WO2013125012A1 - 計算機、アクセス管理方法およびアクセス管理プログラム - Google Patents

計算機、アクセス管理方法およびアクセス管理プログラム Download PDF

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WO2013125012A1
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pci
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亮 岡部
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三菱電機株式会社
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    • G06F2009/45587—Isolation or security of virtual machine instances

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a computer that manages access to a device from a plurality of operating systems (OS), an access management method, and an access management program.
  • OS operating systems
  • access management method access management method
  • access management program access management program
  • the virtual machine system is a system that operates multiple OSs.
  • virtual computer systems such as Xen (registered trademark) and KVM (Kernel-based Virtual Machine) (registered trademark).
  • a conventional virtual machine system starts up a plurality of OSs after setting in advance an I / O device to be occupied by each of a plurality of OSs.
  • a virtual machine monitor (VMM: Virtual Machine Monitor) permits access from each OS to a memory or a register of an I / O device occupied by the OS, and an I / O device occupied by another OS from each OS. Deny access to memory and registers.
  • the I / O device is a PCI device (including a PCI Express device; the same applies hereinafter)
  • the virtual machine monitor permits or denies access to the PCI configuration register. In this way, exclusive allocation of I / O devices to each OS has been performed. For example, in Xen, an I / O device to be occupied by the OS is specified in the setting file. In KVM, an I / O device to be occupied is specified by an OS activation option.
  • Patent Document 1 discloses a virtual machine system that switches during execution of an OS that occupies an I / O device as follows.
  • the VMM issues an I / O device occupation permission to the OS due to an I / O device occupation request by the OS or an event detection by the VMM.
  • the OS performs input / output with respect to the I / O device only when the occupation permission of the I / O device is given. For this reason, it is not necessary to perform prior setting for occupying the I / O device in any OS.
  • the memory and registers of the I / O device are not protected, it is possible to access the memory and registers of the I / O device from an OS that does not occupy the I / O device. For this reason, there is a possibility that the contents of the memory and register of the I / O device occupied by one OS may be destroyed by another OS.
  • An object of the present invention is to make it possible to correctly manage access to devices from a plurality of OSs, for example.
  • the calculator is A device allocation storage unit that stores a device allocation table for associating a device with an OS to which the device is allocated; When access to the device occurs, the OS to which the device is allocated is determined based on the device allocation table, and when the device is not allocated to any OS, the device and the access source OS Access management that updates the device allocation table to allow access to the device, and denies access to the device when the device is allocated to an OS other than the OS that is the access source.
  • OSs Operating Systems
  • access to a device from a plurality of OSs can be correctly managed.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a virtual computer system 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the virtual machine system 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a memory map of the virtual machine system 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an initial state of the I / O allocation table 229 according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing initialization processing of the I / O allocation table 229 according to the first embodiment. The figure which shows the I / O allocation table 229 after the initialization process in Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an allocation process of the I / O device 110 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating access processing to a PCI configuration register according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing a BAR change determination process (S500) in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an I / O allocation table 229 according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a memory map of the virtual machine system 100 according to the second embodiment.
  • 10 is a flowchart showing initialization processing of an I / O allocation table 229 according to the second embodiment.
  • 10 is a flowchart showing an allocation process of the I / O device 110 according to the second embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating access processing to a PCI configuration register according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a virtual computer system 100 according to a third embodiment.
  • 10 is a flowchart showing initialization processing of an I / O allocation table 229 according to the third embodiment.
  • Embodiment 1 A virtual machine system that allocates a device to an OS (Operating System) of the virtual machine and occupies the device in the OS of the virtual machine will be described.
  • a virtual machine system is an example of a system in which a plurality of OSs operate.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a virtual computer system 100 according to the first embodiment. A hardware configuration and functional configuration of the virtual machine system 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the virtual computer system 100 includes a physical computer 200 and a plurality of I / O devices 110a-c (Input / Output devices) connected to the physical computer 200.
  • the number of I / O devices 110 may be two or four or more.
  • the I / O devices 110a-c are PCI devices that use PCI (Peripheral Components Interconnect bus) as an interface.
  • the I / O device connected to the physical computer 200 may be a device other than a PCI device.
  • the PCI device stores a PCI configuration register including a BAR (base address register).
  • the BAR of the PCI configuration register indicates the base address (start address) and size of the memory space or register space (both storage areas) allocated to the PCI device.
  • a display device, a keyboard, a mouse, a printer, a communication board, an external storage device, and the like are examples of the I / O device 110.
  • the physical computer 200 (an example of a computer or a computer) is a computer including hardware 210 such as processors 211a and 211b, a main memory 212, an auxiliary storage device 213, and an interrupt controller 214.
  • the processors 211a and 211b are processing devices that control the physical computer 200, and a CPU (Central Processing Unit) is an example of the processors 211a and 211b.
  • the number of processors 211 may be one or three or more.
  • the main memory 212 is a storage device that is also called a primary storage device, and a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory) are examples of the main memory 212.
  • the auxiliary storage device 213 is a storage device also called a secondary storage device, and a magnetic disk device and a flash memory are examples of the auxiliary storage device 213.
  • the interrupt controller 214 is a device that controls interrupts from the I / O devices 110a-c. For example, the interrupt controller 214 notifies the processor 211a-b of an interrupt from the I / O devices 110a-c.
  • the physical computer 200 further includes a VMM unit 220 that operates using the hardware 210 and a plurality of VM units 230a and 230b.
  • the number of VM units 230 may be three or more.
  • the VM unit 230a executes the OS 231a, the device driver 232a, and the PCI driver 233a, and operates as a virtual machine (VM).
  • the VM unit 230b executes the OS 231b, the device driver 232b, and the PCI driver 233b, and operates as a virtual computer.
  • the virtual computer is a computer that is virtually constructed by a virtual computer monitor (VMM) described later.
  • the VM unit 230a operates using the processor 211a, and the VM unit 230b operates using the processor 211b.
  • the OSs 231a and b are virtual machine OSs (or execution units that execute the virtual machine OSs).
  • the OS 231a / b does not support the virtual address space.
  • the OSs 231a and b operate with a single processor or a multiprocessor. In the embodiment, the OS 231a and b operating on a single processor will be described as an example. However, the OS 231a / b may be an OS that operates on a multiprocessor.
  • the OSs 231a and b operate by recognizing a virtual address space constructed by the memory management unit 224 as a physical address space.
  • the device drivers 232a and b are software (or execution units that execute software) for accessing the memories and registers of the I / O devices 110a-c and individually controlling the I / O devices 110a-c. Access mainly means reading data or writing data (the same applies hereinafter).
  • the PCI drivers 233a and 233b are software (or an execution unit that executes software) for accessing the PCI configuration registers of the I / O devices 110a-c.
  • the VMM unit 220 executes a virtual machine monitor (VMM) and controls a plurality of virtual machines (VM units 230a and 230b).
  • the virtual machine monitor is software for allocating hardware resources (for example, storage areas of the processor 211 and the main memory 212) to each virtual machine and constructing a plurality of virtual machines.
  • the VMM unit 220 includes a PCI emulation unit 221, an I / O emulation unit 222, an I / O allocation unit 223, a memory management unit 224, and a control unit 228.
  • the PCI emulation unit 221 emulates access to the PCI configuration register from the PCI driver 233a / b. That is, the PCI emulation unit 221 intercepts access to the PCI configuration register and accesses the PCI configuration register instead of the PCI drivers 233a and 233b.
  • the I / O emulation unit 222 emulates access to the memory and registers of the I / O device from the device drivers 232a and b. In other words, the I / O emulation unit 222 intercepts access to the memory and registers of the I / O device and accesses the memory and registers of the I / O device instead of the device drivers 232a and 232b.
  • the I / O allocation unit 223 refers to an I / O allocation table 229 described later, determines the OS 231 allocated to the I / O device 110 that has been accessed, and updates the I / O allocation table 229.
  • the memory management unit 224 defines a virtual address space for the VM unit 230a / b (OS 231a / b). For example, the memory management unit 224 generates a mapping table that associates a virtual address indicating a storage area in the virtual address space with a physical address indicating a storage area in the physical address space. That is, the memory management unit 224 maps the virtual address space and the physical address space using the mapping table.
  • the mapping mainly means associating a virtual address in the virtual address space with a physical address in the physical address space (the same applies hereinafter).
  • the control unit 228 controls the VM units 230a and 230b and initializes an I / O allocation table 229 described later.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the virtual machine system 100 according to the first embodiment. The operation of the virtual computer system 100 in the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the physical computer 200 is activated.
