JP6814756B2 - Hypervisor, arithmetic unit - Google Patents
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Description
本発明は、ハイパーバイザ、および演算装置に関する。 The present invention relates to a hypervisor and an arithmetic unit.
近年、車両に搭載され演算を行う車載装置の重要性が増している。車載装置における演算処理は高い可用性が要求され、ある装置または装置のある部分に何らかの問題が生じた場合は別な装置または装置の他の部分で同様の処理を行うこと、いわゆるマイグレーションが求められる。その一方で車載装置が扱うデータ量が増加しており、演算能力の向上が要求されている。演算能力の向上は、従来はプロセッサの動作周波数の高速化により達成されていたが、製造プロセスの微細化速度の鈍化や微細化に伴う発熱量の増加の問題により、近年は種類の異なるCPUを組み合わせる構成が選択される傾向にある。特許文献1には、車両に搭載された車載機器を制御するために、第1の電子制御装置と第2の電子制御装置とが連携した処理を行う車両用制御システムであって、前記第1の電子制御装置と前記第2の電子制御装置とは、それぞれ、連携処理を行うための連携処理用アプリケーションプログラムを有するとともに、それら連携処理用アプリケーションプログラムを協調して実行させるためのベーシックソフトウエアとしての役割を果たす、所定の役割分担の下に協調して動作する第1OSプログラムと第2OSプログラムとをそれぞれ有しており、前記第2の電子制御装置が保有する第2OSプログラムは、分担する役割が異なる複数の中から選定されたものであり、前記第1の電子制御装置が保有する第1OSプログラムは、分担する役割を変更可能に構成され、それにより、分担する役割が異なる複数の中のいずれの第2OSプログラムとも協調した動作を行うことが可能であって、前記第1の電子制御装置は、前記第2の電子制御装置から、前記第2OSプログラムが分担する役割についての情報を取得する取得部と、前記取得部により取得した、前記第2OSプログラムが分担する役割を示す情報に基づき、当該第2OSプログラムと協調して動作することができるように、第1OSプログラムの分担する役割を決定する決定部と、を備える車両用制御システムが開示されている。
In recent years, the importance of in-vehicle devices mounted on vehicles and performing calculations has increased. High availability is required for arithmetic processing in an in-vehicle device, and when a problem occurs in a certain device or a certain part of the device, the same processing is performed in another device or another part of the device, so-called migration is required. On the other hand, the amount of data handled by in-vehicle devices is increasing, and improvement of computing power is required. Conventionally, the improvement of computing power has been achieved by increasing the operating frequency of the processor, but in recent years, different types of CPUs have been introduced due to the problem of slowing down the miniaturization speed of the manufacturing process and increasing the amount of heat generated due to miniaturization. There is a tendency for the configuration to be combined to be selected.
特許文献1に記載されている発明では、異なる種類のCPUを用いる場合にマイグレーションを実現できない。
In the invention described in
本発明の第1の態様によるハイパーバイザは、アプリケーションを実行可能な複数のオペレーティングシステムを実行可能な仮想環境を提供し複数のCPUにより動作するハイパーバイザであって、前記複数のオペレーティングシステムの稼働状態を監視する監視部と、前記稼働状態に基づき第1の前記オペレーティングシステムにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2の前記オペレーティングシステムにおいて前記第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のアプリケーションを動作させる移動管理部と、を備え、前記移動管理部は、前記第2のオペレーティングシステムを実行しているCPUの種類に基づき前記第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択する。
本発明の第2の態様によるハイパーバイザは、アプリケーションを実行可能な複数のオペレーティングシステムを実行可能な仮想環境を提供し複数のCPUにより動作するハイパーバイザであって、前記複数のオペレーティングシステムの稼働状態を監視する監視部と、前記稼働状態に基づき第1の前記オペレーティングシステムにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2の前記オペレーティングシステムにおいて前記第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のアプリケーションを動作させる移動管理部と、割り込み要求の番号と前記オペレーティングシステムの対応関係を示す割り込み対応情報と、前記割り込み対応情報に基づき前記オペレーティングシステムに対応する番号の前記割り込み要求を転送し、前記移動管理部が前記第2のアプリケーションを動作させると前記割り込み対応情報における前記第1のオペレーティングシステムを前記第2のオペレーティングシステムに書き換える割り込み転送部とを備える。
本発明の第3の態様による演算装置は、アプリケーションを実行可能な複数のオペレーティングシステムを実行可能な仮想環境を提供し複数のCPUにより動作するハイパーバイザを備える演算装置であって、前記ハイパーバイザは、前記複数のオペレーティングシステムの稼働状態を監視する監視部と、前記稼働状態に基づき第1の前記オペレーティングシステムにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2の前記オペレーティングシステムにおいて前記第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のアプリケーションを動作させる移動管理部と、を備え、前記移動管理部は、前記第2のオペレーティングシステムを実行しているCPUの種類に基づき前記第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択する。
The hypervisor according to the first aspect of the present invention is a hypervisor that provides a virtual environment capable of executing a plurality of operating systems capable of executing an application and is operated by a plurality of CPUs, and is an operating state of the plurality of operating systems. And a second application having the same function as the first application in the second operating system, instead of the monitoring unit that monitors the above and the first application running in the first operating system based on the operating state. The movement management unit includes a movement management unit that operates the second application, and the movement management unit selects a program file that realizes the second application based on the type of the CPU that is executing the second operating system.
