KR101940493B1 - 가상 머신 모니터 장치, 가상화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디바이스 트리(device tree)를 이용하여 효율적인 가상화를 수행하는 가상 머신 모니터, 가상화 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가상 머신 모니터는, 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별로 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인하는 디바이스 트리 분석모듈; 및 상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스별 가상화 여부를 판단하고 상기 복수의 가상 머신에 디바이스를 할당하는 디바이스 할당 모듈을 포함한다.

Description

가상 머신 모니터 장치, 가상화 장치 및 방법{Virtual Machine Monitor Apparatus, Virtualization Apparatus and Method}
본 발명은 가상화에 관한 것으로서, 구체적으로는, 디바이스 트리(device tree)를 이용하여 효율적인 가상화를 수행하는 가상화 방법 및 장치에 관한 것이다.
가상 머신 모니터(Virtual Machine Monitor: VMM)는 다중의 독립 가상 머신 혹은 운영체제가 하나의 플랫폼에서 구동하도록 하기 위한 기술로서 각각의 운영 체제가 마치 독립적인 플랫폼에서 동작하는 환경을 제공한다. 이는 하이퍼바이저(Hypervisor)라 지칭되기도 한다. 최근에는 다양한 분야에서 가상화 기술을 접목하여 각기 다른 목적을 위한 이종 운영체제의 가상 머신들이 하이퍼바이저에 탑재되고 있다. 예를 들어, 자동차 전장 시스템의 경우, 자동차의 네비게이션, 오디오 제어, 휴대 단말기와의 통신 등의 인포테인먼트를 제어하는 비교적 고성능의 운영체제, 자동차의 샤시 및 바디 제어에 필요한 실시간 운영체제, 그리고 파워트레인에 필요한 고신뢰성 운영체제가 필요하다.
이에 따라, 가상 머신 모니터는 탑재되는 운영 체제들에 필요한 디바이스 자원을 파악하여 효율적으로 자원 운용이 이루어지도록 하여야 한다.
따라서, 본 발명은 가상 머신 모니터의 효율적인 디바이스 운용 방안을 제안한다.
특히, 본 발명은 디바이스 트리(device tree) 정보를 이용하여 가상화 장치에 탑재되는 각 운영체제에 필요한 디바이스를 분석하고 이에 따른 디바이스 가상화 정책을 결정함으로써 효율적인 디바이스 운용이 가능한 가상 머신 모니터, 가상화 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 일 측면에 따른 가상 머신 모니터 장치는, 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별로 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인하는 디바이스 트리 분석모듈; 및 상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스별 가상화 여부를 판단하고 상기 복수의 가상 머신에 디바이스를 할당하는 디바이스 할당 모듈을 포함한다.
상기 디바이스 할당 모듈은, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 1개인 경우에, 상기 디바이스를 가상화하지 않는다.
상기 디바이스 할당 모듈은, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 복수개인 경우에, 상기 가상 머신의 개수만큼 상기 디바이스에 대한 가상 디바이스를 생성한다.
상기 가상 머신 모니터 장치는 가상화된 디바이스들의 실행 시점을 스케줄링하는 디바이스 스케줄링 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 가상화 장치는, 복수의 물리적 디바이스; 및 상기 물리적 디바이스를 가상화하여 복수의 가상 머신이 동시에 실행될 수 있도록 하는 가상 머신 모니터를 포함하되, 상기 가상 머신 모니터는 상기 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별 가상화 여부를 판단한다.
본 발명의 또다른 측면에 따른 가상화 방법은, 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인하는 단계; 및 상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스별 가상화 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 각기 다른 디바이스를 사용하는 다수의 가상 머신을 운용할 때 디바이스 가상화의 오버헤드를 최소화하여 운용 가능하다. 가상 머신마다 사용하는 디바이스를 사전에 분석하여 각 디바이스의 가상화 인스턴스의 개수를 최적화함으로써 효율적으로 디바이스 리소스를 관리할 수 있다.
또한, 디바이스 트리를 이용한 하이퍼바이저의 유연한 디바이스 가상화가 가능하다.
도 1은 본 발명에서 이용되는 디바이스 트리의 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스의 가상화 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서 및 청구항에서 사용되는 단수 표현은, 달리 언급하지 않는 한 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들중 "모듈", "부", "인터페이스"등은 일반적으로 컴퓨터 관련 객체를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명은 디바이스 트리(device tree) 정보를 이용하여 가상화 장치에 탑재되는 각 운영체제에 필요한 디바이스를 분석하고 이에 따른 디바이스 가상화 정책을 결정하는 메커니즘을 제안한다.
디바이스 트리는 특정 플랫폼 하드웨어에서 제공하는 디바이스의 정보를 자료구조 형태로 기술한 정보이다. 운영체제마다 각각 이용하는 디바이스를 디바이스 트리에 기술할 수 있어서 동일한 플랫폼을 사용하는 운영체제라도 사용하는 디바이스에 따라 상이한 디바이스 트리를 구성할 수 있다. 디바이스 트리는 개념적으로 노드들의 집합이며, 각 노드들은 자식 노드를 가질 수 있고 각 노드에 속성(property)이 할당된다.
