JP4796625B2

JP4796625B2 - 仮想化検出

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Publication number: JP4796625B2
Application number: JP2008514946A
Authority: JP
Inventors: ロスマン、マイケル; ジマー、ヴィンセント
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2011-10-19
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Description

背景
デスクトップ、サーバ、ワークステーション、もしくはノートブックコンピュータを含むコンピュータのようなプロセッサに基づくシステムにおいて、パーソナルデジタルアシスタントすなわちＰＤＡ、「スマート」携帯電話、もしくはポータブルゲームシステムのようなハンドヘルドデバイスにおいて、または、ゲームコンソールもしくはステーション、セットトップボックスその他のホームエンターテイメントデバイス等においてはプロセッサが使用される。それぞれの場合において、プロセッサは基本的な実行サイクルに基づいて作動し、一つのプロセッサパラメータはそのプロセッササイクルが発生する周波数である。この周波数は、１秒当たりのサイクル数で測定される。すなわち、ヘルツ（Ｈｚ）、またはメガヘルツ（ＭＨｚ）およびギガヘルツ（ＧＨｚ）のようなその倍数である。

いくつかの場合においては、プロセッサは多数の周波数で動作可能である。例えば、電力節約モード時には、プロセッサは、高性能モードの場合に使用される周波数よりも低い周波数の動作モードに切り替えられる。プロセッサが異なるモードで動作する異なる周波数のセットは通常、プロセッサの製造者によって特定される別個の値のセットである。

いくつかの場合においては、プロセッサ製造者は、プロセッサ上で実行されるプログラムが、プロセッサが動作するように特定された単数または複数の周波数を決定する方法を提供する。例えば、プログラムは、プロセッサをモデル番号に戻す命令を実行し、そのプログラムはそれに基づいて、ストアされたテーブルにアクセスすることで、プロセッサが動作する単数または複数の対応周波数を決定する。

プロセッサに基づくシステムはまた、リアルタイムクロックを与える。かかるシステム上で実行されるプログラムはリアルタイムクロックへアクセスし、それを使用して、例えばリアルタイムクロックによって測定された所定時間の間プログラムをサスペンドすることにより、プログラム実行中のリアルタイム期間をプログラム上で決定する。

仮想化は、ハードウェアおよびソフトウェア、または場合によってはソフトウェアのみの仮想化をサポートするプロセッサに基づくホストマシンが、ホストのアブストラクションを表すことを可能にする技術である。その結果、ホストマシンの基礎をなすハードウェアが一つ以上の独立して動作する仮想マシンとして見える。したがって、各仮想マシンは内蔵プラットフォームとして機能する。よくあることだが、仮想化技術が使用されて、複数のゲストオペレーティングシステムおよび／または他のゲストソフトウェアは、現実には物理的に同じハードウェアプラットフォーム上での実行であっても、見かけ上同時にかつ見かけ上独立して複数の仮想マシン上で共存かつ実行することができる。仮想マシンは、ホストマシンのハードウェアを擬態し、または、異なるハードウェアアブストラクション全体を代替的に表す。

仮想化システムは、仮想マシンで動作するゲストソフトウェアに、一セットのリソース（例えば、プロセッサ、メモリ、ＩＯデバイス）を与え、物理ホストマシンのコンポーネントのいくつかまたは全てを仮想マシンにマッピングし、または、完全な仮想コンポーネントを生成することができる。このため、仮想化システムは「仮想ベアマシン」インターフェイスをゲストソフトウェアに与えるともいえる。

いくつかの実施例においては、仮想化システムは、ホストマシンを制御する仮想マシンモニタ（ｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒ（ＶＭＭ））を含む。ＶＭＭは、仮想マシン（ｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅ（ＶＭ））で動作するゲストソフトウェアに、プロセッサ、メモリおよびＩＯデバイスのような一セットのリソースを与える。ＶＭＭは、物理ホストマシンのコンポーネントのいくつかまたは全てを仮想マシンにマッピングして、ＶＭＭ内のソフトウェアでエミュレートされる完全仮想化コンポーネントを生成する。完全仮想化コンポーネントは仮想マシン（例えば仮想ＩＯデバイス）に含まれる。ＶＭＭは、ハードウェア仮想化アーキテクチャ内のファシリティ（ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ）を使用して仮想マシンへサービスを与え、ホストマシン上で実行される複数の仮想マシンからのおよびそれらの間の保護を与える。

図１は、仮想マシン環境１００の一実施例を示す。本実施例においては、プロセッサに基づくプラットフォーム１１６がＶＭＭ１１２を実行する。ＶＭＭは、典型的にはソフトウェアに実装されるが、仮想ベアマシンインターフェイスをより高レベルのソフトウェアに対してエミュレートおよびエクスポートする。かかる高レベルソフトウェアは、標準ＯＳ、リアルタイムＯＳを含むか、または、限られたオペレーティングシステム機能性を備えた必要最低限の環境でもよく、いくつかの実施例において標準ＯＳで典型的に利用可能なＯＳファシリティを含まなくてもよい。その代わりに、例えば、ＶＭＭ１１２は他のＶＭＭ内で実行されるか、または、そのサービスを使用して実行されてもよい。ＶＭＭは、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアに実装されてもよく、またはいくつかの実施例においては、様々な技術の組み合わせによって実装されてもよい。