The hypervisor according to the second aspect of the present invention is a hypervisor that provides a virtual environment capable of executing a plurality of operating systems capable of executing an application and is operated by a plurality of CPUs, and is an operating state of the plurality of operating systems. And a second application having the same function as the first application in the second operating system, instead of the monitoring unit for monitoring and the first application running in the first operating system based on the operating state. The movement management unit that operates the application of No. 2, the interrupt correspondence information indicating the correspondence relationship between the interrupt request number and the operating system, and the interrupt request of the number corresponding to the operating system based on the interrupt correspondence information are transferred. When the movement management unit operates the second application, it includes an interrupt transfer unit that rewrites the first operating system in the interrupt correspondence information to the second operating system.
The computing device according to the third aspect of the present invention is a computing device that provides a virtual environment capable of executing a plurality of operating systems capable of executing an application and includes a hypervisor that is operated by a plurality of CPUs. , The first in the second operating system, instead of the monitoring unit that monitors the operating states of the plurality of operating systems and the first application running in the first operating system based on the operating states. The movement management unit includes a movement management unit that operates a second application having the same function as the application of the above, and the movement management unit is based on the type of CPU running the second operating system. Select the program file that realizes.
本発明によれば、異なる種類のCPUを用いる場合でもマイグレーションを実現できる。 According to the present invention, migration can be realized even when different types of CPUs are used.
―第1の実施の形態―
以下、図1〜図5を参照して、本発明に係るハイパーバイザの第1の実施の形態を説明する。ソフトウエアであるハイパーバイザは様々な演算装置に実装可能であるが、本実施の形態ではハイパーバイザがECU、すなわち電子制御装置(Electronic
Control Unit)に備えられる例を説明する。
-First Embodiment-
Hereinafter, the first embodiment of the hypervisor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The hypervisor, which is software, can be mounted on various arithmetic units, but in the present embodiment, the hypervisor is an ECU, that is, an electronic control device (Electronic).
An example provided in the Control Unit) will be described.
(ECU1000の構成)
図1は本発明にかかるハイパーバイザ1100を備えるECU1000の構成図である。ECU1000は、ハードウエア層100と、ハイパーバイザ1100と、仮想環境1200とから構成される。ハードウエア層100は複数のハードウエアから構成され、ハイパーバイザ1100の機能はハードウエア層100に含まれるハードウエアにより実現される。仮想環境1200はハイパーバイザ1100によって実現される環境であり、その仮想環境1200の中でオペレーティングシステム(以下、「OS」と呼ぶ)およびアプリケーション(以下、「アプリ」と呼ぶ)が動作する。すなわち仮想環境1200もハードウエア層100に含まれるハードウエアにより実現される。
(Configuration of ECU 1000)
FIG. 1 is a configuration diagram of an
(ハードウエア層100)
ハードウエア層100は、第1CPU11と、第2CPU12と、第3CPU13と、メモリ20と、フラッシュメモリ30とを備える。第1CPU11、第2CPU12、および第3CPU13は中央演算装置であり、それぞれ独立に動作する。第1CPU11、第2CPU12、および第3CPU13は互いにハードウエア構成が異なる。たとえば実行可能な命令セット、レジスタ構成、および動作周波数の少なくとも1つが異なる。なお図1では3つのCPUを示しているが、ECU1000はハードウエア構成が異なるCPUを少なくとも2つ備えればよい。
(Hardware layer 100)
The
メモリ20は揮発性の読み書き可能な記憶領域、いわゆるRAMであり、上述した各CPUがアクセスする。メモリ20は、それぞれのCPUのみがアクセス可能な領域と全てのCPUがアクセス可能な領域である共有メモリ21とを含む。すなわち第1CPU11、第2CPU12、および第3CPU13は、共有メモリ21を介して相互に情報を授受できる。フラッシュメモリ30は不揮発性の記憶領域である。フラッシュメモリ30には、ハイパーバイザ、複数のOSおよび複数のアプリを実現するプログラムファイルが格納される。
The
(仮想環境1200)
仮想環境1200では、OSが実行され、それらのOSにおいてアプリケーションが実行される。たとえば図1に示すように仮想環境1200では、第1OS1211と、第2OS1212と、第3OS1213が実行される。第1OS1211は第1CPU11により実行され、第2OS1212は第2CPU12により実行され、第3OS1213は第3CPU13により実行される。それぞれのOSではアプリケーションを実行できる。以下では、CPUとOSの組み合わせを「環境」または「実行環境」と呼ぶ。たとえば同一のOSを用いる場合であっても実行するCPUが異なる場合は、環境が異なると判断する。
(Virtual environment 1200)
In the
(アプリのプログラムファイル)
本実施の形態ではアプリとは、ある特定の機能を発揮するコンピュータプログラムである。すなわち実現する機能が同一であれば、アプリケーションの実体、すなわちプログラムファイルが異なる場合でも同一のアプリとして扱う。すなわちアプリが同一か否かは、使用する命令コード等を考慮せずに判断する。ただし厳密には、プログラムファイルが異なる場合にはプログラムファイルを読み込んで実行されるアプリは同一ではないとする考え方もある。
(App program file)
In the present embodiment, the application is a computer program that exerts a specific function. That is, if the functions to be realized are the same, even if the substance of the application, that is, the program file is different, it is treated as the same application. That is, whether or not the applications are the same is determined without considering the instruction code to be used. However, strictly speaking, there is also the idea that if the program files are different, the apps that read the program files and are executed are not the same.