  • a start processing unit (not shown) of the physical computer 200 executes predetermined software such as a basic input / output system (BIOS) or a boot loader (start processing of the physical computer 200).
  • BIOS basic input / output system
  • start processing of the physical computer 200 For example, in the starting process of the physical computer 200, initial setting of the physical address space and initial setting of the PCI configuration register are performed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a memory map of the virtual machine system 100 according to the first embodiment. A memory map of the virtual machine system 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • Data in the physical memory map 310 is stored and managed by the processor 211 and the main memory 212.
  • a VM memory space 311, an I / O memory space 312, an I / O register space 313, and the like are secured.
  • the VM memory space 311 is a storage area allocated for the VMM and the OS 231.
  • the I / O memory space 312 is a storage area allocated for the memory of the I / O devices 110a-c.
  • the I / O register space 313 is a storage area allocated for registers of the I / O devices 110a-c.
  • a VM memory space 311, an I / O memory space 312, an I / O register space 313, etc. are secured in the physical address space.
  • a storage area for the VMM unit 220 is secured in the VM memory space 311, and a VMM program and data are loaded (read) from the auxiliary storage device 213 into the storage area for the VMM unit 220.
  • An I / O allocation table 229, which will be described later, is an example of data loaded into the storage area for the VMM unit 220.
  • a memory space for each of the I / O devices 110a-c is secured in the I / O memory space 312.
  • each register space of the I / O devices 110a-c is secured in the I / O register space 313 (FIG. 3 shows only the register space of the I / O device 110b).
  • the registers of the I / O devices 110a-c can be accessed.
  • the virtual memory map 320a is a diagram or data representing the usage of the virtual address space for the OS 231a
  • the virtual memory map 320b is a diagram or data representing the usage of the virtual address space for the OS 231b.
  • Data in the virtual memory maps 320a and 320b is stored and managed by the memory management unit 224 of the VMM unit 220.
  • the virtual address space for the OS 231a / b will be described later.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an initial state of the I / O allocation table 229 according to the first embodiment.
  • the I / O allocation table 229 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the I / O allocation table 229 (an example of a device allocation table) is data for associating the I / O device 110 (memory or register thereof) with the OS 231 to which the I / O device 110 is allocated.
  • the I / O allocation table 229 includes “device identifier”, “allocation destination”, and “area (0 to 5)”.
  • the storage area indicated by “area n (n is 0 to 5)” corresponds to the storage area indicated by BARn of the PCI configuration register. Instead of using a single “area n” to represent a 32-bit storage area, two “areas n” may be used to represent a 64-bit storage area in the same manner as the BAR of the PCI configuration register.
  • “Area (0 to 5)” includes “base address”, “size”, and “attribute”. In the initial state, none of the items are set. Further, other information (for example, a prefetch enable / disable flag) may be included in the “area (0 to 5)”.
  • Device identifier indicates an identifier of the I / O device 110.
  • a set of a domain number, a bus number, a device number, and a function number is used as a device identifier.
  • Allocation destination indicates an identifier of the OS 231 to which the I / O device 110 is allocated.
  • NULL set in “allocation destination” means that the I / O device 110 is not allocated to any OS 231.
  • Base address indicates the top physical address of the storage area allocated for the I / O device 110.
  • the base address indicated by BARn of the PCI configuration register is set in the “base address” of “area n (n is 0 to 5)”.
  • Size indicates the size of the allocated storage area.
  • Size indicated by BARn of the PCI configuration register is set in the “size” of “area n”.
  • Attribute indicates the use of the allocated storage area. “Memory” set to “attribute” means that the allocated storage area is a memory space, and “register” set to “attribute” means that the allocated storage area is a register space. To do.
  • the VMM unit 220 is activated.
  • the control unit 228 of the VMM unit 220 executes an initialization process of the I / O allocation table 229 (see FIG. 4). The initialization process of the I / O allocation table 229 will be described later.
  • the control unit 228 of the VMM unit 220 secures a storage area for the OS 231a / b in the VM memory space 311 (see FIG. 3), and stores a VM program or data in the storage area for the OS 231a / b as an auxiliary storage device. Load (read) from 213.
  • the OS 231a / b, the device driver 232a / b, and the PCI driver 233a / b are examples of programs loaded in the storage area for the OS 231a / b.
  • the securing of the storage area for the OS 231a / b and the loading of the VM program and data may be executed in the startup process (S110) of the physical computer 200.
  • the memory management unit 224 of the VMM unit 220 defines a virtual address space for the OS 231a / b and maps a storage area for the OS 231a / b to the virtual address space (see the virtual memory map 320a / b in FIG. 3). .
  • the memory management unit 224 generates a mapping table that associates the physical address of the physical address space with the virtual address of the virtual address space. Then, the control unit 228 of the VMM unit 220 activates the VM units 230a and b.
  • the VM units 230a and b start operating.
  • the VM unit 230a / b starts operation, access to the memory and register of the I / O device 110a-c and access to the PCI configuration register occur. Processing when access occurs will be described later.
  • the VM units 230a and 230b are operated in the physical computer 200 by the operation of the virtual computer system 100 as shown in the flowchart of FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the initialization process of the I / O allocation table 229 according to the first embodiment. An initialization process for the I / O allocation table 229 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the control unit 228 of the VMM unit 220 executes the processing from S210 to S230 for each I / O device 110 used in the physical computer 200. That is, the control unit 228 executes the processing from S210 to S230 for each of the I / O devices 110a-c.
  • the control unit 228 determines whether the memory space and the register space of the I / O device 110 are aligned on a page boundary. At this time, the control unit 228 refers to each BAR in the PCI configuration register of the I / O device 110. In each BAR, the base address and size of the memory space or register space of the I / O device 110 are set. The control unit 228 determines whether or not the base address set in each BAR is a page boundary address (page size (for example, 4 Kbyte) unit address). When the base address set in each BAR is a page boundary address, the memory space and register space of the I / O device 110 are aligned on the page boundary.
  • page boundary address page size (for example, 4 Kbyte) unit address
  • the process proceeds to S230. If the memory space and register space of the I / O device 110 are not aligned on the page boundary (NO), the process proceeds to S220.
  • control unit 228 sets the page boundary address before or after the base address to the BAR in which the base address that is not the page boundary address is set. Thereby, the memory space and the register space of the I / O device 110 can be aligned on the page boundary. After S220, the process proceeds to S230.
  • control unit 228 uses the setting value of the PCI configuration register of the I / O device 110 to store the “device identifier”, “base address”, “size”, “attribute” of the I / O device 110 in the I / O allocation table 229. "Is set. Further, the control unit 228 sets “NULL (no assigned OS 231)” as the “assignment destination” of the I / O assignment table 229.
  • FIG. 6 is a diagram showing the I / O allocation table 229 after the initialization process in the first embodiment. An example of the I / O allocation table 229 after the initialization process is shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the allocation processing of the I / O device 110 according to the first embodiment. The allocation process of the I / O device 110 in the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the allocation processing of the I / O device 110 is executed as follows.
  • a case where access from the OS 231a to the memory space of the I / O device 110a occurs will be described.
  • the processing contents are the same as the following.
  • the OS 231b accesses any memory space or register space of the I / O devices 110a-c, the processing contents are the same as the following.
  • the device driver 232a of the OS 231a accesses the memory space of the I / O device 110a.
  • the device driver 232a designates the physical address of the memory space of the I / O device 110a and outputs an access command to the processor 211a.
  • the process proceeds to S320.
  • the processor 211a refers to the mapping table generated by the memory management unit 224 when the VMM unit 220 is activated. At this time, the virtual address corresponding to the physical address of the memory space of the I / O device 110a is not set (mapped) in the mapping table. Therefore, the processor 211a calls the VMM unit 220 by generating a page fault exception (or TLB miss exception; the same applies hereinafter).
  • the page fault exception information (data) includes the physical address of the access destination. For example, the calling of the VMM unit 220 when a page fault exception occurs may be set in the exception handler of the OS 231a / b.
  • the VMM unit 220 may be called using an exception preemption function that is a part of the virtualization support function of the physical computer 200.
  • the OS 231a / b may be operated in the non-privileged mode, and the calling of the VMM unit 220 when a page fault exception (an example of privilege violation) occurs may be set in the OS 231a / b exception vector. After S320, the process proceeds to S330.