도 1은 본 발명에서 이용되는 디바이스 트리의 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 게스트 OS는 'guests'라는 루트 노드로 표현되고 그 밑에 'guest0' 등의 다양한 게스트 노드가 있으며, 'guest0' 노드는 'vcpus', 'aspace' 등의 노드를 가질 수 있다. 'vcpus' 노드는 게스트 OS에 할당되는 CPU을 기술하기 위한 노드이고, 'aspace'는 게스트 OS가 사용하는 주소 공간(address space)를 기술하는 노드이다.
도 1에 도시된 디바이스 트리는 리눅스의 디바이스 정보를 기술한 형태이나, 본 발명이 반드시 이러한 형태의 디바이스 트리에 국한되는 것은 아니며, 다른 형태로 기술된 디바이스 정보도 충분히 이용 가능하다.
이하, 도 2 및 3을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 가상화 장치(2000)는, 복수의 물리적 디바이스를 포함하는 하드웨어 플랫폼(2100), 가상 머신 모니터(VMM, 2200) 및 복수의 가상 머신(2300a, 2300b)을 포함한다.
하드웨어 플랫폼(100)은, 개인용 컴퓨터, 모바일 컴퓨터 장치 등의 컴퓨팅 장치로서, CPU, 메모리, 입/출력 디바이스 등 다양한 물리적 디바이스(2110, 2120, 2130)를 포함한다.
VMM(2200)은 하드웨어 플랫폼(2100)내 물리적 디바이스(2110, 2120, 2130)를 가상화하여 복수의 가상 머신(2300a, 2300b)이 동시에 실행될 수 있는 환경을 제공한다.
일 실시예에서, VMM(2200)은 복수의 가상 머신(2300a, 2300b)을 구동시키기에 앞서 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보(2400a, 2400b)를 분석하여 물리적 디바이스(2110, 2120, 2130)별 가상화 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 디바이스의 가상화를 수행하여 가상 머신(2300a, 2300b)에 할당할 수 있다.
구체적으로, VMM(2200)은, 디바이스 트리 분석 모듈(2210), 디바이스 할당 모듈(2220) 및 디바이스 스케줄링 모듈(2230)을 포함할 수 있다.
디바이스 트리 분석 모듈(2210)은 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보(2400a, 2400b)를 분석하여 디바이스별로 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인한다.
이 때, 디바이스 트리 정보는 운영체제나 펌웨어에서 판독가능한 형태의 DTB(Device Tree Blob) 파일일 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, 가상 머신(2300a)의 디바이스 트리 정보(2400a)에 따르면, 게스트0 OS는 디바이스 DEV0(2110) 및 DEV2(2130)을 사용하고 가상 머신(2300b)의 디바이스 트리 정보(2400b)에 따르면, 게스트1 OS는 디바이스 DEV1(2120) 및 DEV2(2130)을 사용할 예정임을 알 수 있다.
디바이스 할당 모듈(2220)은 디바이스별로 상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스의 가상화 여부를 판단하고 상기 복수의 가상 머신에 디바이스를 할당한다.
일 실시예에서, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 1개인 경우에, 디바이스 할당 모듈(2220)은 상기 디바이스를 가상화하지 않고 이를 사용하고자 하는 가상 머신에 바로 할당할 수 있다. 이렇게 바로 할당된 디바이스는 가상화의 오버헤드없이 바로 실행 가능하다. 도 2의 예에서, 가상 머신(2300a 및 2300b)의 디바이스 트리 정보(2400a, 2400b)를 분석한 결과 DEV0(2110)는 가상 머신(2300a)에서만 사용되고 DEV2(2130)는 가상 머신(2300b)에서만 사용되므로, 이들 디바이스는 가상화 없이 사용하고자 하는 가상 머신에 바로 할당될 수 있다.
한편, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 복수 개인 경우에, 디바이스 할당 모듈(2220)은 해당 개수만큼 상기 디바이스에 대한 가상 디바이스를 생성하여 각각 가상 머신에 할당한다. 도 2의 예에서, 가상 머신(2300a) 및 가상 머신(2300b) 모두 DEV2(2130)을 사용하고 하기 때문에, DEV2(213)에 대한 2개의 가상 디바이스(2131, 2132)가 생성될 것이다.
디바이스 스케줄링 모듈(2230)은, 특정 디바이스에 대한 가상 디바이스들이 생성된 경우에, 각 가상 머신에 할당된 가상 디바이스들의 실행 시점을 스케줄링한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스의 가상화 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 가상화 장치에 탑재될 모든 가상 머신에 대한 디바이스 트리를 파싱하여(S310), 각 디바이스마다 이를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인한다(S320).
상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스별 가상화 여부를 판단한다(S330).