プラットフォームハードウェア１１６は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、メインフレーム、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）または「スマート」携帯電話のようなハンドヘルドデバイス、ポータブルコンピュータ、セットトップボックス、または他のプロセッサに基づくシステムであってよい。プラットフォームハードウェア１１６は、少なくともプロセッサ１１８およびメモリ１２０を含む。プロセッサ１１８は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ等のようなプログラム実行可能な任意のタイプのプロセッサである。プロセッサは、複数の実施例での実行のための、マイクロコード、プログラマブルロジックまたはハードコード化ロジックを含む。図１は、かかるプロセッサ１１８を一つのみ示すが、一実施例におけるシステムにおいては一つ以上のプロセッサが存在してもよい。また、プロセッサ１１８は、マルチコアを含み、マルチスレッド用サポートする等であってよい。メモリ１２０は、ハードディスク、フロッピディスク（登録商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、前記デバイスの任意の組み合わせ、または、様々な実施例においてプロセッサ１１８によって読み出し可能な任意の他のタイプのマシン媒体を含んでよい。メモリ１２０は、プログラム実行および他の方法実施例を実行するための命令および／またはデータをストアする。

ＶＭＭ１１２は、ゲストソフトウェアに対して一つ以上の仮想マシンのアブストラクションを与える。そのアブストラクションは、様々なゲストに対して同じまたは異なるアブストラクションを与える。図１は、２つの仮想マシン１０２および１１４を示す。各仮想マシン上で実行されるゲストソフトウェア１０３および１１３のようなゲストソフトウェアは、ゲストＯＳ１０４または１０６のようなゲストＯＳ、および様々なゲストソフトウェアアプリケーション１０８および１１０を含む。ゲストソフトウェア１０３および１１３は、ゲストソフトウェア１０３および１１３が実行されて他の機能が実行される仮想マシン内の物理リソース（例えばプロセッサレジスタ、メモリ、およびＩ／Ｏデバイス）にアクセスする。例えば、ゲストソフトウェア１０３および１１３は、仮想マシン１０２および１１４において与えられるプロセッサのアーキテクチャおよびプラットフォームに応じて、全てのレジスタ、キャッシュ、ストラクチャ、Ｉ／Ｏデバイス、メモリ等に対してアクセスすることが予測される。

他の実施例においては、プロセッサ１１８は、仮想マシン制御ストラクチャ（ｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＶＭＣＳ））１２４にストアされたデータに応じて仮想マシン１０２および１１４の動作を制御する。ＶＭＣＳ１２４は、ゲストソフトウェア１０３および１１３の状態、ＶＭＭ１１２の状態、ＶＭＭ１１２がゲストソフトウェア１０３および１１３の動作をどのように制御したいのかを示す実行制御情報、ＶＭＭ１１２と仮想マシンとの間の制御移行等を含むストラクチャである。プロセッサ１１８は、ＶＭＣＳ１２４から情報を読み出して仮想マシンの実行環境を決定し、その振る舞い（ｂｅｈａｖｉｏｒ）を制約する。一実施例において、ＶＭＣＳ１２４はメモリ１２０にストアされる。いくつかの実施例において、複数のＶＭＣＳストラクチャが使用されて複数の仮想マシンがサポートされる。

ゲストソフトウェア（例えば、１０３、ゲストＯＳ１０４およびアプリケーション１０８を含む）がアクセス可能なリソースは、「特権」または「非特権」のいずれかに分類される。特権リソースに対しては、ＶＭＭ１１２は、ゲストソフトウェアが望む機能性を容易にする一方で、こうした特権リソースへの究極的な制御を維持する。さらに、各ゲストソフトウェア１０３および１１３は、例外（例えばページフォールト、一般保護例外等）、割り込み（例えばハードウェア割り込み、ソフトウェア割り込み）、およびプラットフォームイベント（例えば初期化（ＩＮＩＴ）およびシステム管理割り込み（ＳＭＩ））のような様々なプラットフォームを取り扱うことを予測する。これらのプラットフォームイベントのいくつかは、「特権」となっている。というのは、それらはＶＭＭ１１２によって取り扱われて仮想マシン１０２および１１４の適正な動作を確保し、かつ、ゲストソフトウェアからおよびゲストソフトウェア間を保護する必要があるからである。ゲストオペレーティングシステムおよびゲストアプリケーションはいずれも特権リソースへのアクセスを試行し、いずれも特権イベントを引き起こすかまたは経験する。ここでは、特権プラットフォームイベントおよび特権リソースへのアクセス試行は集合的に、「特権イベント」または「仮想化イベント」と称する。