  • the I / O allocation unit 223 of the VMM unit 220 refers to the I / O allocation table 229, and determines whether or not the cause of the page fault exception is access to the memory space or register space of the I / O device 110a. Determine. At this time, the I / O allocation unit 223 determines whether or not each “area (0 to 5)” of each I / O device registered in the I / O allocation table 229 includes an access destination physical address. To do. When the physical address of the access destination is included in the “area (0 to 5)” of any I / O device, the cause of the page fault exception is access to the memory space or register space of the I / O device 110. .
  • the I / O allocation unit 223 of the VMM unit 220 refers to the I / O allocation table 229 and determines whether or not the access destination I / O device 110a is occupied by another OS 231b.
  • the I / O allocation unit 223 sets the identifier of the other OS 231b in the “allocation destination” associated with the “device identifier” of the access destination (I / O device 110a) in the I / O allocation table 229. It is determined whether or not.
  • the access destination I / O device 110a is occupied by the other OS 231b.
  • the access destination I / O device 110a is occupied by another OS 231b (YES)
  • the process proceeds to S350. If the accessed I / O device 110a is not occupied by another OS 231b (NO), the process proceeds to S340.
  • the I / O allocation unit 223 of the VMM unit 220 sets the I / O allocation table 229. At this time, the I / O allocation unit 223 sets the identifier of the access source (OS 231a) in the “allocation destination” associated with the “device identifier” of the access destination (I / O device 110a). After S340, the process proceeds to S341.
  • the memory management unit 224 of the VMM unit 220 refers to the I / O allocation table 229, and “area (0 to 5)” associated with the “device identifier” of the access destination (I / O device 110a). Are mapped to the virtual address space of the access source OS 231a. In other words, the memory management unit 224 associates the physical address of the “area (0 to 5)” with the virtual address in the virtual address space of the OS 231a and sets it in the mapping table. After S341, the process proceeds to S342.
  • the I / O emulation unit 222 of the VMM unit 220 emulates access to the memory space of the I / O device 110a. That is, the I / O emulation unit 222 accesses the memory space of the I / O device 110a instead of the device driver 232a of the OS 231a. For example, the I / O emulation unit 222 outputs an access command to the processor 211a, and the processor 211a accesses the memory space of the I / O device 110a.
  • the process proceeds to S360.
  • control unit 228 of the VMM unit 220 executes predetermined abnormality processing for page fault exception. For example, the control unit 228 notifies the OS 231a of an error, or emulates and executes a page fault exception. After S350, the process proceeds to S360.
  • control unit 228 of the VMM unit 220 returns control to the OS 231a.
  • allocation processing of the I / O device 110 ends.
  • the processor 211a accesses the memory space of the I / O device 110a from the OS 231a.
  • the page fault exception is not generated, and the memory space of the I / O device 110a is accessed according to the access instruction.
  • the VMM unit 220 does not emulate access to the memory space of the I / O device 110a.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the I / O allocation table 229 after the I / O devices 110a and 110b are allocated in the first embodiment.
  • I / O allocation table 229 when the I / O device 110a is allocated to the OS 231a that has accessed the memory of the I / O device 110a, and the I / O device 110b is allocated to the OS 231b that has accessed the memory or register of the I / O device 110b. Is shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating virtual memory maps 320a and 320b after the I / O devices 110a and 110b according to the first embodiment are allocated.
  • Virtual memory map 320a when the memory space of the I / O device 110a is mapped to the virtual address space of the OS 231a, and virtual memory when the memory space and register space of the I / O device 110b are mapped to the virtual address space of the OS 231b
  • a map 320b is shown in FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating access processing to the PCI configuration register according to the first embodiment. Processing when the PCI driver 233a of the OS 231a accesses the PCI configuration register of the I / O device 110a will be described with reference to FIG. However, when the PCI driver 233a of the OS 231a accesses the PCI configuration register of the I / O devices 110b and 110c, the processing content is the same as the following. Further, when the PCI driver 233b of the OS 231b accesses the PCI configuration register of the I / O devices 110a-c, the processing content is the same as the following.
  • the PCI driver 233a of the OS 231a accesses the PCI configuration register of the I / O device 110a.
  • the PCI driver 233a specifies an address or a register number in the PCI configuration register of the I / O device 110a and outputs an access command to the processor 211a.
  • the process proceeds to S420.
  • the VMM unit 220 intercepts access to the PCI configuration register of the I / O device 110a. For example, a page in which registers (CONFIG_ADDR register and CONFIG_DATA register) for accessing the PCI configuration space are arranged is set in the processor 211a / b as a page that cannot be accessed from the OS 231a / b.
  • the processor 211a / b accesses the page (access to the PCI configuration register)
  • the processor 211a / b generates a page fault exception (or a TLB miss exception; the same applies hereinafter), and causes the VMM unit 220 to operate. call.
  • the OS 231a / b may call the VMM unit 220 to access a register for accessing the PCI configuration space. Further, when the register for accessing the PCI configuration space is mapped to the I / O address space instead of the memory space, the VMM unit 220 may be called by the protection function of the I / O address space. After S420, the process proceeds to S430.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 refers to the I / O allocation table 229 and determines whether or not the access destination I / O device 110a (PCI device) is allocated to the access source OS 231a. .
  • the access destination I / O device 110a is the access source It is assigned to the OS 231a.
  • the process proceeds to S440. If the access destination I / O device 110a is not assigned to the access source OS 231a (NO), the process proceeds to S450.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 determines whether the access content includes a change in the BAR of the PCI configuration register. If the access content includes a change in the BAR of the PCI configuration register (YES), the process proceeds to a BAR change determination process (S500), and then proceeds to S441. The BAR change determination process (S500) will be described separately. If the access content does not include a change in the BAR of the PCI configuration register (NO), the process proceeds to S442.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 emulates access to the PCI configuration register.
  • the PCI emulation unit 221 accesses the PCI configuration register instead of the PCI driver 233a.
  • the PCI emulation unit 221 outputs an access command to the processor 211a, and the processor 211a accesses the PCI configuration register.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 executes a predetermined abnormality process when accessing the PCI configuration register. For example, the PCI emulation unit 221 notifies the OS 231a of an error. After S450, the process proceeds to S460.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the BAR change determination process (S500) in the first embodiment.
  • the BAR change determination process (S500) included in the PCI configuration register access process (see FIG. 10) will be described with reference to FIG.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 determines whether or not the storage area indicated by the changed BAR is a correct storage area. For example, when the base address of the changed BAR matches the address of the page boundary, the PCI emulation unit 221 determines that the storage area indicated by the changed BAR is a correct storage area. Further, the PCI emulation unit 221 determines that the storage area indicated by the changed BAR fits in the I / O memory space 312 or the I / O register space 313. If the storage area indicated by the changed BAR is a correct storage area (YES), the process proceeds to S511. When the storage area indicated by the changed BAR is not a correct storage area (NO), the processing result of the BAR change determination process (S500) is “NG” (S530).
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 refers to the I / O allocation table 229 and determines whether the storage area indicated by the changed BAR is occupied by another OS 231b. At this time, the PCI emulation unit 221 uses a part of the storage area indicated by the BAR after the change to “area (0 to 5)” associated with “allocation destination” in which the identifier of the OS 231b other than the access source is set. Alternatively, it is determined whether or not everything is included.
  • the processing result of the BAR change determination process (S500) is “NG” (S530). If the storage area indicated by the changed BAR is not occupied by another OS 231b (NO), the process proceeds to S520.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 includes “area (0 to 5)” associated with the “device identifier” of the access destination (I / O device 110a) of the I / O allocation table 229.
  • the “base address” and “size” of the “area (any of 0 to 5)” corresponding to the changed BAR are changed.
  • the memory management unit 224 of the VMM unit 220 changes the mapping table of the I / O device 110a according to the change of the BAR. That is, the memory management unit 224 unmaps the storage area indicated by the BAR before change from the virtual address space of the I / O device 110a, and changes the storage area indicated by the BAR after change to the virtual address space of the I / O device 110a. Map.
  • the processing result of the BAR change determination process (S500) is “OK” (S522).
  • the processors 211a and 211b are connected to the main memory 212, the auxiliary storage device 213, the interrupt controller 214, the I / O devices 110a-c and other hardware via a bus (not shown), and control these hardware. .
  • the main memory 212 or the auxiliary storage device 213 stores a program group and a file group (not shown).
  • the program group includes programs that execute the functions described as “ ⁇ units” in the embodiments.
  • a program (for example, an access control program or a virtual machine program) is read and executed by the processor 211.
  • the program causes the computer to function as “to part” and causes the computer to execute the procedures and methods of “to part”.