ここでアプリケーションの実体、すなわちプログラムファイルについて説明する。プログラムファイルは、「実行可能ファイル」や「バイナリデータ」とも呼ばれる。ただしプログラムファイルは人間が読めるテキストデータでもよい。プログラムファイルがテキストデータの場合は、ECU1000がインタプリタに相当する機能を有する。
Here, the substance of the application, that is, the program file will be described. Program files are also called "executable files" or "binary data". However, the program file may be text data that can be read by humans. When the program file is text data, the
プログラムファイルは、原則としてOSごと、CPUごとに用意される。すなわち実行環境が異なる場合は原則として異なるプログラムファイルを用いる必要がある。そのためあるアプリを複数のCPU、複数のOS上で実現するためには複数のプログラムファイルを用意する必要がある。ただしハードウエアが互換性を有している場合や共通の命令セットしか使用していない場合などは、1つのプログラムファイルを複数の実行環境で使用できる場合もある。 As a general rule, program files are prepared for each OS and each CPU. That is, if the execution environment is different, it is necessary to use different program files in principle. Therefore, in order to realize a certain application on a plurality of CPUs and a plurality of OSs, it is necessary to prepare a plurality of program files. However, if the hardware is compatible or if only a common instruction set is used, one program file may be used in multiple execution environments.
図2(a)および図2(b)は、後述するアプリ対応表1150の一例を示す図である。ここではまず図2(a)を参照してアプリ対応表1150を説明する。図2(a)の1行目には、画像処理アプリは、タイプC1のCPUを用いてオペレーティングシステムO1で実行するためにはプログラムファイル「bin01」を用いることが示されている。すなわち図2では、画像処理アプリを3つのCPUタイプと3つのOSの任意の組み合わせで実行するには、bin01〜bin08の8個のプログラムファイルが必要であることが示されている。換言するとbin01〜bin08の8個のプログラムファイルは、同様の機能を有するともいえる。また、タイプC2のCPUとO2の組み合わせ、およびタイプC3のCPUとO2の組み合わせでは、同一のプログラムファイル「bin05」を使用できる旨が記載されている。 2 (a) and 2 (b) are diagrams showing an example of the application correspondence table 1150 described later. Here, first, the application correspondence table 1150 will be described with reference to FIG. 2A. The first line of FIG. 2A shows that the image processing application uses the program file "bin01" to be executed by the operating system O1 using the CPU of type C1. That is, FIG. 2 shows that eight program files of bin01 to bin08 are required to execute the image processing application with any combination of the three CPU types and the three OSs. In other words, it can be said that the eight program files of bin01 to bin08 have the same function. Further, it is described that the same program file "bin05" can be used in the combination of the type C2 CPU and O2 and the combination of the type C3 CPU and O2.
なおCPUごとのCPUタイプはあらかじめ定められており、たとえばレジスタ構成や対応する命令セットなどにより決定される。たとえば動作周波数のみが異なる2つのCPUは、レジスタ構成も対応する命令セットも同一なのでCPUタイプは同一となる。 The CPU type for each CPU is predetermined, and is determined by, for example, the register configuration and the corresponding instruction set. For example, two CPUs that differ only in operating frequency have the same register configuration and the corresponding instruction set, so that the CPU types are the same.
前述のフラッシュメモリ30には、アプリを様々なOSとCPUの組み合わせで実行可能なように、1つのアプリごとに複数のプログラムファイルが格納される。本実施の形態では、特定のアプリを仮想環境1200において必要に応じて異なるOSに移動、すなわちマイグレーションさせ稼働を継続させる。本実施の形態において移動させる対象となるアプリを「管理対象アプリ」と呼ぶ。管理対象アプリは、ECU1000が主目的とする処理や機能を担うアプリである。OSを動作させるためのアプリは管理対象アプリには含まれない。
In the
なお図2(a)に示すアプリ対応表1150の例ではCPUタイプとOSの対応を網羅的に示していた。しかしECU1000においてCPUタイプごとに実行するOSが限定されている場合には、図2(b)に示すようにアプリ対応表1150には実行するCPUタイプとOSの組み合わせだけを記載してもよい。図1に戻って説明を続ける。
In the example of the application correspondence table 1150 shown in FIG. 2A, the correspondence between the CPU type and the OS is comprehensively shown. However, when the OS to be executed is limited for each CPU type in the
(ハイパーバイザ1100)
ハイパーバイザ1100は、マイクロカーネル抽象化部1110と、ハードウエア依存マイクロカーネル1170とを備える。ハイパーバイザ1100は第1CPU11、第2CPU12、および第3CPU13が協力して実行する。換言するとハイパーバイザ1100が提供する機能は3つのCPUがそれぞれ動作することにより実現される。
(Hypervisor 1100)
The
ハードウエア依存マイクロカーネル1170は、第1CPU11に対応する第1ハードウエア依存マイクロカーネル(以下、「第1HDM」と呼ぶ)1171と、第2CPU12に対応する第2ハードウエア依存マイクロカーネル(以下、「第2HDM」と呼ぶ)1172と、第3CPU13に対応する第3ハードウエア依存マイクロカーネル(以下、「第3HDM」と呼ぶ)1173とを備える。
The hardware-dependent microkernel 1170 includes a first hardware-dependent microkernel (hereinafter, referred to as “first HDM”) 1171 corresponding to the