前述のおよび図１に図示するような実施例における仮想マシン環境の動作は、図２に示す処理によって表される。図２は、ゲストソフトウェアで発生する特権イベントを処理する実施例でのＶＭ環境の動作、および、ゲストソフトウェアにより非特権イベントを処理する実施例の動作を示す。図２は、図１で示したような環境で発生する全てのコンポーネントまたは全ての動作を示すわけではない。これは単に提示の明確化を目的とする。小さなセットのコンポーネントおよび少数の所定動作を図２に示す一方で、一実施例でのＶＭ環境は、多くの他のコンポーネントを含み、多くの他の動作がかかる実施例において生じる。

図２は、図１において前述した、仮想マシンアブストラクション１０２、およびプラットフォームハードウェア１１６上で実行されるゲストソフトウェア１０３の動作の一つのセットの例を示す。動作は、システム内（例えば、ＶＭＭ１１２内、ゲストソフトウェア１０３内等のような）のどこでそれが発生するのかを示すブロック内に示す。前述したＶＭ環境における他のコンポーネントに加えて、ＶＭアブストラクション１０２は、ゲストソフトウェア１０３のための仮想マシン状態および他の状態情報を２１２においてストアする。また、多くの例のうちの２つを挙げるとすれば、仮想ネットワーク接続、または一般的なレジスタのセットのような他のリソースをゲストに与える。もちろん現実には、ＶＭ状態、ゲスト状態、または他のＶＭリソースを実装する物理リソースは、ＶＭが実行されるプラットフォームハードウェア１１６によって与えられる。プラットフォームハードウェアは、メモリ１２０、ＶＭＣＳ１２４、およびプロセッサ１１８を含む。

２４０において、ゲストソフトウェア１０３は、非特権リソース２４２にアクセスする。非特権リソースは、ＶＭＭ１１２による制御を必要とせず、ゲストソフトウェアによって直接アクセスすることができる。ゲストソフトウェアはＶＭＭ１１２を呼び出すことなく継続するので、ゲストは、非特権リソース２４２にアクセスした後２４５において動作を継続することができる。同様に、非特権プラットフォームイベントはＶＭＭ１１２の介在なしで取り扱われる（これは図２には示されていない）。

２０５において、ゲストソフトウェア１０３は、特権リソースへのアクセスを試行し、および／または特権プラットフォームイベントを経験する。２０５においてのようにかかる特権イベントが発生すると、制御はＶＭＭ１１２へ転送される（２０７）。ゲストソフトウェアからＶＭＭ１１２への制御の転送（２０７）は、ここでは仮想マシンエグジット（ｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｅｘｉｔ）と称する。リソースアクセスを容易にするかまたは特権イベントを適切に取り扱うかした後、ＶＭＭ１１２は、２３２において制御をゲストソフトウェアに戻し、その後動作をレジュームする（２３５）。ＶＭＭ１１２からゲストソフトウェアへの制御の転送（２３２）は、仮想マシンエントリ（ｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｅｎｔｒｙ）と称する。一実施例において、ＶＭＭ１１２は、その移行をトリガする（２３０）ように特別に設計された命令、ここでは仮想マシンエントリ命令と称する、を実行することにより、仮想マシンエントリを開始する。

一実施例において、仮想マシンエグジットが発生すると、ゲストソフトウェアが使用するプロセッサ状態のコンポーネントがセーブされ（２１０）、ＶＭＭ１１２が要求するプロセッサ状態のコンポーネントがロードされ、そして、２２０において実行がＶＭＭ１１２でレジュームする。一実施例において、ゲストソフトウェアが使用するプロセッサ状態のコンポーネントはＶＭＣＳ１２４のゲスト状態領域にストアされ、ＶＭＭ１１２が要求するプロセッサ状態のコンポーネントはＶＭＣＳ１２４のモニタ状態領域にストアされる。一実施例において、ＶＭＭ１１２からゲストソフトウェアへの移行が発生すると、仮想マシンエグジットでセーブされた（および、仮想マシンエグジット処理中にＶＭＭ１１２が変更したかもしれない）プロセッサ状態のコンポーネントは、レストアされ（２２５）、２３０において仮想マシン１０２または１１４に制御が戻される。

一実施例において、ＶＭのストラクチャおよびゲストソフトウェアに対するサポートの編成は異なる。仮想化をサポートするべくホストマシン上で実行されるソフトウェアは、ＶＭＭという用語であってもそうでなくてもよい。いくつかの例では、仮想マシンサポートシステムは、ハードウェアコンポーネントすなわちサポート有しなくてもよい。さらに他の実施例では、ＶＭＭおよびゲスト全体は、図１に示すストラクチャとは異なり、実行オペレーティングシステム内で実行される。業界で知られているように、仮想マシンの他の多くの実装が可能である。