  • the file group includes various data (input, output, determination result, calculation result, processing result, etc.) used in “ ⁇ unit” described in the embodiment.
  • arrows included in the configuration diagrams and flowcharts mainly indicate input and output of data and signals. Processing described based on a flowchart or the like is executed using hardware 210 (for example, processor 211).
  • what is described as “to part” may be “to circuit”, “to apparatus”, and “to device”, and “to step”, “to procedure”, and “to processing”. May be. That is, what is described as “ ⁇ unit” may be implemented by any of firmware, software, hardware, or a combination thereof.
  • the virtual machine OSs 231a and b in the first embodiment are an example of a plurality of OSs operating on the physical computer 200.
  • a multi-operating system may be mounted on the physical computer 200, and the physical computer 200 may operate a plurality of OSs other than the OS of the virtual computer.
  • the register space of the PCI device is mapped to the memory space.
  • the register space of the PCI device may be mapped to the I / O address space as in a PC / AT compatible machine (PC / AT is a registered trademark).
  • PC / AT is a registered trademark
  • the protection of the register space of the PCI device mapped to the I / O address space is the I / O privilege level, the I / O permission bitmap, or the hardware virtualization support function I This can be realized by using the / O access preemption function (Intel is a registered trademark).
  • the physical computer 200 does not pre-allocate the I / O devices 110a-c to the OSs 231a and b. Instead, when the OS 231a accesses the memory space or register space of the I / O device 110a, the physical computer 200 allocates the I / O device 110a to the OS 231a in the order of arrival. Thereby, the physical computer 200 protects the memory space, the register space, and the PCI configuration register of the I / O device 110a from the OS 231b other than the OS 231a. That is, the physical computer 200 prevents access to the I / O device 110a from the OS 231b other than the OS 231a to which the I / O device 110a is allocated.
  • the prior setting of the allocation of the I / O devices 110a-c becomes unnecessary, and the memory space, the register space, and the PCI configuration register of the I / O device 110a allocated to the OS 231a It is possible to protect from the OS 231b.
  • the computer operates a plurality of OSs (OSs 231a and b) that access devices (I / O devices 110a-c).
  • the computer includes a device allocation storage unit and an access management unit (VMM unit 220).
  • the device allocation storage unit stores a device allocation table (I / O allocation table 229) for associating the device with the OS to which the device is allocated.
  • the access management unit determines an OS to which the device is allocated based on the device allocation table.
  • the access management unit updates the device assignment table to associate the device with the OS that is the access source, and permits access to the device.
  • the access management unit denies access to the device when the device is assigned to an OS other than the OS that is the access source.
  • the device allocation table is data indicating the physical address space of the device in association with the OS to which the device is allocated.
  • the access management unit further maps the physical address space of the device indicated by the device allocation table to the virtual address space of the OS of the access source.
  • the access management unit determines the OS to which the device is allocated based on the device allocation table.
  • the access management unit permits access to the PCI configuration register when the device is allocated to an access source OS.
  • the access management unit rejects access to the PCI configuration register when the device is not assigned to the OS of the access source.
  • the access management unit operates as follows when the access to the PCI configuration register is a change of the base address and the device is assigned to the OS of the access source.
  • the access management unit updates information on the physical address space of the device in the device allocation table based on the changed base address.
  • the access management unit maps the physical address space of the device indicated by the updated information to the virtual address space of the access source OS.
  • Embodiment 2 A mode in which reading of data from a memory or a register of a device is permitted to a plurality of OSs (or all OSs) according to the type of device to be accessed will be described.
  • OSs or all OSs
  • FIG. 1 A mode in which reading of data from a memory or a register of a device is permitted to a plurality of OSs (or all OSs) according to the type of device to be accessed will be described.
  • items different from the first embodiment will be mainly described. Matters whose description is omitted are the same as those in the first embodiment.
  • the configuration of the virtual machine system 100 is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). However, the configuration of the I / O allocation table 229 is partially different.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the I / O allocation table 229 according to the second embodiment.
  • the I / O allocation table 229 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the I / O allocation table 229 includes “device type” in addition to the items described in the first embodiment (see FIGS. 4, 6, and 8). “Device type” indicates the device type (for example, bridge) of the I / O device 110.
  • the I / O allocation table 229 in FIG. 12 indicates that the I / O device 110c is “bridge”. The I / O device 110c (bridge) is not assigned to any OS 231a / b.
  • PCI configuration registers of PCI Express switches and PCI bridges are associated with other PCI devices by a tree structure and may be referred to by a plurality of OSs 231a and b. Therefore, in the second embodiment, the I / O device 110c whose allocation type is “bridge” is not allocated to any OS 231a / b, and access from each OS 231a / b to the PCI configuration register is read-only (read-only). ) Further, writing to the PCI configuration register of the I / O device 110c is permitted only to a specific management OS such as the OS (not shown) of the third VM unit and the OS (not shown) of the physical computer 200. However, the memory, register, or PCI configuration register of the I / O devices 110a ⁇ b other than the bridge may be read-only with respect to the OS 231a ⁇ b.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a memory map of the virtual machine system 100 according to the second embodiment.
  • the memory space of the I / O device 110c is mapped to the virtual memory map 320 (virtual address space) of both the OS 231a and the OS 231b.
  • the memory management unit 224 sets an access attribute indicating that the memory space of the I / O device 110c is read-only in the mapping table.
  • the memory management unit 224 also maps the memory space of the I / O device 110c to the virtual address space of the management OS as necessary, and sets an access attribute indicating that the memory space of the I / O device 110c is writable. Set in the mapping table.
  • FIG. 14 is a flowchart showing initialization processing of the I / O allocation table 229 according to the second embodiment. The initialization process of the I / O allocation table 229 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the initialization process of the I / O allocation table 229 includes S240 and S241 in addition to the process described in the first embodiment (see FIG. 5). Hereinafter, S240 and S241 will be described.
  • the control unit 228 of the VMM unit 220 refers to the PCI configuration register (including information on the device type) of the I / O device 110 and determines whether the I / O device 110 is a PCI Express switch or a PCI bridge. To do. If the I / O device 110 is a PCI Express switch or a PCI bridge (YES), the process proceeds to S241. When the I / O device 110 is neither a PCI Express switch nor a PCI bridge (NO), the processing for the I / O device 110 ends.
  • control unit 228 of the VMM unit 220 sets “bridge” as the “device type” associated with the “device identifier” of the I / O device 110 in the I / O allocation table 229.
  • the processing for the I / O device 110 ends.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the allocation processing of the I / O device 110 according to the second embodiment. The allocation process of the I / O device 110 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the allocation process of the I / O device 110 includes S332 and S333 in addition to the process described in the first embodiment (see FIG. 7). Hereinafter, S332 will be described.
  • the I / O allocation unit 223 of the VMM unit 220 determines whether the access from the OS 231a / b is a write or read to the memory space or register space of the bridge (I / O device 110c). At this time, the I / O allocation unit 223 determines whether the content of the access command is “write” or “read”. Also, the I / O allocation unit 223 refers to the I / O allocation table 229 and determines whether the “device type” associated with the “device identifier” of the I / O device 110 to be accessed is “bridge”. Determine whether.
  • the access from the OS 231a / b is a write to the memory space or register space of the bridge (I / O device 110c) or Read. If the access from the OS 231a / b is a write to the memory space or register space of the bridge (I / O device 110c) (YES [write]), the process proceeds to S350. When the access from the OS 231a / b is reading into the memory space or register space of the bridge (I / O device 110c) (YES [reading]), the process proceeds to S333. If the access from the OS 231a / b is not writing to or reading from the memory space or register space of the bridge (I / O device 110c) (NO), the process proceeds to S331.
  • the I / O allocation unit 223 does not perform registration in the I / O allocation table 229, and maps the memory space and register space of the I / O device 110c to the virtual address space in a read-only manner. After S333, the process proceeds to S342.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating access processing to the PCI configuration register according to the second embodiment. The access processing to the PCI configuration register in the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the access processing to the PCI configuration register includes S421 in addition to the processing described in the first embodiment (see FIG. 10). Hereinafter, S421 will be described.
  • the PCI emulation unit 221 of the VMM unit 220 determines whether or not the access from the OS 231a / b is writing or reading to the PCI configuration register of the bridge (I / O device 110c).
  • the access from the OS 231a / b is a write to the PCI configuration register of the bridge (I / O device 110c) (YES [write])
  • the process proceeds to S450.