第1HDM1171は、第1CPU11がハイパーバイザ1100の機能を実現するためにのソフトウエアである。たとえば第1HDM1171は、ハイパーバイザ1100が発行する実行命令を第1CPU11が実行可能な命令に書き換える。第2HDM1172は、第2CPU12がハイパーバイザ1100の機能を実現するためにのソフトウエアである。第3HDM1173は、第3CPU13がハイパーバイザ1100の機能を実現するためのソフトウエアである。
The first HDM1171 is software for the
第1HDM1171、第2HDM1172、および第3HDM1173の相互の通信により、ハイパーバイザ1100は仮想環境1200を構築する。仮想環境1200では任意の数のOSが実行され、OS上ではアプリケーションが実行される。すなわちこれらのOSおよびアプリケーションは、いずれかのCPUにより実行される。1つのCPUが実行するOSおよびアプリケーションの数は任意である。
The
マイクロカーネル抽象化部1110は、アプリ移動管理部1120と、監視部1160と、割り込み転送部1140とを備える。マイクロカーネル抽象化部1110は、管理対象アプリが現在どの環境で動作しているかを示す情報を共有メモリ21に保存する。割り込み転送部1140は、ハードウエア依存の割り込み要求信号(Interrupt ReQuest、以下「IRQ」と呼ぶ)を管理する割り込み対応表1141を有する。IRQは種類を判別するために番号が付されており、たとえばIRQ1〜IRQ15が存在する。割り込み対応表1141は、たとえばIRQ0〜IRQ15のそれぞれについて、仮想環境1200のいずれのOSに転送するかを示すものである。
The microkernel abstraction unit 1110 includes an application
図3は割り込み対応表1141の一例を示す図である。図3(a)はある状態における割り込み対応表1141の一例を示す図であり、図3(b)は後述する処理により書き換えられた後の割り込み対応表1141を示す図である。図3に示すように割り込み対応表1141は、0〜15のIRQ番号と、それぞれのIRQ番号に対応する転送先のOSの名称が格納される。なお図3に示す例では全てのIRQにいずれかのOSが割り当てられているが、割り当て対象が存在しないIRQ番号があってもよい。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the interrupt correspondence table 1141. FIG. 3A is a diagram showing an example of the interrupt correspondence table 1141 in a certain state, and FIG. 3B is a diagram showing the interrupt correspondence table 1141 after being rewritten by the process described later. As shown in FIG. 3, the interrupt correspondence table 1141 stores the
監視部1160は、仮想環境1200において実行されているOSおよび動作している管理対象アプリ、さらにはハードウエア層100の各CPUを対象として定期的にポーリング、すなわち動作情報の取得を行う。監視部1160は、取得した情報をアプリ移動管理部1120に出力する。監視部1160が取得する情報は、各OSにおけるCPU負荷、空きメモリ容量、管理対象アプリのメモリ使用量およびCPU使用率、ハードウエア層100のCPUが動作しているか否かなどである。
The monitoring unit 1160 periodically polls the OS running in the
アプリ移動管理部1120は、アプリ移動表1121およびアプリ対応表1150を有する。アプリ移動管理部1120は、監視部1160からポーリングにより取得した情報を受け取り、管理対象アプリを移動させるか否かを判断する。アプリ移動管理部1120は、管理対象アプリを実行しているOSが停止している場合や管理対象アプリの動作に異常がある場合に管理対象アプリを移動させると判断する。
The application
アプリ移動管理部1120はたとえば、OSを稼働させているCPUが停止している場合にOSが停止していると判断する。またアプリ移動管理部1120は、管理対象アプリのメモリ使用量が増加し続ける場合、管理対象アプリのCPU負荷が0%、または100%が所定時間以上継続する場合に管理対象アプリに異常があると判断する。そしてアプリ移動管理部1120はアプリ対応表1150を参照して移動先で実行するプログラムファイルを決定し、割り込みを転送した上で移動先で管理対象アプリを動作させる。
For example, the application
(アプリ移動表1121)
図4は、アプリ移動表1121の一例を示す図である。アプリ移動表1121は、たとえば表形式で表され、複数のレコードから構成される。各レコードは、アプリ1122、使用IRQ1123、CPU名1124、CPUタイプ1125、OS1126、移行要件1127、ランク1128、CPU負荷1129、および空きメモリ1130のフィールドを有する。アプリ移動表1121はあらかじめ作成されており、本実施の形態の範囲ではランク1128のフィールド以外は書き換えが発生しない。
(App movement table 1121)
FIG. 4 is a diagram showing an example of the application movement table 1121. The application movement table 1121 is represented in a tabular format, for example, and is composed of a plurality of records. Each record has fields for
アプリ1122のフィールドには、アプリケーションの名称が記入される。なお図2を参照して説明したように、アプリケーションは実行する環境により異なるプログラムファイルが必要になることが多い。使用IRQ1123のフィールドには、同一レコードのアプリ1122のフィールド値で特定されるアプリ(以下、「同一レコードのアプリ」と呼ぶ)が使用するIRQ番号が記入される。
The name of the application is entered in the field of the
CPU名1124のフィールドには、同一レコードのアプリを実行するCPUの名称が記入される。CPUタイプ1125のフィールドには、CPU名1124のフィールドに記入されたCPUのタイプが記入される。OS1126のフィールドには、同一レコードのアプリを実行するOSの名称が記入される。移行要件1127のフィールドには、同一レコードのアプリをCPU名1124で特定されるCPUがOS1126で特定されるOSに移動させるために必要な要件が記入される。必要な要件には、少なくとも実行するプログラムファイルの名称が含まれ、追加のリソース、たとえばタイマなどが記入されることもある。
In the field of
ランク1128のフィールドには、同一レコードのアプリを実行する適切さを示す順位が記入される。図4に示す例ではアプリ画像処理アプリは1行目から3行目の3つの組み合わせが示されているので、ランク1128には1〜3のいずれかが記入される。ただしその環境が使用できない場合、たとえばOSが動作を停止している場合などは使用不可である旨の記号、たとえば「N/A」がランク1128に記入される。ランク1128のフィールドはアプリ移動管理部1120によって適宜書き換えられる。
In the field of
CPU負荷1129のフィールドには、アプリ移動管理部1120がランク1128を決定する基準の1つであるCPU負荷、すなわちCPU使用率が記入される。空きメモリ1130のフィールドには、アプリ移動管理部1120がランク1128を決定する基準の1つである空きメモリ容量が記入される。なお図4に示す例ではアプリ移動管理部1120がランク1128を決定する基準としてCPU負荷と空きメモリの2つを記載しているが、アプリ移動管理部1120は他の項目を基準としてもよいし、基準の数は2に限定されない。以上がアプリ移動表1121の説明である。
In the field of the
(ランク1128の更新)
