JPWO2013008450A1 - 仮想計算機システム、メモリ管理方法、メモリ管理プログラム、記録媒体および集積回路 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者は、前述した従来技術に基づき想定される仮想マシンの複製方式について詳細に検討した。
≪実施の形態1≫
<概要>
図1は、実施の形態1に係る仮想計算機システム1による仮想マシン複製時の様子を模式的に表した図である。
<構成>
次に、仮想計算機システム1の構成について図4〜図10を参照して説明する。
<動作>
以下、仮想計算機システム1の動作について、図11〜図19(構成は適宜図1および図9)を参照して説明する。
<メモリ分類処理>
図11は、仮想計算機システム1のメモリ分類部21によるメモリ分類処理を示すフローチャートである。
<メモリ割当処理>
図12は、仮想計算機システム1のメモリ割当処理部35によるメモリ割当処理を示すフローチャートである。
<第1メモリ処理(分類値「1」)>
図13は、仮想計算機システム1の第1メモリ処理部63による第1メモリ処理を示すフローチャートである。
<新規メモリ割当処理(分類値「5」)>
図14は、仮想計算機システム1の新規メモリ割当処理部64による新規メモリ割当処理を示すフローチャートである。
<第2メモリ処理(分類値「2」)>
図15は、仮想計算機システム1の第2メモリ処理部66による第2メモリ処理を示すフローチャートである。
<第3メモリ処理(分類値「3」)>
図17は、仮想計算機システム1の第3メモリ処理部67による第3メモリ処理を示すフローチャートである。
≪実施の形態2≫
次に、本発明の実施の形態2について、図20および図21を参照して説明する。
<概要>
実施の形態1に係る仮想計算機システム1は、メモリ分類処理のステップS14において(図11参照)、使用カウントが「0」である場合は(ステップS14・Yes)、分類値を「1」にすることとしている(ステップS15)。すなわち、仮想マシン複製前のメモリ領域の使用状態が未使用であるときでも、物理メモリ領域は解放せずに仮想マシンA10と仮想マシンB50が共用するようにしている。一方、実施の形態2に係る仮想計算機システム1Bは、メモリ分類処理において、メモリ領域の使用状態が未使用であると判別したときは、そのメモリ領域に対応する物理メモリ領域を解放するようにする。これにより、さらにメモリ使用量を削減することができる。
<構成>
仮想計算機システム1Bの構成は、仮想計算機システム1の構成と同様である。なお、仮想計算機システム1の構成と同一の構成には同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
<動作>
以下、仮想計算機システム1Bの動作について、図20および図21を参照して説明する。
≪実施の形態3≫
次に、本発明の実施の形態3について、図22〜図26を参照して説明する。
<概要>
一般に、仮想マシンにおけるアプリケーション等が論理メモリ領域を使用しなくなり、仮想OSがその論理メモリ領域を解放する(例えば、アプリケーションと論理メモリ領域とを対応付けたメモリ管理用の情報を削除する等)と、当該論理メモリ領域は、当該仮想マシンにおける未使用の論理メモリ領域を管理する空きメモリリストにつなげられる。しかしながら、当該論理メモリ領域に対応する物理メモリ領域は解放されるわけではなく、当該仮想マシンに割り当てられたままとなっている。
<構成>
次に、仮想計算機システム1Cの構成について図22を参照して説明する。
<動作>
以下、仮想計算機システム1Cの動作について、図25および図26(構成は適宜図22)を参照して説明する。
≪補足≫
以上、本発明に係る仮想計算機システムを、実施の形態に基づいて説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、以下のように変形することも可能であり、本発明は上述した実施の形態で示した通りの仮想計算機システムに限らない。
(1)実施の形態では、メモリ領域の使用状態には、アプリケーションやドライバ等により使用されているかという情報、メモリ領域に格納された情報の参照元の有無が含まれるとして説明したが、これらに限るものではない。例えば、当該メモリ領域を使用中のアプリケーション以外のアプリケーションにより利用可能であるか否かという情報を含んでもよい。
(2)実施の形態では、メモリ分類処理(図11参照)のステップS11において、当該メモリ領域についてコピー処理が必要か否かを判断するとして説明したが、次のようにしてもよい。すなわち、一の仮想マシンにのみ割り当てられる必要があるメモリ領域については、仮想マシン複製前に予め仮想マシンメモリ管理テーブル311(図7参照)の使用カウント311bに「1」、分類値311cに「0」を設定しておいてもよい。これにより、メモリ分類処理のステップS11における判断が省略できるので、処理効率を上げることができる。
(3)実施の形態では、図14のフローチャートに示すように、新規メモリ割当処理のステップS272において、新規メモリ割当処理部64は、メモリ初期化処理部65を呼び出して、獲得した物理メモリ領域を初期化するとして説明した。しかしながら、メモリ領域の割当てを受ける仮想マシンがセキュアである場合については、この初期化を行わないとしてもよい。これにより、処理の軽減化を図ることができる。例えば、割当てが行われた物理メモリ領域がもともとどの仮想マシンで使われていたかを判断し、その仮想マシンが今回割当てを受ける仮想マシンと同じである場合には、この初期化を行わないとしてもよい。