  • the PCI emulation unit 221 may determine whether the write access to the PCI configuration register of the bridge (I / O device 110c) is an access from a predetermined management OS. When the write access to the PCI configuration register of the bridge (I / O device 110c) is an access from a predetermined management OS, the process proceeds to S430 instead of S450. That is, the PCI emulation unit 221 permits writing to the PCI configuration register.
  • the second embodiment it is possible to prevent problems caused by a certain OS 231a occupying a PCI bridge (an example of a predetermined type of device) without permission or by arbitrarily changing the PCI configuration register of the PCI bridge. Can do. For example, it is possible to prevent a problem that another OS 231b becomes inaccessible to the PCI bridge and does not trace the PCI tree structure below the PCI bridge.
  • the access management unit rejects the write access when a write access occurs to the PCI configuration register of a predetermined type of device (for example, a bridge).
  • the access management unit permits the read access when a read access occurs to the PCI configuration register of the predetermined type of device.
  • the access management unit permits the write access when a write access to the PCI configuration register of the predetermined type device occurs from a predetermined management OS.
  • Embodiment 3 A mode in which the previous allocation result of the I / O devices 110a-c is used in the next virtual computer system 100 will be described.
  • items different from the first and second embodiments will be mainly described. Matters whose description is omitted are the same as in the first and second embodiments.
  • FIG. 17 is a configuration diagram of the virtual machine system 100 according to the third embodiment. The configuration of the virtual machine system 100 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the VMM unit 220 of the physical computer 200 includes a table storage unit 225 in addition to the configuration described in the first embodiment (see FIG. 1).
  • the table storage unit 225 stores the I / O allocation table 229 (see FIG. 12) in the auxiliary storage device 213 at the end of execution of the VMM unit 220 (or at the end of execution of the VM units 230a and b).
  • the stored I / O allocation table 229 is used in the initialization process of the I / O allocation table 229 when the physical computer 200 is started next time.
  • FIG. 18 is a flowchart showing the initialization process of the I / O allocation table 229 according to the third embodiment. An initialization process for the I / O allocation table 229 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the initialization process of the I / O allocation table 229 includes S250 to S253 in addition to the process described in the second embodiment (see FIG. 14). Hereinafter, S250 to S253 will be described.
  • the process proceeds to S250. If the third embodiment is applied to the initialization process (see FIG. 5) of the I / O allocation table 229 according to the first embodiment, the process proceeds to S250 after S230.
  • the control unit 228 of the VMM unit 220 uses the previous (or past) I / O allocation table 229 stored by the table storage unit 225 in the mode (hereinafter referred to as “takeover mode”). It is determined whether it has started. For example, the VMM unit 220 is activated by specifying a mode type indicating whether or not the user is in the takeover mode as the activation option, and the control unit 228 determines based on the mode type of the activation option. In addition, the user may switch the mode with a dip switch of the physical computer 200.
  • the previous (or past) I / O allocation table 229 is referred to as a “storage allocation table”.
  • the control unit 228 refers to the storage allocation table of the auxiliary storage device 213, and determines whether the I / O device 110 is allocated to any OS 231a / b. That is, the control unit 228 refers to the storage allocation table and determines whether any of the OSs 231a and b is set in the “allocation destination” associated with the “device identifier” of the I / O device 110. To do.
  • the I / O device 110 is assigned to any OS 231a / b (YES)
  • the process proceeds to S252. If the I / O device 110 is not assigned to any of the OSs 231a and b (NO), the processing for the I / O device 110 ends.
  • the control unit 228 allocates the I / O device 110 to the OS 231 (a or b) to which the I / O device 110 has been allocated. That is, the control unit 228 has the OS 231 in which the I / O device 110 is allocated to the “allocation destination” associated with the “device identifier” of the I / O device 110 in the I / O allocation table 229. Set the identifier. After S252, the process proceeds to S253.
  • control unit 228 (or the memory management unit 224) refers to the I / O allocation table 229, and stores the memory of the I / O device 110 in the virtual address space of the OS 231 to which the I / O device 110 is allocated. Map space and register space (physical address space). The processing for the I / O device 110 is terminated by S253.
  • the third embodiment by using the I / O allocation table 229 stored in the auxiliary storage device 213, it is possible to reduce the overhead required for allocation and mapping of the I / O devices 110a-c for each OS 231a / b.
  • the access management unit (VMM unit 220) stores the device allocation table (I / O allocation table 229) as a storage allocation table when the operation ends, and uses the storage allocation table to start a new operation when the operation starts. Generate a device allocation table.
