１９は、仮想マシンに割り当てられていたメモリの記憶領域に格納されていたデータとと、ＭＥＭ−ＣＯＭファイルが示すデータとの差分を抽出する（１７．１）。抽出された差分データに基づいて、ＭＥＭ−ＵＳＥＲファイルを更新する（１７．２）。

仮想マシンマネージャ１１８は、ハイパーバイザ１０１にドメインの終了を指示する（１８）。ハイパーバイザ１０１は、仮想マシンマネージャ１１８からの指示に応じて、ドメインを終了する（１８．１）。そして、仮想マシンマネージャ１１８は、Ｉ／Ｏエミュレータ１１６を終了する（１９）。

次に、図１３のフローチャートを参照して運用モード時の管理エージェント１２３の動作を説明する。

管理エージェント１２３は、ゲストＯＳからのイベントを待っている（ステップＢ９０１）。イベントを受信したら、管理エージェント１２３は、ログインイベントであるかを判定する（ステップＢ９０２）。ログインイベントであると判定した場合（ステップＢ９０２のＹｅｓ）、管理エージェント１２３は、ログインイベントを受信した旨を仮想マシンマネージャ１１８に通知する（ステップＢ９０５）。ログインイベントでは無いと判定した場合（ステップＢ９０２のＮｏ）、管理エージェント１２３は、ログアウトイベントであるかを判定する（ステップＢ９０３）。ログアウトイベントであると判定した場合（ステップＢ９０３のＹｅｓ）、管理エージェント１２３は、ログアウトイベントを受信した旨を仮想マシンマネージャ１１８に通知する（ステップＢ９０６）。ログアウトイベントでは無いと判定した場合（ステップＢ９０３のＮｏ）、管理エージェント１２３は、デスクトップ環境の保存指示ベントであるかを判定する（ステップＢ９０４）。デスクトップ環境の保存指示イベントであると判定した場合（ステップＢ９０４のＹｅｓ）、管理エージェント１２３は、デスクトップ環境の保存指示イベントを受信した旨を仮想マシンマネージャ１１８に通知する（ステップＢ９０７）。ステップＢ９０５、Ｂ９０６、Ｂ９０７の後、管理エージェント１２３は、オペレーティングシステムのＯＳＰＭにＳ３状態への移行を要求する（ステップＢ９０８）。オペレーティングシステムは、各デバイスをＤ３状態に遷移させ、ＡＣＰＩのＩ／ＯにＳ３状態を設定する（ステップＢ９０９）。

図１４は、メモリの差分データの作成を説明するための図である。ゲスト仮想マシンが１つ（制御ドメインＯＳ１１１は除く）である場合には、ゲスト仮想マシンの使用するメモリ領域は、セットアップ時と同等になる。ハイパーバイザ１０１には、分断されたメモリ領域のブロックのマッピング情報（物理アドレスとサイズ）を有する。マッピング情報は、ユーザログイン後の状態もセットアップ時と同じであるため、差分をとることができる。通常、ゲストＯＳが固定で使用するメモリの記憶領域とアプリケーションが動的に使用するメモリ記憶領域とがある。固定で使用される記憶領域は内容の変化がないことが多い。したがって、それらの領域のセットアップ時の差分を取ることによって、保存するメモリ量が減少する。

上記実施形態によれば、ゲスト仮想マシン内で動作するゲストＯＳにログアウトが要求された場合に、ゲストＯＳに通常状態からスリープ状態への移行を要求し、ゲストＯＳがスリープ状態に移行した場合に、ゲストＯＳが使用するメモリの記憶領域内のデータを示すメモリイメージファイルを作成し、ゲスト仮想マシンの起動が要求された場合に、メモリイメージファイルの作成時の仮想マシンに割り当てられていた記憶装置の記憶領域内のデータを示すディスクイメージファイルをハイパーバイザに設定し、メモリイメージファイルに基づいて、仮想マシンに割り当てられたメモリの第２の記憶領域に第１の記憶領域に格納されていたデータを復元し、第２の記憶領域にデータが復元された場合、オペレーティングシステムをスリープ状態から通常状態へ復帰させることをハイパーバイザに要求することで、ゲスト仮想マシンの起動時やログインユーザの切り替え時に、ゲスト仮想マシンが使用できるようになるまでに待つ時間を短縮することが可能になります。

上記は、作業中のユーザデータ、環境を保存するようにしているが、保存せずに、セットアップ時に保存したディスクイメージとメモリデータにいつもリストアすることで、ゲスト仮想マシンの状態をいつも一定に保つことができる。

学校や教育用のクライアントコンピュータや、不特定者が使用するコンピュータなどデータを保存したくない利用の場合に、再起動なしに、戻すことが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…クライアントコンピュータ、１０１…ハイパーバイザ、１０２…メモリ、１０３…Ｉ／Ｏマネージャ、１０４…メモリマネージャ、１０５…スケジューラ、１１０…仮想マシン制御ドメイン、１１１…制御ドメインＯＳ、１１２…バックエンドドライバ、１１７…仮想ＡＣＰＩ、１１８…仮想マシンマネージャ、１２０…ゲスト仮想マシン、１２１…ゲストＯＳ、１２３…ゲスト仮想マシン管理エージェントプログラム。

Claims (10)