ハードウェアによってサポートされたＶＭＭは、図１および図２を参照して示す実施例において上述したようにＶＭを実装するが、ＶＭ内で実行されるプログラムは、物理マシン環境とは多くの点で区別不能な仮想化ゲストマシン環境内で与えられる。ハードウェアサポートにより、ＶＭＭは、仮想プロセッサのモデル特有レジスタといった特権リソースへのアクセスのような特別な命令をトラップして正確に取り扱い、物理プロセッサが戻すであろう値を戻すことができる。さらに、ハードウェアへの特権アクセス、例えばＩ／Ｏデバイスへの副作用を有するメモリアクセスは、実施例のハードウェアにおける仮想化サポートとともに、記載のＶＭＭおよびＶＭＣＳの動作によって、実施例において適切にシミュレーションされる。一例では、具体的には所定プラットフォームが、基礎をなすハードウェアと多くの点で類似または同一の仮想ハードウェアを表すＶＭを与える。これは、例えば、基礎を成す物理プロセッサと同じプロセッサタイプおよびモデルの仮想プロセッサ、物理マシンのバスに接続されたものと同じＩ／Ｏデバイス等を与えることによる。ゲストがプロセッサまたは他のハードウェアに対して、プラットフォームまたはプロセッサ特有の参照を行うことは次に、所定の応答に対する中間ＶＭＭおよびＶＭＣＳを経由して物理プラットフォームおよびＶＭへ渡される。よって、基礎をなす物理ハードウェアの酷似レプリカである環境がゲストに与えられる。これにより、ゲストにとって、介在する仮想化の存在を検知することは非常に困難となる。

または、ＶＭＭおよび仮想化サポートシステムは、基礎をなす物理システムとは異なるプロセッサまたはプラットフォームに基づいた環境を与えてもよい。この場合であっても、仮想化サブシステムおよびＶＭＭの入念な実装によって、仮想マシン上で実行されるプログラムが任意の直接的な方法で環境の仮想化された性質を検知することは回避される。

いくつかの場合において、プログラムが、その実行環境の仮想化された性質に気付くことは重要である。例えば、性能に左右されるプログラム（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｒｉｔｉｃａｌｐｒｏｇｒａｍ）に所定動作を行わせたいと望むプログラム製造供給者にとっては、そのプログラムが単に、最小メモリサイズまたはプロセッサ周波数のような所定の最小能力によって物理ハードウェアにインストールされていることを確証することが必要である。仮想化環境においては、ＶＭは、基礎をなすハードウェアの現実の能力を正確には反映しないかもしれないメモリサイズもしくはプロセッサ周波数、または仮想化ハードウェアの他のパラメータを報告する。さらに、ＶＭ内でのプログラム実行は一般に、ＶＭ自体の動作のみを理由にオーバヘッドを招く。このオーバヘッドは、性能に左右される所定のプログラム処理にとって望ましくない。保護されたデータを操作または表示するプログラムのような他のプログラムは、ハードウェアデバイスを認証すること、または承認されたハードウェアプラットフォーム上でのみ実行することを望む。かかるプログラムが実行されるプラットフォームが、現実には未承認プラットフォーム上で実行され、かつ、承認された物理ハードウェアプラットフォームをシミュレーションするように悪意に設計されたＶＭであった場合、プログラムが、実行されたプラットフォームが仮想化されていることを検知できなければ、かかるプログラムのセキュリティは、危険にさらされかねない。

仮想化された実施例上で実行されていることを検知するプログラムの処理を図３に示す。図３では、プロセッサの測定された動作周波数とその特定されたセットの有効動作周波数との比較処理が、一実施例において一回以上繰り返される。処理の開始（３０５）において、プロセッサが動作する有効な特定周波数のセットが取得される（３１０）。繰り返しにおいて、フローチャート中ｉはループ変数を表すが、３１５において１で開始し、３２０におけるエグジットまで所定数ｎに限定される。測定周波数と特定周波数とがｎ回比較される。わかることだが、示された基本ループと等価な、繰り返しの任意の態様が使用されてよい。いくつかの例では、ループは省略される。すなわち、ｎが１の場合である。

プロセッサ周波数の決定は、プロセッサが動作する特定周波数の決定と同様、当業界で周知である。各繰り返しにおいて、プロセッサの現実の周波数が測定され（３２５）、次に、測定値が特定された有効周波数のセットと比較される（３３０）。比較結果が評価される（３３５）。複数の比較のうちいずれかが、特定された周波数のための通常許容範囲から外れる場合、マシンは仮想マシンであり、３４０において処理は完了する。そうでない場合、ループカウンタに対して増やした値でループを繰り返す（３４５）。全てのｎテストが範囲外測定なしで完了、すなわちループが３２０においてエグジットすれば、これは３５０において、処理が物理マシン上で実行されていて仮想マシン上ではないことを示す結果を意味する。