(4)実施の形態では、図19に示すように、他の仮想マシンが分類値「3」の物理メモリ領域に読出アクセスしてきた時に、仮想計算機システム1は、新たに物理メモリ領域を獲得し、獲得した物理メモリ領域に、アクセス対象の物理メモリ領域の内容をコピーする。そして、仮想計算機システム1は、当該物理メモリ領域からその内容を読み出すようにしているとして説明した。しかしながら、一の仮想マシンの書込アクセス前のメモリ領域の内容を保持している場所(例えば、ストレージ等)から、当該内容を新たに獲得した物理メモリ領域に読み込み、アクセスした他の仮想マシンが当該内容を当該物理メモリ領域から読み出すようにしてもよい。
(5)実施の形態では、図23に示すように、仮想マシン内の空きメモリ領域を管理するための管理情報として、リストを使用したが、これに限られない。空きメモリ領域を管理するための情報であって、メモリ領域を解放する際に必ず仮想OSがアクセスするものであれば、どのような形態でもよい。例えば、空きメモリ領域を管理するための管理情報は、いわゆるビットマップ方式やメモリマップ方式でもよい。アクセス制御部31は、これらの管理情報に仮想OSがアクセスしたことを検知するように構成される。
(6)実施の形態に係る仮想計算機システム1に、上記(1)〜(5)の一部または全部の変形を組み合わせて適用してもよい。
(7)以下、さらに本発明の一実施形態に係る仮想計算機システムの構成およびその変形例と各効果について説明する。
(a)本発明の一実施形態に係る仮想計算機システムは、第1の仮想マシンを複製することで1以上の第2の仮想マシンを生成する仮想計算機システムであって、前記第1の仮想マシンがアクセスし得る1以上の各メモリ領域について、前記1以上の第2の仮想マシンの生成後、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが書込アクセスをするまでは、各仮想マシンから共に読出アクセスし得るものとして管理する管理手段と、前記管理手段が管理する前記各メモリ領域について、前記書込アクセスが行われる場合には、当該書込アクセス前のメモリ内容を当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが将来アクセスするときのために保持しておく必要がない特定種メモリ領域か否かの判別を行う判別手段と、前記特定種メモリ領域への前記書込アクセスを検知する第1検知手段と、前記第1検知手段により前記書込アクセスが検知された後に、当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが当該特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることを検知する第2検知手段と、前記第2検知手段により特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることが検知された仮想マシンに対して、当該アクセスの対象として新たにメモリ領域を獲得して割当を行うメモリ割当手段とを備える。
(b)また、前記判別手段は、前記第1の仮想マシンの複製により前記1以上の第2の仮想マシンを生成する際に、当該第1の仮想マシン内で使用している各メモリ領域についての使用状況を示す情報に基づいて、前記判別を行うとしてもよい。
(c)また、各メモリ領域についての使用状況を示す前記情報は、当該メモリ領域が未使用でありかつ当該メモリ領域が初期化してアクセスされるものであるか否かを区別するものであり、前記判別手段は、未使用でありかつ初期化してアクセスされるメモリ領域については特定種メモリ領域であると判別するとしてもよい。
(d)また、各メモリ領域についての使用状況を示す前記情報は、当該メモリ領域の内容と同一の内容が外部の記憶手段に存在するか否かを区別するものであり、前記判別手段は、外部の記憶手段内と同一の内容のメモリ領域については特定種メモリ領域であると判別するとしてもよい。
(e)また、前記判別手段は、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが初めてアクセスするときのメモリ領域の内容が、当該アクセスを行う仮想マシン以外の仮想マシンに最後に書込アクセスされた内容であってもよいところのメモリ領域については、特定種メモリ領域であると判別するとしてもよい。
(f)また、各メモリ領域についての使用状況を示す前記情報は、当該メモリ領域が未使用であるか否かを区別するものであり、前記仮想計算機システムは、更に、前記情報に基づき、第1の仮想マシンの複製により1以上の第2の仮想マシンを生成する際に、当該第1の仮想マシンに割り当てられていたメモリ領域が未使用であるか否かを判別する第2判別手段と、前記第2判別手段により未使用と判別されたメモリ領域について、当該メモリ領域への前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンによるアクセスを検知可能に設定した上で当該メモリ領域の実体を解放し、実体が解放された当該メモリ領域への当該仮想マシンによるアクセスが後に検知された場合に当該仮想マシンに対して当該メモリ領域の実体を割り当てるメモリ割当解放手段とを備えるとしてもよい。