  • 100 virtual machine system 110 I / O device, 200 physical computer, 210 hardware, 211 processor, 212 main memory, 213 auxiliary storage, 214 interrupt controller, 220 VMM unit, 221 PCI emulation unit, 222 I / O emulation unit 223 I / O allocation unit, 224 memory management unit, 225 table storage unit, 228 control unit, 229 I / O allocation table, 230 VM unit, 231 OS, 232 device driver, 233 PCI driver, 310 physical memory map, 311 VM memory space, 312 I / O memory space, 313 I / O register space, 320 virtual memory map.

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Abstract

　ＯＳ２３１ａからＩ／Ｏデバイス１１０ａへのアクセスが発生した場合、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３はＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａが他のＯＳ２３１ｂに割り付けられているか否かを判定する。Ｉ／Ｏデバイス１１０ａが他のＯＳ２３１ｂに割り付けられている場合、制御部２２８はＯＳ２３１ａにエラーを通知する。Ｉ／Ｏデバイス１１０ａがいずれのＯＳ２３１ａ・ｂにも割り付けられていない場合、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３はＩ／Ｏデバイス１１０ａをＯＳ２３１ａに割り付けるためにＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を更新し、Ｉ／Ｏエミュレーション部２２２はＩ／Ｏデバイス１１０ａへのアクセスをエミュレーションする。

Description

計算機、アクセス管理方法およびアクセス管理プログラム
　本発明は、例えば、複数のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）からデバイスへのアクセスを管理する計算機、アクセス管理方法およびアクセス管理プログラムに関するものである。
　仮想計算機システムは、複数のＯＳを動作させるシステムである。例えば、Ｘｅｎ（登録商標）やＫＶＭ（Ｋｅｒｎｅｌ－ｂａｓｅｄ　Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ）（登録商標）などの仮想計算機システムが存在する。
　従来の仮想計算機システムは、複数のＯＳそれぞれに対して占有させるＩ／Ｏデバイスを事前に設定してから複数のＯＳを起動する。そして、仮想計算機モニタ（ＶＭＭ：Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ）は、各ＯＳから当該ＯＳが占有するＩ／Ｏデバイスのメモリやレジスタへのアクセスを許可し、各ＯＳから他のＯＳが占有するＩ／Ｏデバイスのメモリやレジスタへのアクセスを拒否する。Ｉ／ＯデバイスがＰＣＩデバイス（ＰＣＩ　Ｅｘｐｒｅｓｓデバイスを含む。以下同様）である場合、仮想計算機モニタは、ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスを許可または拒否する。このようにして、各ＯＳに対するＩ／Ｏデバイスの排他的な割り付けが行われていた。
　例えば、ＸｅｎではＯＳに占有させるＩ／Ｏデバイスを設定ファイルに指定する。また、ＫＶＭではＯＳの起動オプションで占有させるＩ／Ｏデバイスを指定する。
　ＸｅｎやＫＶＭなどの従来の仮想計算機システムは、ＯＳごとに占有させるＩ／Ｏデバイスの事前設定が必要である。このため、多数のＯＳが動作して各ＯＳが多数のＩ／Ｏデバイスを占有する場合、事前設定が煩雑になってしまう。
　特許文献１は、以下のようにして、Ｉ／Ｏデバイスを占有するＯＳを実行中に切り替える仮想計算機システムを開示している。
　特許文献１の仮想計算機システムにおいて、ＶＭＭはＯＳによるＩ／Ｏデバイス占有要求やＶＭＭによるイベント検知を要因としてＯＳにＩ／Ｏデバイスの占有許可を出す。そして、ＯＳはＩ／Ｏデバイスの占有許可が出た場合にのみＩ／Ｏデバイスに対する入出力を行う。このため、Ｉ／ＯデバイスをいずれかのＯＳに占有させるための事前設定が不要である。
　しかし、Ｉ／Ｏデバイスのメモリやレジスタの保護は行われないため、Ｉ／Ｏデバイスを占有中でないＯＳから当該Ｉ／Ｏデバイスのメモリやレジスタにアクセスすることが可能である。そのため、あるＯＳが占有中のＩ／Ｏデバイスのメモリやレジスタの内容を他のＯＳが破壊してしまう可能性がある。
特開２００７－２２００８６号公報
　本発明は、例えば、複数のＯＳからデバイスへのアクセスを正しく管理できるようにすることを目的とする。
　本発明の計算機は、デバイスにアクセスする複数のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）が動作する。
　前記計算機は、
　デバイスとデバイスが割り付けられたＯＳとを対応付けるためのデバイス割り付けテーブルを記憶するデバイス割り付け記憶部と、
　前記デバイスへのアクセスが発生した場合、前記デバイスが割り付けられているＯＳを前記デバイス割り付けテーブルに基づいて判定し、前記デバイスがいずれのＯＳにも割り付けられていない場合、前記デバイスとアクセス元のＯＳとを対応付けるために前記デバイス割り付けテーブルを更新して前記デバイスへのアクセスを許可し、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳ以外のＯＳに割り付けられている場合、前記デバイスへのアクセスを拒否するアクセス管理部とを備える。
　本発明によれば、例えば、複数のＯＳからデバイスへのアクセスを正しく管理することができる。
実施の形態１における仮想計算機システム１００の構成図。 実施の形態１における仮想計算機システム１００の動作を示すフローチャート。 実施の形態１における仮想計算機システム１００のメモリマップを表す図。 実施の形態１におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期状態を示す図。 実施の形態１におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理を示すフローチャート。 実施の形態１における初期化処理後のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を示す図。 実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理を示すフローチャート。 実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０ａ・ｂを割り付けた後のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を示す図。 実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０ａ・ｂを割り付けた後の仮想メモリマップ３２０ａ・ｂを示す図。 実施の形態１におけるＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理を示すフローチャート。 実施の形態１におけるＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）を示すフローチャート。 実施の形態２におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を示す図。 実施の形態２における仮想計算機システム１００のメモリマップを表す図。 実施の形態２におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理を示すフローチャート。 実施の形態２におけるＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理を示すフローチャート。 実施の形態２におけるＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理を示すフローチャート。 実施の形態３における仮想計算機システム１００の構成図。 実施の形態３におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理を示すフローチャート。
　実施の形態１．
　仮想計算機のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）にデバイスを割り付けて仮想計算機のＯＳにデバイスを占有させる仮想計算機システムについて説明する。仮想計算機システムは複数のＯＳが動作するシステムの一例である。
　図１は、実施の形態１における仮想計算機システム１００の構成図である。
　実施の形態１における仮想計算機システム１００のハードウェア構成および機能構成について、図１に基づいて説明する。
　仮想計算機システム１００は、物理計算機２００と、物理計算機２００に接続する複数のＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔデバイス）とを備える。Ｉ／Ｏデバイス１１０の数は２つまたは４つ以上であっても構わない。
　実施の形態において、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃがＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　ｂｕｓ）をインタフェースとして用いるＰＣＩデバイスであるものとして説明を行う。但し、物理計算機２００に接続するＩ／ＯデバイスはＰＣＩデバイス以外のデバイスであっても構わない。
　ＰＣＩデバイスは、ＢＡＲ（ベースアドレスレジスタ）を含んだＰＣＩコンフィグレーションレジスタを記憶する。ＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲは、ＰＣＩデバイスに割り当てられたメモリ空間またはレジスタ空間（共に記憶領域）のベースアドレス（先頭アドレス）とサイズとを示す。
　ディスプレイ装置、キーボード、マウス、プリンタ、通信ボード、外部記憶装置などは、Ｉ／Ｏデバイス１１０の一例である。
　物理計算機２００（計算機、コンピュータの一例）は、プロセッサ２１１ａ・ｂ、メインメモリ２１２、補助記憶装置２１３および割込みコントローラ２１４などのハードウェア２１０を備えるコンピュータである。
　プロセッサ２１１ａ・ｂは物理計算機２００を制御する処理装置であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）はプロセッサ２１１ａ・ｂの一例である。プロセッサ２１１の数は１つまたは３つ以上であっても構わない。
　メインメモリ２１２は一次記憶装置とも呼ばれる記憶装置であり、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）はメインメモリ２１２の一例である。
　補助記憶装置２１３は二次記憶装置とも呼ばれる記憶装置であり、磁気ディスク装置やフラッシュメモリは補助記憶装置２１３の一例である。
　割込みコントローラ２１４はＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃからの割り込みを制御する装置である。例えば、割込みコントローラ２１４はＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃからの割り込みをプロセッサ２１１ａ・ｂに通知する。
　物理計算機２００は、さらに、ハードウェア２１０を用いて動作するＶＭＭ部２２０および複数のＶＭ部２３０ａ・ｂを備える。ＶＭ部２３０の数は３つ以上であっても構わない。
　ＶＭ部２３０ａは、ＯＳ２３１ａ、デバイスドライバ２３２ａおよびＰＣＩドライバ２３３ａを実行し、仮想計算機（ＶＭ）として動作する。同様に、ＶＭ部２３０ｂは、ＯＳ２３１ｂ、デバイスドライバ２３２ｂおよびＰＣＩドライバ２３３ｂを実行し、仮想計算機として動作する。仮想計算機は後述する仮想計算機モニタ（ＶＭＭ）によって仮想的に構築される計算機である。ＶＭ部２３０ａはプロセッサ２１１ａを用いて動作し、ＶＭ部２３０ｂはプロセッサ２１１ｂを用いて動作するものとする。
　ＯＳ２３１ａ・ｂは、仮想計算機のＯＳ（または仮想計算機のＯＳを実行する実行部）である。ＯＳ２３１ａ・ｂは仮想アドレス空間をサポートしない。また、ＯＳ２３１ａ・ｂはシングルプロセッサまたはマルチプロセッサで動作する。実施の形態ではシングルプロセッサで動作するＯＳ２３１ａ・ｂを例にして説明する。但し、ＯＳ２３１ａ・ｂはマルチプロセッサで動作するＯＳであっても構わない。また、ＯＳ２３１ａ・ｂは、メモリ管理部２２４によって構築される仮想アドレス空間を物理アドレス空間として認識して動作する。
　デバイスドライバ２３２ａ・ｂは、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのメモリやレジスタにアクセスしてＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃを個別に制御するためのソフトウェア（またはソフトウェアを実行する実行部）である。アクセスとは、主に、データの読み取りまたはデータの書き込みを意味する（以下同様）。
　ＰＣＩドライバ２３３ａ・ｂは、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスするためのソフトウェア（またはソフトウェアを実行する実行部）である。