一実施例において、仮想化は、ＩＡ−３２インテル（登録商標）アーキテクチャプラットフォーム（ＩＡ−３２）のようなインテル（登録商標）アーキテクチャプロセッサ上の内部アーキテクチャサポートおよびＶＭＭを使用して実装される。これは、ＩＡ−３２インテル（登録商標）アーキテクチャソフトウェア開発者マニュアル（ＩＡ−３２ドキュメンテーション）に記載されている。一実施例において、仮想化プロセッサと基礎をなす物理プロセッサとは両者ともＩＡ−３２プロセッサであり、プロセッサにより実行されるサイクル数、リアルタイムクロック値、およびプロセッサ判別方法の決定のような具体的な命令をサポートする。例えば、ＩＡ−３２アーキテクチャにおいては、ＲＤＴＳＣ（タイムスタンプカウンタ読み出し）命令が使用されて基本プロセッササイクルがカウントされる。ＩＡ−３２ＲＤＭＳＲ（モデル特有レジスタ（Ｍｏｄｅｌ−ＳｐｅｃｉｆｉｃＲｅｇｉｓｔｅｒ）すなわちＭＳＲからの読み出し）およびＣＰＵＩＤ命令が使用されて、プロセッサのモデル、タイプおよび識別に関する様々なパラメータが決定される。これらはＣＰＵタイプを含む。ＣＰＵタイプによってさらに、ＩＡ−３２ドキュメンテーションで特定されるテーブルから具体的なバス速度において特定される動作周波数を決定することができる。その上、プロセッサ周波数設定フィールドおよびスケーラブルバス速度フィールドのような、ＩＡ−３２ＭＳＲにおける他のフィールドがその後テーブルとともに使用されて予測プロセッサ周波数が見出される。

これらの命令、または異なるアーキテクチャにおける同等のセットが使用されて仮想化環境が検出される。かかるＩＡ−３２の一実施例において、図３の高レベルプログラムは、図４に示すＩＡ−３２アーキテクチャの特有な命令を使用するプログラムとして実装される。仮想化を検出するプログラム処理は、まず、４１０において、上記のプログラムが、当該プログラムがその上で処理を実行しようとしているプロセッサから、実行された全ての基本クロックサイクルの値Ｔｃ１を、ＲＤＴＳＣのような命令を使用して要求することによって開始される（４８０）。次に、システムのリアルタイムクロック（ＲＴＣ）がアクセスされ（４２０）、処理は、リアルタイムクロックの既知の周期（ここではｎティックと称する）の間待機またはループを行う（４２５）。次に、プログラムは、実行されたプロセッサクロックサイクルの新たな現在値Ｔｃ２を読み出す（４３０）。２つの値の差を時間で割ることによって、すなわち（Ｔｃ２−Ｔｃ１）／ｎによって、測定周波数Ｆｍが得られる（４６０）。次に４９５において、ＣＰＵＩＤまたは類似の命令を使用してプロセッサの識別情報がアクセスされる。この情報は、処理４８０によって読み出し可能な、プロセッサ内のモデル特有レジスタ（ＭＳＲ）の複数のレジスタ値のセットとして与えられる。次に、取得された値の少なくとも一つまたはそれ以上が使用されて、プロセッサの仕様の一部として公開される所定のテーブル内にインデクスがつけられ（４５０）、可能な複数の所定周波数およびそれら周波数に対する許容範囲のセットが得られる。プログラムは４５０において、測定周波数Ｆｍに近似する特定周波数Ｆｓ、および、プロセッサに許容されるドリフトまたはバリエーションという点で関連する特定の範囲すなわち許容範囲を選択する。デルタ値は、テーブルから読み出されるか、またはプロセッサに特有の他のデータから既知である。次に、ＦｓとＦｍとの差の絶対値が計算されてデルタと比較される（４８０）。その絶対値がデルタを越える場合、プログラムは仮想マシンまたは仮想化プラットフォームで実行されている（４７０）。そうでない場合、プラットフォームは非仮想化の物理プラットフォームである（４９０）。