アプリ移動表1121のランク1128の更新は、アプリ移動管理部1120によりたとえば以下のように行われる。アプリ移動管理部1120はランク1128を更新する前に監視部1160からポーリングで得られた情報を取得する。そしてアプリ移動表1121の各レコードについて、選択基準となっているCPU負荷1129の値とそのレコードにおける環境のポーリングで得られた値、および空きメモリ1130の値とそのレコードにおける環境のポーリングで得られた値を比較して評価値を算出する。
(Updated rank 1128)
The update of
評価値の算出方法は任意であり、CPU負荷が低いほど評価値は高くなり、空きメモリ容量が多いほど評価値は高くなる。評価値はたとえば、CPU負荷により決定される0〜50の値と、空きメモリにより決定される0〜50の値を合算して0〜100の値として算出される。たとえばポーリングで得られた値が各レコードに記載され値と同一であれば、その項目の評価値は25であり、基準値から10%の増減があるたびに評価値を5増減させる。このような算出によりアプリ移動管理部1120は評価値を算出する。
The method of calculating the evaluation value is arbitrary, and the lower the CPU load, the higher the evaluation value, and the larger the free memory capacity, the higher the evaluation value. The evaluation value is calculated as a value of 0 to 100 by adding the values of 0 to 50 determined by the CPU load and the values of 0 to 50 determined by the free memory, for example. For example, if the value obtained by polling is the same as the value described in each record, the evaluation value of the item is 25, and the evaluation value is increased or decreased by 5 each time there is an increase or decrease of 10% from the reference value. The application
そしてアプリ移動管理部1120は、管理対象アプリごとに各レコードの評価値を順位付けし、その順位をランク1128のフィールドに記入する。ただし管理対象アプリを実行できないと判断する動作環境、たとえばOSが応答しない環境のレコードには、評価値にかかわらず実行不可を示す記号、たとえば「N/A」を記入する。
Then, the application
(フローチャート)
図5はマイクロカーネル抽象化部1110の動作を表すフローチャートである。マイクロカーネル抽象化部1110はECU1000に電力が供給されると図5に示す動作を開始し、電源がオフにされるまでその動作を継続する。なお図5では動作終了を示すENDが記載されていないが、ECU1000の電源がオフにされるとマイクロカーネル抽象化部1110は動作を終了する。
(flowchart)
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the microkernel abstraction unit 1110. When power is supplied to the
マイクロカーネル抽象化部1110は電源が供給されると、まずS2000ではアプリ移動管理部1120とアプリ移動表1121を初期化する。ただしアプリ移動表1121の初期化とは、全レコードのランク1128のフィールドを空白にする処理である。続くS2001ではマイクロカーネル抽象化部1110は、監視部1160を初期化し、監視部1160によりハードウエア依存マイクロカーネル1170を用いて各CPUが利用可能か否かのポーリングが行われる。なお図5には記載していないが利用可能でないCPUが存在すると判断した場合はエラー処理を行う。以下ではS2001では全CPUが利用可能であったとして説明を続ける。
When the power is supplied to the microkernel abstraction unit 1110, the application
続くS2003ではマイクロカーネル抽象化部1110は全てのOSとアプリを初期化する。初期化時に各アプリがいずれの環境で実行されるかはあらかじめ定められている。続くS2004では監視部1160がCPU、OS、管理対象アプリを対象としてポーリングを行う。S2005ではマイクロカーネル抽象化部1110は、監視部1160がS2004において取得した情報をアプリ移動管理部1120に送信する。続くS2006ではアプリ移動管理部1120は、アプリ移動表1121の全てのランク1128を前述の手法により更新するとともに、管理対象アプリの異常を検出する。管理対象アプリの異常の検出には前述のように、管理対象アプリが動作しているOSを稼働しているCPUの動作状況、管理対象アプリのメモリ使用量、および管理対象アプリのCPU負荷などが参照される。
In the following S2003, the microkernel abstraction unit 1110 initializes all OSs and applications. In which environment each application is executed at the time of initialization is predetermined. In the following S2004, the monitoring unit 1160 polls the CPU, OS, and managed application. In S2005, the microkernel abstraction unit 1110 transmits the information acquired by the monitoring unit 1160 in S2004 to the application
続くS2007ではマイクロカーネル抽象化部1110は、S2006において管理対象アプリの異常を検出したか否かを判断する。マイクロカーネル抽象化部1110は、いずれかの管理対象アプリに異常があると判断する場合はS2009に進み、全ての管理対象アプリに異常がないと判断する場合はS2008に進む。なお以下では、S2006において異常が検出された管理対象アプリを「異常が検出されたアプリ」と呼ぶ。S2008ではマイクロカーネル抽象化部1110は所定時間だけ待機してS2004に戻る。すなわちアプリに異常が検出されない間はマイクロカーネル抽象化部1110は、S2004〜S2008の処理を繰り返す。 In the following S2007, the microkernel abstraction unit 1110 determines whether or not an abnormality of the managed application is detected in S2006. The microkernel abstraction unit 1110 proceeds to S2009 when it is determined that one of the managed applications has an abnormality, and proceeds to S2008 when it is determined that there is no abnormality in all the managed applications. In the following, the managed application in which an abnormality is detected in S2006 will be referred to as an "application in which an abnormality is detected". In S2008, the microkernel abstraction unit 1110 waits for a predetermined time and returns to S2004. That is, the microkernel abstraction unit 1110 repeats the processes of S2004 to S2008 while no abnormality is detected in the application.