　ＶＭＭ部２２０（デバイス割り付け記憶部、アクセス管理部の一例）は、仮想計算機モニタ（ＶＭＭ）を実行して複数の仮想計算機（ＶＭ部２３０ａ・ｂ）を制御する。仮想計算機モニタはハードウェア資源（例えば、プロセッサ２１１、メインメモリ２１２の記憶領域）を各仮想計算機に割り当てて複数の仮想計算機を構築するためのソフトウェアである。
　ＶＭＭ部２２０は、ＰＣＩエミュレーション部２２１と、Ｉ／Ｏエミュレーション部２２２と、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３と、メモリ管理部２２４と、制御部２２８とを備える。
　ＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＰＣＩドライバ２３３ａ・ｂからＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスをエミュレーションする。つまり、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスを横取りし、ＰＣＩドライバ２３３ａ・ｂの代わりにＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスする。
　Ｉ／Ｏエミュレーション部２２２は、デバイスドライバ２３２ａ・ｂからＩ／Ｏデバイスのメモリやレジスタへのアクセスをエミュレーションする。つまり、Ｉ／Ｏエミュレーション部２２２は、Ｉ／Ｏデバイスのメモリやレジスタへのアクセスを横取りし、デバイスドライバ２３２ａ・ｂの代わりにＩ／Ｏデバイスのメモリやレジスタにアクセスする。
　Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、後述するＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、アクセスが発生したＩ／Ｏデバイス１１０に割り付けられているＯＳ２３１を判定し、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を更新する。
　メモリ管理部２２４は、ＶＭ部２３０ａ・ｂ（ＯＳ２３１ａ・ｂ）用の仮想アドレス空間を定義する。例えば、メモリ管理部２２４は、仮想アドレス空間内の記憶領域を示す仮想アドレスと物理アドレス空間内の記憶領域を示す物理アドレスとを対応付けるマッピングテーブルを生成する。つまり、メモリ管理部２２４は仮想アドレス空間と物理アドレス空間とをマッピングテーブルを用いてマッピングする。マッピングとは、主に、仮想アドレス空間の仮想アドレスと物理アドレス空間の物理アドレスとを対応付けることを意味する（以下同様）。
　制御部２２８は、ＶＭ部２３０ａ・ｂの制御や後述するＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化を行う。
　図２は、実施の形態１における仮想計算機システム１００の動作を示すフローチャートである。
　実施の形態１における仮想計算機システム１００の動作について、図２に基づいて説明する。
　Ｓ１１０において、物理計算機２００が起動する。物理計算機２００が起動する場合、物理計算機２００の起動処理部（図示省略）はＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ　Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）やブートローダなどの所定のソフトウェアを実行する（物理計算機２００の起動処理）。
　例えば、物理計算機２００の起動処理において、物理アドレス空間の初期設定やＰＣＩコンフィグレーションレジスタの初期設定が行われる。
　図３は、実施の形態１における仮想計算機システム１００のメモリマップを表す図である。
　実施の形態１における仮想計算機システム１００のメモリマップについて、図３に基づいて説明する。
　物理メモリマップ３１０のデータは、プロセッサ２１１やメインメモリ２１２によって記憶管理される。
　物理アドレス空間には、ＶＭ用メモリ空間３１１、Ｉ／Ｏ用メモリ空間３１２、Ｉ／Ｏ用レジスタ空間３１３などが確保される。ＶＭ用メモリ空間３１１は、ＶＭＭやＯＳ２３１用に割り当てる記憶領域である。Ｉ／Ｏ用メモリ空間３１２は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのメモリ用に割り当てる記憶領域である。Ｉ／Ｏ用レジスタ空間３１３は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのレジスタ用に割り当てる記憶領域である。
　物理計算機２００の起動処理（図２のＳ１１０）において、以下のような物理アドレス空間の初期設定が行われる。
　物理アドレス空間にＶＭ用メモリ空間３１１、Ｉ／Ｏ用メモリ空間３１２、Ｉ／Ｏ用レジスタ空間３１３などが確保される。
　ＶＭ用メモリ空間３１１にＶＭＭ部２２０用の記憶領域が確保され、ＶＭＭ部２２０用の記憶領域にＶＭＭのプログラムやデータが補助記憶装置２１３からロード（読み込み）される。後述するＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９はＶＭＭ部２２０用の記憶領域にロードされるデータの一例である。
　Ｉ／Ｏ用メモリ空間３１２にＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃそれぞれのメモリ空間が確保される。Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのメモリ空間にアクセスすることにより、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのメモリにアクセスすることができる。
　Ｉ／Ｏ用レジスタ空間３１３にＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃそれぞれのレジスタ空間が確保される（図３ではＩ／Ｏデバイス１１０ｂのレジスタ空間のみを示す）。Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのレジスタ空間にアクセスすることにより、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのレジスタにアクセスすることができる。
　仮想メモリマップ３２０ａはＯＳ２３１ａ用の仮想アドレス空間の用途を表す図またはデータであり、仮想メモリマップ３２０ｂはＯＳ２３１ｂ用の仮想アドレス空間の用途を表す図またはデータである。仮想メモリマップ３２０ａ・ｂのデータはＶＭＭ部２２０のメモリ管理部２２４によって記憶管理される。ＯＳ２３１ａ・ｂ用の仮想アドレス空間については後述する。
　図４は、実施の形態１におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期状態を示す図である。
　実施の形態１におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９について、図４に基づいて説明する。
　Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９（デバイス割り付けテーブルの一例）は、Ｉ／Ｏデバイス１１０（のメモリやレジスタ）とＩ／Ｏデバイス１１０が割り当てられたＯＳ２３１とを対応付けるためのデータである。
　Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９は、「デバイス識別子」と「割り付け先」と「領域（０から５）」とを含む。「領域ｎ（ｎは０から５）」が示す記憶領域はＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲｎが示す記憶領域に対応している。１つの「領域ｎ」を用いて３２ビットの記憶領域を表す代わりに、ＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲと同様に２つの「領域ｎ」を用いて６４ビットの記憶領域を表しても構わない。
　「領域（０から５）」は「ベースアドレス」「サイズ」「属性」を含む。初期状態ではいずれの項目も設定されていない。また、「領域（０から５）」にその他の情報（例えば、プリフェッチ可否フラグ）を含めてもよい。
　後に設定される各項目は、以下のように機能する。
　「デバイス識別子」は、Ｉ／Ｏデバイス１１０の識別子を示す。例えば、ＰＣＩデバイスの場合、ドメイン番号、バス番号、デバイス番号、ファンクション番号の組をデバイス識別子として使用する。
　「割り付け先」は、Ｉ／Ｏデバイス１１０が割り付けられたＯＳ２３１の識別子を示す。「割り付け先」に設定される「ＮＵＬＬ」はＩ／Ｏデバイス１１０がいずれのＯＳ２３１にも割り付けられていないことを意味する。
　「ベースアドレス」は、Ｉ／Ｏデバイス１１０用に割り当てられた記憶領域の先頭の物理アドレスを示す。「領域ｎ（ｎは０から５）」の「ベースアドレス」にはＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲｎが示すベースアドレスが設定される。
　「サイズ」は、割り当てられた記憶領域の大きさを示す。「領域ｎ」の「サイズ」にはＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲｎが示すサイズが設定される。
　「属性」は、割り当てられた記憶領域の用途を示す。「属性」に設定される「メモリ」は割り当てられた記憶領域がメモリ空間であることを意味し、「属性」に設定される「レジスタ」は割り当てられた記憶領域がレジスタ空間であることを意味する。
　図２に戻り、仮想計算機システム１００の動作について説明を続ける。
　Ｓ１２０において、ＶＭＭ部２２０が起動する。ＶＭＭ部２２０が起動した場合、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９（図４参照）の初期化処理を実行する。Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理については後述する。
　さらに、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、ＶＭ用メモリ空間３１１（図３参照）にＯＳ２３１ａ・ｂ用の記憶領域を確保し、ＯＳ２３１ａ・ｂ用の記憶領域にＶＭのプログラムやデータを補助記憶装置２１３からロード（読み込み）する。ＯＳ２３１ａ・ｂ、デバイスドライバ２３２ａ・ｂおよびＰＣＩドライバ２３３ａ・ｂは、ＯＳ２３１ａ・ｂ用の記憶領域にロードされるプログラムの一例である。ＯＳ２３１ａ・ｂ用の記憶領域の確保およびＶＭのプログラムやデータのロードは物理計算機２００の起動処理（Ｓ１１０）で実行してもよい。
　また、ＶＭＭ部２２０のメモリ管理部２２４は、ＯＳ２３１ａ・ｂ用の仮想アドレス空間を定義し、仮想アドレス空間にＯＳ２３１ａ・ｂ用の記憶領域をマッピングする（図３の仮想メモリマップ３２０ａ・ｂ参照）。このとき、メモリ管理部２２４は、物理アドレス空間の物理アドレスと仮想アドレス空間の仮想アドレスとを対応付けるマッピングテーブルを生成する。
　そして、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８はＶＭ部２３０ａ・ｂを起動する。
　Ｓ１３０において、ＶＭ部２３０ａ・ｂが動作を開始する。ＶＭ部２３０ａ・ｂが動作を開始した場合、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのメモリやレジスタへのアクセスおよびＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスが発生する。アクセスが発生した場合の処理については後述する。
　図２のフローチャートに示すような仮想計算機システム１００の動作によって、物理計算機２００でＶＭ部２３０ａ・ｂが稼働する。
　図５は、実施の形態１におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理を示すフローチャートである。
　実施の形態１におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理について、図５に基づいて説明する。
　ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、物理計算機２００で使用されるＩ／Ｏデバイス１１０別にＳ２１０からＳ２３０の処理を実行する。つまり、制御部２２８は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃそれぞれについてＳ２１０からＳ２３０の処理を実行する。
　Ｓ２１０において、制御部２２８は、Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間およびレジスタ空間がページ境界に整列しているか否かを判定する。