この処理の正確さは、使用される仮想化の現実の方法にかかわらず、仮想化リアルタイムクロックが物理リアルタイムクロックと同一となるべき蓋然性に依存する。このため、４２０および４２５においてのようなリアルタイムクロックにアクセスするプログラムが仮想化環境で実行されていても、仮想化環境は、仮想化環境が所定タイプのタイムクリティカルな機能を適切に果たすべき場合には、基礎をなすシステムのリアルタイムクロックへの直接アクセスを与える必要がある。一般に、生産品質の仮想化システムは、ゲストから見えるようにリアルタイムクロックを仮想化せずに、基礎をなすシステムのリアルタイムクロックに直接的なアクセスを与えると仮定される。これによって、仮想化を検出するべく図示のように使用される、ゲスト用のリアル物理マシンへのアクセスウィンドウが与えられる。仮想マシンにおいてゲストとして実行されるプログラムが物理リアルタイムクロックにアクセスすると、上述のように、そのプログラムは、仮想マシンによって与えられる仮想プロセッサの見かけの周波数を、仮想プロセッサと同一の物理プロセッサが動作するべく特定される周波数と比較する。仮想化に伴うオーバヘッドに起因して、および、仮想環境のコンポーネントがソフトウェアでエミュレーションされることに起因して、仮想プロセッサの測定周波数は、時間にわたって変化する可能性が非常に高く、対応する物理プロセッサの動作周波数変動の通常の予測範囲外にあるのが一般的である。このため、プラットフォームの仮想化された性質が検出されるのは、通常の周波数変動外にある可動域（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）を検出することによってである。一般的には、仮想化プロセッサが、基礎をなす物理プロセッサとモデルおよび仕様が同一である場合、仮想化周波数は、特定バス速度にある物理プロセッサの現実の周波数よりも低くなる。仮想化プロセッサが、基礎をなす物理プロセッサよりも低い動作周波数を備えるプロセッサとして、例えばより遅いプロセッサのプロセッサモデル情報を与えることによって、ゲストに与えられたとしても、仮想化の基本的性質に起因する仮想化周波数の不可避なバリエーションのほとんどはそれでもなお、上述の処理によって高い確率で検出されるだろう。より高い精度を目的として処理は数回繰り返され、通常範囲外の測定周波数が見出される。

上記実施例は、ＩＡ−３２プロセッサで利用可能なタイプの高レベルアーキテクチャフィーチャ、すなわちクロックサイクルカウンタおよびリアルタイムクロックの利用可能性に基づく。しかし、図１に示す処理の一般的なフローは、特定のアーキテクチャに依存するわけではない。現在のプロセッサに基づくシステムのほとんどは、具体的詳細は図１に示すものと異なり、上記参照のＩＡ−３２命令と異なるかもしれないが、プロセッサの現実の動作周波数を測定する方法、および、プロセッサの動作の特定周波数を決定する方法を与える。したがって、当業者であれば、プロセッサの測定周波数がプロセッサの特定周波数に近似するか否かを決定する多くの代替方法が他の実施例において用いられることがわかるであろう。

いくつかの実施例は、マシンによってアクセスされるときに実施例の処理を行う命令をストアしたマシンまたはマシン読み取り可能媒体を含むソフトウェアプログラム製品またはソフトウェアとして与えられる。他の実施例においては、処理を行うためのハードウェア組み込みロジック（ｈａｒｄｗｉｒｅｄｌｏｇｉｃ）を含む特定ハードウェアコンポーネントによって、またはプログラムされたコンポーネントとカスタムハードウェアコンポーネントとの任意の組み合わせによって、処理が行われる。

上記説明においては、説明を目的として、多数の具体的詳細を記載実施例の完全な理解を与えるべく記述するが、当業者であれば、これらの具体的詳細がなくとも他の多くの実施例が行えることがわかるだろう。

上記詳細な説明のいくつかの部分は、プロセッサに基づくシステム内のデータビットに対するアルゴリズムおよび動作のシンボル表現に関して与えられる。こうしたアルゴリズムの記述および表現は、当業者が当業界において自分の仕事の内容を他者へ最も有効に伝える手段である。動作とは、複数の物理量の物理的な操作を要求する動作のことである。これらの量は、ストア、転送、結合、比較、および他の操作が可能な電気的信号、磁気的信号、光学的信号、または他の物理的信号の形態をとる。これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、数等としてみなすことは、原則的に共通使用ゆえに、便利な場合があることがわかっている。

しかし、留意すべきなのは、これらおよび同様な用語の全てが所定の物理量に関連するべきであり、これらの量に適用される便宜上のラベルに過ぎないということである。記載から明らかであるとして具体的に述べない限りは、「実行」、「処理」、「計算」、「算出」、「決定」等の用語は、プロセッサに基づくシステム、または同様の電子計算デバイスのアクションおよび処理を称する。プロセッサに基づくシステム、または同様の電子計算デバイスは、プロセッサに基づくシステムのストレージ内の物理量として表されるデータを操作して、同様に表される他のデータ、または他の情報ストレージ、伝送もしくは表示デバイスに変換する。

実施例の記載において、添付の図面が参照される。図面において、同じ番号は、いくつかの図を通じて実質的に類似するコンポーネントを記載する。他の実施例が利用されて、ストラクチャの、ロジックの、および電気的な変更がなされる。さらに、様々な実施例は異なるが、必ずしも相互排他的というわけではないことを理解すべきである。例えば、一実施例に記載される具体的なフィーチャ、ストラクチャ、または特徴は、他の実施例に含まれてもよい。