S2007において肯定判定されると実行されるS2009ではマイクロカーネル抽象化部1110は、アプリ移動表1121を読み込む。続くS2010ではマイクロカーネル抽象化部1110は、S2007において異常が検出された管理対象アプリを実行する他の環境、すなわち代替環境が存在するか否かを判断する。マイクロカーネル抽象化部1110は代替環境が存在すると判断する場合はS2011に進み、代替環境が存在しないと判断する場合はS2016に進む。具体的にはマイクロカーネル抽象化部1110は、アプリ移動表1121において異常が検出されたアプリが現在実行されている環境に、ランク1128がN/Aではない環境が存在するか否かを判断する。 In S2009, which is executed when a positive determination is made in S2007, the microkernel abstraction unit 1110 reads the application movement table 1121. In the following S2010, the microkernel abstraction unit 1110 determines whether or not there is another environment for executing the managed application in which the abnormality is detected in S2007, that is, an alternative environment. The microkernel abstraction unit 1110 proceeds to S2011 if it determines that an alternative environment exists, and proceeds to S2016 if it determines that an alternative environment does not exist. Specifically, the microkernel abstraction unit 1110 determines whether or not there is an environment in which the application in which the abnormality is detected in the application movement table 1121 is currently executed, in which rank 1128 is not N / A. ..
たとえばアプリ移動表1121が図4に示すものであり、画像処理アプリが第1CPU11において実行されており画像処理アプリに異常が検出された場合は、第2CPU12と第3CPU13で実行可能なのでS2010は肯定判断される。また図4に示す例において距離推定アプリが第1CPU11において実行されており、距離推定アプリに異常が検出されて第3CPU13のランクがN/Aであった場合には、他に距離推定アプリを実行可能な環境が存在しないのでS2010では否定判断がされる。
For example, the application movement table 1121 is shown in FIG. 4. When the image processing application is executed in the
S2011ではマイクロカーネル抽象化部1110は、異常が検出されたアプリの移動先の環境を決定する。具体的にはマイクロカーネル抽象化部1110は、アプリ移動表1121を参照し、異常が検出されたアプリについて記載しているレコードであって、現在実行されている環境を除くレコードにおいてランク1128が最も小さい値を有する環境を移動先として決定する。たとえばアプリ移動表1121が図4に示すものであり、画像処理アプリが第1CPU11において動作しており異常が検出された場合は、ランク1128が「2」である第3CPU13の環境が選択される。
In S2011, the microkernel abstraction unit 1110 determines the environment to which the application in which the abnormality is detected is moved. Specifically, the microkernel abstraction unit 1110 refers to the application movement table 1121, and is a record that describes the application in which an abnormality is detected, and
続くS2012ではマイクロカーネル抽象化部1110は、S2011において特定された環境における、異常が検出されたアプリのプログラムファイルを特定する。具体的にはマイクロカーネル抽象化部1110は、アプリ対応表1150を参照し、異常が検出されたアプリの名称、S2011において特定された環境のCPUタイプからプログラムファイルを特定する。ただしアプリ対応表1150が図2(a)に示すようにOSの種類ごとに異なる場合は、さらにS2011において特定された環境のOSも加味してプログラムファイルを特定する。 In the following S2012, the microkernel abstraction unit 1110 identifies the program file of the application in which the abnormality is detected in the environment specified in S2011. Specifically, the microkernel abstraction unit 1110 refers to the application correspondence table 1150 and specifies the program file from the name of the application in which the abnormality is detected and the CPU type of the environment specified in S2011. However, when the application correspondence table 1150 differs for each type of OS as shown in FIG. 2A, the program file is specified by further considering the OS of the environment specified in S2011.