특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 1개인 경우에, 상기 디바이스를 가상화하지 않고 해당 디바이스를 가상 머신에 바로 할당한다(S340). 반면에, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 복수 개인 경우에 상기 가상 머신의 개수만큼 상기 디바이스에 대한 가상 디바이스를 생성하고(S350), 생성된 가상 디바이스를 원하는 가상 머신들에 할당한다(S360).
다음, 가상 머신들이 구동된다(S370).
이러한 방법에 따르면, 디바이스 가상화를 최소화하여 가상 머신 모니터의 속도를 개선할 수 있고, 가상 디바이스 인스턴스 생성을 최적화하여 보다 효율적인 리소스 관리를 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별로 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인하는 디바이스 트리 분석모듈; 및
    상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스별 가상화 여부를 판단하고 상기 복수의 가상 머신에 디바이스를 할당하는 디바이스 할당 모듈
    을 포함하고,
    상기 디바이스 트리 정보는, 상기 가상 머신이 사용하고자 하는 디바이스들을 자료구조 형태로 구성한 노드들의 집합을 포함하고, 디바이스 트리의 상위 노드에 가상 머신이 기록되고, 상기 가상 머신이 사용하고자 하는 적어도 하나 이상의 디바이스가, 상기 상위 노드에 연관된 적어도 하나 이상의 하위 노드들에 각각 기록되고,
    상기 디바이스 트리 분석 모듈은, 상기 디바이스 트리 정보에서, 상기 디바이스 별로 상기 하위 노드와 연관된 상기 상위 노드의 가상 머신을 확인하고,
    상기 디바이스 할당 모듈은, 상기 디바이스가 기록된 하위 노드가 두 개 이상의 상위 노드에 연관된 경우, 연관된 상위 노드의 개수만큼 상기 디바이스에 대한 가상 디바이스들을 생성하는 가상 머신 모니터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디바이스 할당 모듈은, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 1개인 경우에, 상기 디바이스를 가상화하지 않는 가상 머신 모니터 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 가상화된 디바이스들의 실행 시점을 스케줄링하는 디바이스 스케줄링 모듈을 더 포함하는 가상 머신 모니터 장치.
  5. 복수의 물리적 디바이스; 및
    상기 물리적 디바이스를 가상화하여 복수의 가상 머신이 동시에 실행될 수 있도록 하는 가상 머신 모니터를 포함하되,
    상기 가상 머신 모니터는 상기 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별 가상화 여부를 판단하고,
    상기 디바이스 트리 정보는, 상기 가상 머신이 사용하고자 하는 디바이스들을 자료구조 형태로 구성한 노드들의 집합을 포함하고, 디바이스 트리의 상위 노드에 가상 머신이 기록되고, 상기 가상 머신이 사용하고자 하는 적어도 하나 이상의 디바이스가, 상기 상위 노드에 연관된 적어도 하나 이상의 하위 노드들에 각각 기록되고,
    상기 가상 머신 모니터는, 상기 디바이스 트리 정보에서, 상기 디바이스 별로 상기 하위 노드와 연관된 상기 상위 노드의 가상 머신을 확인하고, 상기 디바이스가 기록된 하위 노드가 두 개 이상의 상위 노드에 연관된 경우, 연관된 상위 노드의 개수만큼 상기 디바이스에 대한 가상 디바이스들을 생성하는 가상화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가상 머신 모니터는, 상기 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석한 결과, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 1개인 경우에 상기 디바이스를 가상화하지 않는 가상화 장치.
  7. 삭제
  8. 복수의 가상 머신 각각에 연관된 디바이스 트리 정보를 분석하여 디바이스별 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신을 확인하는 단계; 및
    상기 사용하고자 하는 가상 머신의 개수에 따라 디바이스별 가상화 여부를 판단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 디바이스 트리 정보는, 상기 가상 머신이 사용하고자 하는 디바이스들을 자료구조 형태로 구성한 노드들의 집합을 포함하고, 디바이스 트리의 상위 노드에 가상 머신이 기록되고, 상기 가상 머신이 사용하고자 하는 적어도 하나 이상의 디바이스가, 상기 상위 노드에 연관된 적어도 하나 이상의 하위 노드들에 각각 기록되고,
    상기 가상 머신을 확인하는 단계는, 상기 디바이스 트리 정보에서, 상기 디바이스 별로 상기 하위 노드와 연관된 상기 상위 노드의 가상 머신을 확인하고,
    상기 디바이스별 가상화 여부를 판단하는 단계는, 상기 디바이스가 기록된 하위 노드가 두 개 이상의 상위 노드에 연관된 경우, 연관된 상위 노드의 개수만큼 상기 디바이스에 대한 가상 디바이스들을 생성하는 가상화 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 디바이스별 가상화 여부를 판단하는 단계는, 특정 디바이스를 사용하고자 하는 가상 머신의 개수가 1개인 경우에 상기 디바이스를 가상화하지 않는 것으로 판단하는 가상화 방법.
  10. 삭제
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