(g)また、仮想マシンの仮想OSが、メモリ領域の解放のために、前記仮想マシンの空きメモリ領域を管理するための管理情報が格納されるメモリ領域へアクセスした場合に、当該アクセスを検知する第3検知手段と、前記第3検知手段により前記アクセスが検知された場合に、前記仮想OSが解放しようとしている前記メモリ領域の実体の解放を行うメモリ解放手段とを更に備えるとしてもよい。
(8)メモリ分類部21、メモリ複製部22、アクセス制御部31、アクセス検知部32、メモリ割当解放部34、メモリ割当部35、メモリリスト処理部68およびメモリ処理設定部71は、仮想計算機システム1におけるコンピュータを当該機能部として機能させるメモリ管理プログラムによって、動作する。また、実施の形態において説明した各機能部は、IC(Integrated Circuit)やLSI(Large Scale Integration)等のハードウェア回路で実現してもよい。
(9)実施の形態では、フローチャートのステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
(10)本発明は、プロセッサとタイマとを備えた計算処理装置であれば、あらゆる計算機(例えば、電子機器、情報機器、AV機器、通信機器、家電機器等)に適用可能である。具体的には、パーソナルコンピュータ、スマートフォンおよびPDA等の携帯電話機、ハードディスクレコーダ、DVDおよびブルーレイディスク等を用いたディスクレコーダ、DVDおよびブルーレイディスク等を用いたディスクプレーヤ、カーナビゲーションシステムおよびテレビジョン等にも適用可能である。
(11)本発明に係る管理手段は、実施の形態に係るアクセス制御部31に相当し、本発明に係る判別手段は、実施の形態に係るメモリ分類部21およびOSメモリ管理テーブル14に相当し、本発明に係る特定種メモリ領域は、実施の形態に係るメモリ領域の使用状態が「未使用」または「参照元あり」に該当する場合に相当し、本発明に係る第1検知手段は、実施の形態に係るアクセス制御部31、アクセス検知部32、メモリ割当処理部35および仮想マシンメモリ管理テーブル311に相当し、本発明に係る第2検知手段は、実施の形態に係るアクセス制御部31、アクセス検知部32、メモリ割当処理部35および仮想マシンメモリ管理テーブル311に相当し、本発明に係るメモリ割当手段は、実施の形態に係るメモリ割当解放部34および仮想マシンメモリ管理テーブル311に相当する。
10 仮想マシンA
11 アプリケーション
12 仮想OS
13 OSメモリ管理部
14 OSメモリ管理テーブル
15 空きメモリリスト
20 仮想マシン複製装置
21 メモリ分類部
22 メモリ複製部
30 仮想マシンメモリ管理装置
31 アクセス制御部
32 アクセス検知部
34 メモリ割当解放部
35 メモリ割当処理部
40 物理メモリ
41 新規メモリ割当領域
42 メモリリスト監視領域
50 仮想マシンB
61 判別部
62 コピーオンライト処理部
63 第1メモリ処理部
64 新規メモリ割当処理部
65 メモリ初期化処理部
66 第2メモリ処理部
67 第3メモリ処理部
68 メモリリスト処理部
70 仮想マシン起動装置
71 OSメモリ処理設定部
201 分類値テーブル
310 アクセス制御テーブル
311 仮想マシンメモリ管理テーブル
Claims (11)
- 第1の仮想マシンを複製することで1以上の第2の仮想マシンを生成する仮想計算機システムであって、
前記第1の仮想マシンがアクセスし得る1以上の各メモリ領域について、前記1以上の第2の仮想マシンの生成後、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが書込アクセスをするまでは、各仮想マシンから共に読出アクセスし得るものとして管理する管理手段と、
前記管理手段が管理する前記各メモリ領域について、前記書込アクセスが行われる場合には、当該書込アクセス前のメモリ内容を当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが将来アクセスするときのために保持しておく必要がない特定種メモリ領域か否かの判別を行う判別手段と、
前記特定種メモリ領域への前記書込アクセスを検知する第1検知手段と、
前記第1検知手段により前記書込アクセスが検知された後に、当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが当該特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることを検知する第2検知手段と、
前記第2検知手段により特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることが検知された仮想マシンに対して、当該アクセスの対象として新たにメモリ領域を獲得して割当を行うメモリ割当手段とを備える