さらに、プロセッサに実装される実施例の設計は、創作から製造シミュレーションまでの様々なステージにわたる。設計を表すデータは、いくつかの方法で設計を表す。まず、シミュレーションに有用であるが、ハードウェアは、ハードウェア記述源とまたは他の機能記述言語を使用して表される。また、ロジックおよび／またはトランジスタゲートを備える回路レベルモデルが、設計プロセスのいくつかのステージにおいて製造される。さらに、いくつかのステージにおいては、ほとんどの設計は、ハードウェアモ出るの様々なデバイスの物理配置を表すデータのレベルにまで達する。従来の半導体製造技術が使用される場合においては、ハードウェアモデルを表すデータは、集積回路を製造するべく使用される異なるマスク層上の様々なフィーチャの存在または不在を特定するデータであってよい。設計の任意の表現において、データは任意の形態のマシン可読媒体にストアされる。かかる情報を伝送するべく変調または生成される光波または電波、メモリ、またはディスクのような磁気もしくは光学ストレージが、マシン可読媒体であってよい。これら媒体のいずれも、設計またはソフトウェア情報を「搬送」または「指示」する。コードまたは設計を指示または搬送する電気的搬送波が、電気信号のコピー、バッファ、または再伝送が行われる程度まで伝送されると、新たなコピーが作られる。よって、通信プロバイダまたはネットワークプロバイダは、実施例をなすまたは表す物品（搬送波）のコピーを作る。

実施例は、マシンによってアクセスされてそのマシンに請求項に記載の主題に係る処理を行わせるデータがストアされたマシン可読媒体を含むプログラム製品として与えられる。マシン可読媒体は、フロッピディスク（登録商標）、光学ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭディスク、ＤＶＤ−ＲＷディスク、ＤＶＤ＋ＲＷディスク、ＣＤ−Ｒディスク、ＣＤ−ＲＷディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスク、および光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光学カード、フラッシュメモリ、または電子的命令をストアするのに適した他のタイプの媒体／マシン可読媒体を含むが、これらに限られない。さらに、実施例はまた、プログラム製品としてダウンロードできる。このプログラムは、遠隔にあるデータ源から、要求するデバイスへ、通信リンク（例えばモデムまたはネットワーク接続）を介して搬送波または他の伝達媒体で具体化されるデータ信号によって転送される。

多くの方法が、その最も基本的な形態で記載されるが、複数の方法のいずれかに対してステップを追加または削除することができる。請求項に記載の主題の基本的範囲から逸脱せずに、記載のメッセージのいずれかに対して情報を加算また減算することができる。多くのさらなる修正および適用ができることは、当業者にとって明らかである。具体的な実施例は、請求項に記載の主題を限定するべく与えられるのではなく、それを説明するべく与えられる。請求項に記載された主題の範囲は、以下の請求項によってのみ限定され、上述の具体的な実施例によっては限定されない。

一実施例における仮想化環境の高レベルブロック図である。一実施例における仮想化環境動作の高レベルフローチャートである。一実施例における処理の高レベルフローチャートである。一実施例における処理の高レベルフローチャートである。