続くS2013ではマイクロカーネル抽象化部1110は、S2011において決定した移動先のOSのメモリ領域に、S2012において特定したプログラムファイルを配置する。続くS2014ではマイクロカーネル抽象化部1110は、S2014において配置したアプリを初期化する。この初期化では必要に応じてタイマなども配置される。たとえばアプリ移動表1121が図4に示すものであり、画像処理アプリを第2CPU12で動作させる場合は、プログラムファイルbin05を初期化するとともにタイマBがbin05に提供される。
In the following S2013, the microkernel abstraction unit 1110 arranges the program file specified in S2012 in the memory area of the destination OS determined in S2011. In the following S2014, the microkernel abstraction unit 1110 initializes the application placed in S2014. In this initialization, a timer or the like is also arranged as needed. For example, the application movement table 1121 is shown in FIG. 4. When the image processing application is operated by the
続くS2015では割り込み転送部1140は、移動したアプリケーションにあわせてIRQの転送を行う。たとえばアプリ移動表1121が図4に示すものであり、画像処理アプリが第1CPU11の環境から第2CPU12の環境に移動した場合は、割り込み転送部1140は割り込み対応表1141を次のように書き換える。すなわち割り込み転送部1140は、割り込み対応表1141におけるIRQ1とIRQ4の転送先をO1からO2に書き換える。S2015の処理が完了するとS2008に進む。
In the following S2015, the interrupt transfer unit 1140 transfers the IRQ according to the moved application. For example, the application movement table 1121 is shown in FIG. 4, and when the image processing application moves from the environment of the
S2010において否定判断されると実行されるS2016ではマイクロカーネル抽象化部1110は、問題が検出された管理対象アプリに動作停止指令を出力してS2008に進む。なおS2016ではさらにイベントの発生、すなわち管理対象アプリに動作停止指令を出力したことを記録してもよいし、この記録にはECU1000の任意の内部状態、たとえばメモリ20のダンプ情報を加えてもよい。以上がマイクロカーネル抽象化部1110の動作を表すフローチャートの説明である。
In S2016, which is executed when a negative determination is made in S2010, the microkernel abstraction unit 1110 outputs an operation stop command to the managed application in which the problem is detected, and proceeds to S2008. In S2016, it may be recorded that an event has occurred, that is, an operation stop command has been output to the managed application, or an arbitrary internal state of the
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)ハイパーバイザ1100は、アプリケーションを実行可能な複数のオペレーティングシステムを実行可能な仮想環境1200を提供し複数のCPUにより動作する。ハイパーバイザ1100は、複数のOSの稼働状態を監視する監視部1160と、稼働状態に基づき第1のOSにおいて実行されている第1のプログラムファイルにより実現されるアプリケーションに代えて、第2のOSにおいて第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のプログラムファイルにより実現されるアプリケーションを動作させるアプリ移動管理部1120と、を備える。アプリ移動管理部1120は、第2のOSを実行しているCPUの種類に基づき第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択する。そのため、異なる種類のCPUを用いる場合でもアプリケーションの移動、すなわちマイグレーションを実現できる。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)ハイパーバイザ1100は、実現される機能、CPUの種類、およびプログラムファイルの対応関係を示すアプリ対応表1150を有する。アプリ移動管理部1120は、アプリ対応表1150を参照して第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択する。そのためハイパーバイザ1100は、マイグレーション先の環境にあわせた適切なプログラムファイルを選択できる。
(2) The
(3)アプリ対応表1150におけるCPUのタイプは、少なくともCPUの命令セット、およびレジスタ構成に基づいて分類される。CPUの命令セットおよびレジスタ構成が同一であれば同一のプログラムファイルが使用できる傾向にあるからである。 (3) CPU types in the application correspondence table 1150 are classified based on at least the instruction set of the CPU and the register configuration. This is because the same program file tends to be used if the instruction set and register configuration of the CPU are the same.
(4)ハイパーバイザ1100は、割り込み要求の番号とOSの対応関係を示す割り込み対応表1141を有する。ハイパーバイザ1100は、割り込み転送部1140を備える。割り込み転送部1140は、割り込み対応表1141に基づきOSに対応するIRQ番号の割り込み要求を転送する。また割り込み転送部1140は、アプリ移動管理部1120が第2のアプリケーションを動作させると、図3(a)から図3(b)へ変化させたように割り込み対応表1141における第1のOSを第2のOSに書き換える。そのためマイグレーションの実行とともにIRQを転送できる。
(4) The
(5)アプリ移動管理部1120は、第1のOSの動作が停止している場合、または第1のアプリケーションの動作に異常がある場合に、第1のOSにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2のOSにおいて第2のアプリケーションを動作させる。そのためOSの停止を契機としてマイグレーションを実行できる。
(5) The application
(変形例1)
上述した第1の実施の形態において、アプリ移動表1121の移行要件1127にプログラムファイルの名称が記載されていなくてもよい。上述した実施の形態では、ハイパーバイザ1100はアプリ対応表1150を有し、アプリ対応表1150を参照してプログラムファイルを選択するからである。
(Modification example 1)
In the first embodiment described above, the name of the program file may not be described in the
(変形例2)
ハイパーバイザ1100はアプリ対応表1150を備えず、アプリ移動表1121の移行要件1127を参照することで移行先のOSで実行するプログラムファイルを特定してもよい。
(Modification 2)
The
(変形例3)
ハイパーバイザ1100を実現するプログラムファイルは、記録媒体やデータ通信を通じてECU1000に提供されてもよい。
(Modification 3)
The program file that realizes the
図6は、上述したハイパーバイザ1100を実現するプログラムファイルを、記録媒体やデータ信号を通じてECU1000に提供する様子を示す図である。ECU1000は、車両に搭載されるものであり、各種プログラムを実行可能なプロセッサを有する。ECU1000は、入力装置300を介してCD−ROM304を読み込み、ハイパーバイザ1100を実現するためのプログラムファイルの情報の提供を受ける。このプログラムファイルをECU1000のプロセッサで実行することにより、ハイパーバイザ1100が実現される。
FIG. 6 is a diagram showing how a program file that realizes the
また、入力装置300は通信回線301との接続機能を有する。コンピュータ302は上記のプログラムファイル等の情報を提供するサーバーコンピュータであり、ハードディスク303などの記録媒体に情報を格納する。通信回線301は、インターネット、パソコン通信などの通信回線、あるいは専用通信回線などである。コンピュータ302はハードディスク303を使用してプログラムファイル等の情報を読み出し、通信回線301を介して入力装置300に送信する。
Further, the
すなわち、プログラムをデータ信号として搬送波を介して、通信回線301を介して送信する。そして入力装置300がECU1000に受信した信号を伝達する。このように、ハイパーバイザ1100を実現させるためのプログラムは、記録媒体やデータ信号(搬送波)などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給できる。
That is, the program is transmitted as a data signal via a carrier wave and via a
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Each of the above-described embodiments and modifications may be combined. Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1100…ハイパーバイザ
1110…マイクロカーネル抽象化部
1120…アプリ移動管理部
1121…アプリ移動表
1128…ランク
1160…監視部
1140…割り込み転送部
1141…割り込み対応表
1150…アプリ対応表
1200…仮想環境
1100 ... Hypervisor 1110 ...