ことを特徴とする仮想計算機システム。 - 前記判別手段は、前記第1の仮想マシンの複製により前記1以上の第2の仮想マシンを生成する際に、当該第1の仮想マシン内で使用している各メモリ領域についての使用状況を示す情報に基づいて、前記判別を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想計算機システム。 - 各メモリ領域についての使用状況を示す前記情報は、当該メモリ領域が未使用でありかつ当該メモリ領域が初期化してアクセスされるものであるか否かを区別するものであり、
前記判別手段は、未使用でありかつ初期化してアクセスされるメモリ領域については特定種メモリ領域であると判別する
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想計算機システム。 - 各メモリ領域についての使用状況を示す前記情報は、当該メモリ領域の内容と同一の内容が外部の記憶手段に存在するか否かを区別するものであり、
前記判別手段は、外部の記憶手段内と同一の内容のメモリ領域については特定種メモリ領域であると判別する
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想計算機システム。 - 前記判別手段は、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが初めてアクセスするときのメモリ領域の内容が、当該アクセスを行う仮想マシン以外の仮想マシンに最後に書込アクセスされた内容であってもよいところのメモリ領域については、特定種メモリ領域であると判別する
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想計算機システム。 - 各メモリ領域についての使用状況を示す前記情報は、当該メモリ領域が未使用であるか否かを区別するものであり、
前記仮想計算機システムは、更に、
前記情報に基づき、第1の仮想マシンの複製により1以上の第2の仮想マシンを生成する際に、当該第1の仮想マシンに割り当てられていたメモリ領域が未使用であるか否かを判別する第2判別手段と、
前記第2判別手段により未使用と判別されたメモリ領域について、当該メモリ領域への前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンによるアクセスを検知可能に設定した上で当該メモリ領域の実体を解放し、実体が解放された当該メモリ領域への当該仮想マシンによるアクセスが後に検知された場合に当該仮想マシンに対して当該メモリ領域の実体を割り当てるメモリ割当解放手段とを備える
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想計算機システム。 - 仮想マシンの仮想OSが、メモリ領域の解放のために、前記仮想マシンの空きメモリ領域を管理するための管理情報が格納されるメモリ領域へアクセスした場合に、当該アクセスを検知する第3検知手段と、
前記第3検知手段により前記アクセスが検知された場合に、前記仮想OSが解放しようとしている前記メモリ領域の実体の解放を行うメモリ解放手段とを更に備える
ことを特徴とする請求項6に記載の仮想計算機システム。 - 管理手段と、判別手段と、第1検知手段と、第2検知手段と、メモリ割当手段とを備え、第1の仮想マシンを複製することで1以上の第2の仮想マシンを生成する仮想計算機システムにおけるメモリ管理方法であって、
前記仮想計算機システムの管理手段が、前記第1の仮想マシンがアクセスし得る1以上の各メモリ領域について、前記1以上の第2の仮想マシンの生成後、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが書込アクセスをするまでは、各仮想マシンから共に読出アクセスし得るものとして管理する管理ステップと、
前記仮想計算機システムの判別手段が、前記管理手段が管理する前記各メモリ領域について、前記書込アクセスが行われる場合には、当該書込アクセス前のメモリ内容を当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが将来アクセスするときのために保持しておく必要がない特定種メモリ領域か否かの判別を行う判別ステップと、
前記仮想計算機システムの第1検知手段が、前記特定種メモリ領域への前記書込アクセスを検知する第1検知ステップと、
前記仮想計算機システムの第2検知手段が、前記第1検知手段により前記書込アクセスが検知された後に、当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが当該特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることを検知する第2検知ステップと、
前記仮想計算機システムのメモリ割当手段が、前記第2検知手段により特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることが検知された仮想マシンに対して、当該アクセスの対象として新たにメモリ領域を獲得して割当を行うメモリ割当ステップとを含む
ことを特徴とするメモリ管理方法。 - 管理手段と、判別手段と、第1検知手段と、第2検知手段と、メモリ割当手段とを備え、第1の仮想マシンを複製することで1以上の第2の仮想マシンを生成する仮想計算機システムにおけるコンピュータに、