1. メモリと、ハイパーバイザ上で動作する仮想マシンの動作環境を制御する制御手段とを具備し、
   前記制御手段は、
   前記仮想マシン内のオペレーティングシステムに対するログアウト要求に応答して、前記仮想マシンを稼働状態からスリープ状態に移行させる変更手段と、
   前記オペレーティングシステムによって使用されていた前記メモリの内容を示す第１のイメージデータを、前記オペレーティングシステムにログオンしていた第１のユーザに対応する動作環境として不揮発性記憶装置に保存する保存手段と、
   前記オペレーティングシステムを使用するユーザを前記第１のユーザから第２のユーザに切り替える要求が発生した場合、前記メモリの内容を、前記不揮発性記憶装置に格納されている、前記第２のユーザに対応する第２の動作環境を示す第２のイメージデータに基づく内容に復元する復元手段と、
   前記メモリの内容が前記第２のイメージデータに基づく内容に復元された後に、前記仮想マシンを復帰させる手段と
   を具備する情報処理装置。
2. 前記第１のイメージデータは、基本イメージデータと、前記基本イメージデータが示す内容に対するデータの変更箇所と変更データとを示す差分情報を含む差分イメージファイルとを含み、
   前記保存手段は、前記第１のイメージデータの保存時に、前記差分イメージファイルを更新する
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記変更手段は、前記第２の動作環境の稼働時に、前記仮想マシン内のオペレーティングシステムに対するログアウト要求に応答して、前記仮想マシンを稼働状態からスリープ状態に移行させ、
   前記保存手段は、前記オペレーティングシステムによって使用されていた前記メモリの内容を示す前記第２のイメージデータを、前記第２のユーザに対応する動作環境として前記不揮発性記憶装置に保存する、
   請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記第２のイメージデータは、前記基本イメージデータと、前記基本イメージデータが示す内容に対するデータの変更箇所と変更データとを示す差分情報を含む第２の差分イメージデータとを含み、
   前記保存手段は、前記第２のイメージデータの保存時に、前記第２の差分イメージデータを更新する
   請求項３に記載の情報処理装置。
5. 記憶装置と、
   前記仮想マシンがスリープ状態に移行した場合に、前記記憶装置に格納され前記仮想マシンを実行するためのストレージデータの内容を示す第１のストレージイメージデータを、前記オペレーティングシステムにログオンしていた第１のユーザに対応する動作環境として前記不揮発性記憶装置に保存する第２の保存手段と、
   前記オペレーティングシステムを使用するユーザを前記第１のユーザから前記第２のユーザに切り替える要求が発生した場合、前記不揮発性記憶装置に格納されている、前記第２のユーザに対応する動作環境を示す第２のストレージイメージデータを前記記憶装置に復元する第２の復元手段と
   を更に具備する請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記第１のストレージイメージデータは、基本仮想ストレージファイルと、前記基本仮想ストレージファイルが示す内容に対するデータの変更箇所と変更データとを示す差分情報を含む差分仮想ストレージファイルとを含み、
   前記保存手段は、前記第１のストレージイメージデータの保存時に、前記差分仮想ストレージファイルを更新する
   請求項１に記載の情報処理装置。
7. 前記変更手段は、前記第２の動作環境の稼働時に、前記仮想マシン内のオペレーティングシステムに対するログアウト要求に応答して、前記仮想マシンを稼働状態からスリープ状態に移行させ、
   前記第２の保存手段は、前記ストレージデータの内容を示す前記第２のストレージイメージデータを、前記第２のユーザに対応する動作環境として前記不揮発性記憶装置に保存する、
   請求項６に記載の情報処理装置。
8. 前記第２のストレージイメージデータは、前記基本仮想ストレージファイルと、前記基本仮想ストレージファイルが示す内容に対するデータの変更箇所と変更データとを示す差分情報を含む第２の差分仮想ストレージファイルとを含み、
   前記保存手段は、前記第２のストレージイメージデータの保存時に、前記第２の差分仮想ストレージファイルを更新する
   請求項３に記載の情報処理装置。
9. 前記記憶装置と通信を行う第１のコントローラと、ネットワーク上のデバイスと通信を行う第２のコントローラと含む複数のデバイスを更に具備し、
   前記オペレーティングシステムは、前記複数のデバイスから前記第１のコントローラおよび前記第２のコントローラを除いたデバイスにパススルー・モデルでアクセスする請求項１に記載の情報処理装置。
10. メモリと、ハイパーバイザ上で動作する仮想マシンの動作環境を制御する制御手段とを具備する情報処理装置の仮想マシンの制御方法であって、
    前記制御手段によって、前記仮想マシン内のオペレーティングシステムに対するログアウト要求に応答して、前記仮想マシンを稼働状態からスリープ状態に移行させ、
    前記制御手段によって、前記オペレーティングシステムによって使用されていた前記メモリの内容を示す第１のイメージデータを、前記オペレーティングシステムにログオンしていた第１のユーザに対応する動作環境として不揮発性記憶装置に保存し、
    前記オペレーティングシステムを使用するユーザを第１のユーザから第２のユーザに切り替える要求が発生した場合、前記制御手段によって、前記メモリの内容を、前記不揮発性記憶装置に格納されている、前記第２のユーザに対応する第２の動作環境を示す第２のイメージデータに基づく内容に復元し、
    前記制御手段によって、前記メモリの内容が前記第２のイメージデータに基づく内容に復元された後に、前記仮想マシンを復帰させる
    仮想マシンの制御方法。

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