Claims

コンピュータが、物理プロセッサまたは仮想プロセッサの何れか一方であり、プログラムを実行しているプロセッサの動作周波数を測定する段階と、
コンピュータが、前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数の値と、前記物理プロセッサがその周波数で動作するべく特定された周波数である特定周波数の値であって、前記コンピュータのメモリに格納されている値とを比較する段階と、
コンピュータが、前記比較の結果に基づいて、前記プログラムを実行しているプロセッサが、前記物理プロセッサであるか前記仮想プロセッサであるかを決定する段階と、
を有し、
前記プログラムを実行しているプロセッサの前記動作周波数を測定する段階は、
コンピュータが、その間の時間が既知であるインターバルの間に、前記プログラムを実行しているプロセッサのクロックサイクルをカウントする段階と、
コンピュータが、前記インターバルの間にカウントされた前記クロックサイクルの個数を、前記インターバルの時間で割ることによって、前記プログラムを実行しているプロセッサの前記動作周波数を計算する段階と、
を含む、
方法。
前記比較する段階は、
コンピュータが、前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数が、前記特定周波数に対する特定の範囲内にあるか否かを決定する段階を含む、
請求項１に記載の方法。
前記プログラムを実行しているプロセッサが前記物理プロセッサであるか前記仮想プロセッサであるかを決定する段階は、
コンピュータが、
前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数が前記特定周波数に対する前記特定の範囲内にある場合に、前記プログラムを実行しているプロセッサは前記仮想プロセッサではないと決定し、
そうでない場合に、前記プログラムを実行しているプロセッサは前記仮想プロセッサであると決定する段階をさらに含む、
請求項２に記載の方法。
前記プログラムを実行しているプロセッサのクロックサイクルをカウントする段階は、
コンピュータが、前記プログラムを実行しているプロセッサの第１のサイクルカウントを取得すべく、前記プログラムを実行しているプロセッサへの命令を実行する段階と、
コンピュータが、リアルタイムクロックにアクセスして、前記インターバルの時間が経過するまで前記プログラムを待機またはループさせるべく命令を実行する段階と、
コンピュータが、前記インターバルが終了した後、前記プログラムを実行しているプロセッサの第２のサイクルカウントを取得すべく、前記プログラムを実行しているプロセッサへの命令を実行する段階と、
コンピュータが、前記第２のサイクルカウントと、前記第１のサイクルカウントとの差を算出する段階と、
を含む、
請求項3に記載の方法。
前記特定周波数を取得する段階をさらに有し、
前記特定周波数を取得する段階は、
コンピュータが、前記コンピュータのプロセッサを識別する命令を実行して、前記コンピュータのプロセッサを識別する識別情報を取得する段階と、
コンピュータが、取得した前記識別情報を用いて、前記コンピュータのプロセッサの仕様の少なくとも一部を格納するテーブルに格納された情報の中から、前記コンピュータのプロセッサの前記特定周波数を選択する段階と、
を含む、
請求項３または請求項４に記載の方法。
前記プログラムを実行しているプロセッサが前記物理プロセッサであるか前記仮想プロセッサであるかを決定する段階は、
コンピュータが、前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数と前記特定周波数との差が予め定められた閾値を超える場合に、前記プログラムを実行しているプロセッサは前記仮想プロセッサであると決定する段階を含む、
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の方法。
コンピュータに、
物理プロセッサまたは仮想プロセッサの何れか一方であり、プログラムを実行しているプロセッサの動作周波数を測定する手順と、
前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数の値と、前記物理プロセッサがその周波数で動作するべく特定された周波数である特定周波数の値であって、前記コンピュータのメモリに格納されている値とを比較する手順と、
前記比較の結果に基づいて、前記プログラムを実行しているプロセッサが前記物理プロセッサであるか前記仮想プロセッサであるかを決定する手順と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記プログラムを実行しているプロセッサの前記動作周波数を測定する手順は、
その間の時間が既知であるインターバルの間に、前記プログラムを実行しているプロセッサのクロックサイクルをカウントする手順と、
前記インターバルの間にカウントされた前記クロックサイクルの個数を、前記インターバルの時間で割ることによって、前記プログラムを実行しているプロセッサの前記動作周波数を計算する手順と、
を含む、
プログラム。
前記比較する手順は、
前記プログラムを実行しているプロセッサの前記測定された前記動作周波数が、前記特定周波数に対する特定の範囲内にあるか否かを決定する手順を含む、
請求項７に記載のプログラム。
前記プログラムを実行しているプロセッサが前記物理プロセッサであるか前記仮想プロセッサであるかを決定する手順は、
前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数が、前記特定周波数に対する前記特定の範囲内にある場合に、前記プログラムを実行しているプロセッサは前記仮想プロセッサではないと決定し、
そうでない場合に、前記プログラムを実行しているプロセッサは前記仮想プロセッサであると決定する手順をさらに含む、
請求項８に記載のプログラム。
前記プログラムを実行しているプロセッサのクロックサイクルをカウントする手順は、
前記プログラムを実行しているプロセッサの第１のサイクルカウントを取得すべく、前記プログラムを実行しているプロセッサへの命令を実行する手順と、
リアルタイムクロックにアクセスして、前記インターバルの時間が経過するまで前記プログラムを待機またはループさせるべく命令を実行する手順と、
前記インターバルが終了した後、前記プログラムを実行しているプロセッサの第２のサイクルカウントを取得すべく、前記プログラムを実行しているプロセッサへの命令を実行する手順と、
前記第２のサイクルカウントと、前記第１のサイクルカウントとの差を算出する手順と、
を含む、
請求項９に記載のプログラム。
コンピュータに、
前記特定周波数を取得する手順をさらに実行させ、
前記特定周波数を取得する手順は、
前記コンピュータのプロセッサを識別する命令を実行して、前記コンピュータのプロセッサを識別する識別情報を取得する手順と、
取得した前記識別情報を用いて、前記コンピュータのプロセッサの仕様の少なくとも一部を格納するテーブルに格納された情報の中から、前記コンピュータのプロセッサの前記特定周波数を選択する手順と、
を含む、
請求項９または請求項１０に記載のプログラム。
前記プログラムを実行しているプロセッサが前記物理プロセッサであるか前記仮想プロセッサであるかを決定する手順は、
前記プログラムを実行しているプロセッサの測定された前記動作周波数と前記特定周波数との差が予め定められた閾値を超える場合に、前記プログラムを実行しているプロセッサは前記仮想プロセッサであると決定する手順を含む、
請求項７から請求項１１までの何れか一項に記載のプログラム。
プロセッサと、ストレージとを備えるシステムであって、
前記ストレージは、請求項７から請求項１２までの何れか一項に記載のプログラムを格納し、
前記プロセッサは、前記プログラムを前記システム上で実行させる、
システム。