前記仮想計算機システムの管理手段が、前記第1の仮想マシンがアクセスし得る1以上の各メモリ領域について、前記1以上の第2の仮想マシンの生成後、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが書込アクセスをするまでは、各仮想マシンから共に読出アクセスし得るものとして管理する管理ステップと、
前記仮想計算機システムの判別手段が、前記管理手段が管理する前記各メモリ領域について、前記書込アクセスが行われる場合には、当該書込アクセス前のメモリ内容を当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが将来アクセスするときのために保持しておく必要がない特定種メモリ領域か否かの判別を行う判別ステップと、
前記仮想計算機システムの第1検知手段が、前記特定種メモリ領域への前記書込アクセスを検知する第1検知ステップと、
前記仮想計算機システムの第2検知手段が、前記第1検知手段により前記書込アクセスが検知された後に、当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが当該特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることを検知する第2検知ステップと、
前記仮想計算機システムのメモリ割当手段が、前記第2検知手段により特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることが検知された仮想マシンに対して、当該アクセスの対象として新たにメモリ領域を獲得して割当を行うメモリ割当ステップと
を実行させるためのメモリ管理プログラム。 - 管理手段と、判別手段と、第1検知手段と、第2検知手段と、メモリ割当手段とを備え、第1の仮想マシンを複製することで1以上の第2の仮想マシンを生成する仮想計算機システムにおいて用いられるメモリ管理プログラムを記録しているコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記仮想計算機システムにおけるコンピュータに、
前記仮想計算機システムの管理手段が、前記第1の仮想マシンがアクセスし得る1以上の各メモリ領域について、前記1以上の第2の仮想マシンの生成後、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが書込アクセスをするまでは、各仮想マシンから共に読出アクセスし得るものとして管理する管理ステップと、
前記仮想計算機システムの判別手段が、前記管理手段が管理する前記各メモリ領域について、前記書込アクセスが行われる場合には、当該書込アクセス前のメモリ内容を当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが将来アクセスするときのために保持しておく必要がない特定種メモリ領域か否かの判別を行う判別ステップと、
前記仮想計算機システムの第1検知手段が、前記特定種メモリ領域への前記書込アクセスを検知する第1検知ステップと、
前記仮想計算機システムの第2検知手段が、前記第1検知手段により前記書込アクセスが検知された後に、当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが当該特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることを検知する第2検知ステップと、
前記仮想計算機システムのメモリ割当手段が、前記第2検知手段により特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることが検知された仮想マシンに対して、当該アクセスの対象として新たにメモリ領域を獲得して割当を行うメモリ割当ステップと
を実行させるためのメモリ管理プログラムを記録している記録媒体。 - 第1の仮想マシンを複製することで1以上の第2の仮想マシンを生成する仮想計算機システムを構成する集積回路であって、
前記第1の仮想マシンがアクセスし得る1以上の各メモリ領域について、前記1以上の第2の仮想マシンの生成後、前記第1の仮想マシンおよび前記1以上の第2の仮想マシンのうちいずれかの仮想マシンが書込アクセスをするまでは、各仮想マシンから共に読出アクセスし得るものとして管理する管理手段と、
前記管理手段が管理する前記各メモリ領域について、前記書込アクセスが行われる場合には、当該書込アクセス前のメモリ内容を当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが将来アクセスするときのために保持しておく必要がない特定種メモリ領域か否かの判別を行う判別手段と、
前記特定種メモリ領域への前記書込アクセスを検知する第1検知手段と、
前記第1検知手段により前記書込アクセスが検知された後に、当該書込アクセスを行った仮想マシン以外の仮想マシンが当該特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることを検知する第2検知手段と、
前記第2検知手段により特定種メモリ領域にアクセスしようとしていることが検知された仮想マシンに対して、当該アクセスの対象として新たにメモリ領域を獲得して割当を行うメモリ割当手段とを備える
ことを特徴とする集積回路。
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