Claims (7)
前記複数のオペレーティングシステムの稼働状態を監視する監視部と、
前記稼働状態に基づき第1の前記オペレーティングシステムにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2の前記オペレーティングシステムにおいて前記第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のアプリケーションを動作させる移動管理部と、を備え、
前記移動管理部は、前記第2のオペレーティングシステムを実行しているCPUの種類に基づき前記第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択するハイパーバイザ。 A hypervisor that provides a virtual environment that can execute multiple operating systems that can execute applications and is operated by multiple CPUs.
A monitoring unit that monitors the operating status of the plurality of operating systems,
A move that runs a second application having the same function as the first application in the second operating system in place of the first application running in the first operating system based on the operating state. With a management department,
The movement management unit is a hypervisor that selects a program file that realizes the second application based on the type of CPU running the second operating system.
実現される機能、CPUの種類、およびプログラムファイルの対応関係を示すプログラム対応情報を有し、
前記移動管理部は、前記プログラム対応情報を参照して前記第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択するハイパーバイザ。 The hypervisor according to claim 1.
It has program correspondence information that shows the functions to be realized, the type of CPU, and the correspondence of program files.
The movement management unit is a hypervisor that selects a program file that realizes the second application by referring to the program correspondence information.
前記プログラム対応情報における前記CPUの種類は、少なくともCPUの命令セット、およびレジスタ構成に基づいて分類されるハイパーバイザ。 The hypervisor according to claim 2.
The type of CPU in the program correspondence information is a hypervisor classified based on at least the instruction set of the CPU and the register configuration.
割り込み要求の番号と前記オペレーティングシステムの対応関係を示す割り込み対応情報を有し、
前記割り込み対応情報に基づき前記オペレーティングシステムに対応する番号の前記割り込み要求を転送し、前記移動管理部が前記第2のアプリケーションを動作させると前記割り込み対応情報における前記第1のオペレーティングシステムを前記第2のオペレーティングシステムに書き換える割り込み転送部をさらに備えるハイパーバイザ。 The hypervisor according to claim 1.
It has interrupt correspondence information indicating the correspondence between the interrupt request number and the operating system.
When the interrupt request with the number corresponding to the operating system is transferred based on the interrupt correspondence information and the movement management unit operates the second application, the first operating system in the interrupt correspondence information is referred to as the second. A hypervisor with an interrupt transfer section that rewrites to the operating system of.
前記移動管理部は、前記第1のオペレーティングシステムの動作が停止している場合、または前記第1のアプリケーションの動作に異常がある場合に、前記第1のオペレーティングシステムにおいて実行されている前記第1のアプリケーションに代えて、前記第2のオペレーティングシステムにおいて前記第2のアプリケーションを動作させるハイパーバイザ。 The hypervisor according to claim 1.
The movement management unit is executed in the first operating system when the operation of the first operating system is stopped or when there is an abnormality in the operation of the first application. A hypervisor that runs the second application in the second operating system in place of the application.
前記複数のオペレーティングシステムの稼働状態を監視する監視部と、
前記稼働状態に基づき第1の前記オペレーティングシステムにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2の前記オペレーティングシステムにおいて前記第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のアプリケーションを動作させる移動管理部と、
割り込み要求の番号と前記オペレーティングシステムの対応関係を示す割り込み対応情報と、
前記割り込み対応情報に基づき前記オペレーティングシステムに対応する番号の前記割り込み要求を転送し、前記移動管理部が前記第2のアプリケーションを動作させると前記割り込み対応情報における前記第1のオペレーティングシステムを前記第2のオペレーティングシステムに書き換える割り込み転送部とを備えるハイパーバイザ。 A hypervisor that provides a virtual environment that can execute multiple operating systems that can execute applications and is operated by multiple CPUs.
A monitoring unit that monitors the operating status of the plurality of operating systems,
A move that runs a second application that has the same functions as the first application in the second operating system in place of the first application running in the first operating system based on the operating state. With the management department
Interrupt support information indicating the correspondence between the interrupt request number and the operating system, and
When the interrupt request with the number corresponding to the operating system is transferred based on the interrupt correspondence information and the movement management unit operates the second application, the first operating system in the interrupt correspondence information is referred to as the second. Hypervisor with an interrupt transfer section that rewrites to the operating system of.
前記ハイパーバイザは、
前記複数のオペレーティングシステムの稼働状態を監視する監視部と、
前記稼働状態に基づき第1の前記オペレーティングシステムにおいて実行されている第1のアプリケーションに代えて、第2の前記オペレーティングシステムにおいて前記第1のアプリケーションと同様の機能を有する第2のアプリケーションを動作させる移動管理部と、を備え、
前記移動管理部は、前記第2のオペレーティングシステムを実行しているCPUの種類に基づき前記第2のアプリケーションを実現するプログラムファイルを選択する演算装置。 An arithmetic unit that provides a virtual environment that can execute multiple operating systems that can execute applications and has a hypervisor that runs on multiple CPUs.
The hypervisor
A monitoring unit that monitors the operating status of the plurality of operating systems,
A move that runs a second application that has the same functions as the first application in the second operating system in place of the first application running in the first operating system based on the operating state. With a management department,
The movement management unit is an arithmetic unit that selects a program file that realizes the second application based on the type of CPU that is executing the second operating system.
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