　このとき、制御部２２８は、Ｉ／Ｏデバイス１１０のＰＣＩコンフィグレーションレジスタ内の各ＢＡＲを参照する。各ＢＡＲにはＩ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間またはレジスタ空間のベースアドレスおよびサイズが設定されている。制御部２２８は、各ＢＡＲに設定されているベースアドレスがページ境界のアドレス（ページサイズ（例えば、４Ｋバイト）単位のアドレス）であるか否かを判定する。各ＢＡＲに設定されているベースアドレスがページ境界のアドレスである場合、Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間およびレジスタ空間はページ境界に整列している。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間およびレジスタ空間がページ境界に整列している場合（ＹＥＳ）、処理はＳ２３０に進む。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間およびレジスタ空間がページ境界に整列していない場合（ＮＯ）、処理はＳ２２０に進む。
　Ｓ２２０において、制御部２２８は、ページ境界のアドレスでないベースアドレスが設定されているＢＡＲに当該ベースアドレスの前後いずれかのページ境界のアドレスを設定する。
　これにより、Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間およびレジスタ空間をページ境界に整列させることができる。
　Ｓ２２０の後、処理はＳ２３０に進む。
　Ｓ２３０において、制御部２２８は、Ｉ／Ｏデバイス１１０のＰＣＩコンフィグレーションレジスタの設定値を用いてＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９にＩ／Ｏデバイス１１０の「デバイス識別子」「ベースアドレス」「サイズ」「属性」を設定する。また、制御部２２８は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９の「割り付け先」には「ＮＵＬＬ（割り付けられているＯＳ２３１が無い）」を設定する。
　図６は、実施の形態１における初期化処理後のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を示す図である。初期化処理後のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の一例を図６に示す。
　図７は、実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理を示すフローチャートである。
　実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理について、図７に基づいて説明する。
　いずれのＯＳ２３１ａ・ｂにも割り付けられていないＩ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間またはレジスタ空間にアクセスが発生した場合、以下のようにＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理が実行される。
　以下、ＯＳ２３１ａからＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間にアクセスが発生した場合について説明する。但し、ＯＳ２３１ａからＩ／Ｏデバイス１１０ａのレジスタ空間にアクセスが発生した場合、およびＯＳ２３１ａからＩ／Ｏデバイス１１０ｂまたはｃのメモリ空間またはレジスタ空間にアクセスが発生した場合も処理内容は以下と同様である。さらに、ＯＳ２３１ｂからＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのいずれかのメモリ空間またはレジスタ空間にアクセスが発生した場合も処理内容は以下と同様である。
　Ｓ３１０において、ＯＳ２３１ａのデバイスドライバ２３２ａは、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間にアクセスする。例えば、デバイスドライバ２３２ａは、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間の物理アドレスを指定してアクセス命令をプロセッサ２１１ａに出力する。
　Ｓ３１０の後、処理はＳ３２０に進む。
　Ｓ３２０において、プロセッサ２１１ａは、ＶＭＭ部２２０の起動時にメモリ管理部２２４によって生成されたマッピングテーブルを参照する。このとき、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間の物理アドレスに対応する仮想アドレスはマッピングテーブルに設定（マッピング）されていない。そのため、プロセッサ２１１ａは、ページフォルト例外（またはＴＬＢミス例外。以下同様）を発生させてＶＭＭ部２２０を呼び出す。ページフォルト例外の情報（データ）には、アクセス先の物理アドレスが含まれる。
　例えば、ページフォルト例外の発生時のＶＭＭ部２２０の呼び出しをＯＳ２３１ａ・ｂの例外ハンドラに設定しておいてもよい。または、物理計算機２００の仮想化支援機能の一部である例外横取り機能を用いてＶＭＭ部２２０を呼び出してもよい。または、ＯＳ２３１ａ・ｂを非特権モードで動作させ、ページフォルト例外（特権違反の一例）の発生時のＶＭＭ部２２０の呼び出しをＯＳ２３１ａ・ｂの例外ベクタに設定しておいてもよい。
　Ｓ３２０の後、処理はＳ３３０に進む。
　Ｓ３３０において、ＶＭＭ部２２０のＩ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、ページフォルト例外の原因がＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間またはレジスタ空間へのアクセスであるか否かを判定する。
　このとき、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９に登録された各Ｉ／Ｏデバイスの各「領域（０から５）」にアクセス先の物理アドレスが含まれるか否かを判定する。アクセス先の物理アドレスがいずれかのＩ／Ｏデバイスの「領域（０から５）」に含まれる場合、ページフォルト例外の原因は該Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間またはレジスタ空間へのアクセスである。
　ページフォルト例外の原因がＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間またはレジスタ空間へのアクセスである場合（ＹＥＳ）、処理はＳ３３１に進む。
　ページフォルト例外の原因がＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間またはレジスタ空間へのアクセスでない場合（ＮＯ）、処理はＳ３５０に進む。
　Ｓ３３１において、ＶＭＭ部２２０のＩ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａが他のＯＳ２３１ｂに占有されているか否かを判定する。
　このとき、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９でアクセス先（Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ）の「デバイス識別子」に対応付けられた「割り付け先」に他のＯＳ２３１ｂの識別子が設定されているか否かを判定する。「割り付け先」に他のＯＳ２３１ｂの識別子が設定されている場合、アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａは他のＯＳ２３１ｂに占有されている。
　アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａが他のＯＳ２３１ｂに占有されている場合（ＹＥＳ）、処理はＳ３５０に進む。
　アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａが他のＯＳ２３１ｂに占有されていない場合（ＮＯ）、処理はＳ３４０に進む。
　Ｓ３４０において、ＶＭＭ部２２０のＩ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９の設定を行う。このとき、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、アクセス先（Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ）の「デバイス識別子」に対応付けられた「割り付け先」にアクセス元（ＯＳ２３１ａ）の識別子を設定する。
　Ｓ３４０の後、処理はＳ３４１に進む。
　Ｓ３４１において、ＶＭＭ部２２０のメモリ管理部２２４は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、アクセス先（Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ）の「デバイス識別子」に対応付けられた「領域（０から５）」が示す全てのメモリ空間およびレジスタ空間をアクセス元のＯＳ２３１ａの仮想アドレス空間にマッピングする。つまり、メモリ管理部２２４は、当該「領域（０から５）」の物理アドレスとＯＳ２３１ａの仮想アドレス空間の仮想アドレスとを対応付けてマッピングテーブルに設定する。
　Ｓ３４１の後、処理はＳ３４２に進む。
　Ｓ３４２において、ＶＭＭ部２２０のＩ／Ｏエミュレーション部２２２は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間へのアクセスをエミュレーションする。つまり、Ｉ／Ｏエミュレーション部２２２は、ＯＳ２３１ａのデバイスドライバ２３２ａの代わりにＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間にアクセスする。例えば、Ｉ／Ｏエミュレーション部２２２がアクセス命令をプロセッサ２１１ａに出力し、プロセッサ２１１ａがＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間にアクセスする。
　Ｓ３４２の後、処理はＳ３６０に進む。
　Ｓ３５０において、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、ページフォルト例外用の所定の異常処理を実行する。例えば、制御部２２８は、ＯＳ２３１ａにエラー通知を行い、またはページフォルト例外をエミュレーションして実行する。
　Ｓ３５０の後、処理はＳ３６０に進む。
　Ｓ３６０において、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８はＯＳ２３１ａに制御を戻す。
　Ｓ３６０により、Ｉ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理は終了する。
　ＯＳ２３１ａにＩ／Ｏデバイス１１０ａが割り付けられ、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間とＯＳ２３１ａの仮想アドレス空間とがマッピングされた場合、プロセッサ２１１ａはＯＳ２３１ａからＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間へアクセスが発生してもページフォルト例外を発生させず、アクセス命令に従ってＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間にアクセスする。この場合、ＶＭＭ部２２０はＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間へのアクセスをエミュレートしない。
　図８は、実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０ａ・ｂを割り付けた後のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を示す図である。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリにアクセスしたＯＳ２３１ａにＩ／Ｏデバイス１１０ａを割り付け、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｂのメモリまたはレジスタにアクセスしたＯＳ２３１ｂにＩ／Ｏデバイス１１０ｂを割り付けた場合のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を図８に示す。
　図９は、実施の形態１におけるＩ／Ｏデバイス１１０ａ・ｂを割り付けた後の仮想メモリマップ３２０ａ・ｂを示す図である。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間をＯＳ２３１ａの仮想アドレス空間にマッピングした場合の仮想メモリマップ３２０ａと、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｂのメモリ空間とレジスタ空間とをＯＳ２３１ｂの仮想アドレス空間にマッピングした場合の仮想メモリマップ３２０ｂとを図９に示す。
　図１０は、実施の形態１におけるＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理を示すフローチャートである。
　ＯＳ２３１ａのＰＣＩドライバ２３３ａがＩ／Ｏデバイス１１０ａのＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスした場合の処理について、図１０に基づいて説明する。但し、ＯＳ２３１ａのＰＣＩドライバ２３３ａがＩ／Ｏデバイス１１０ｂ・ｃのＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスした場合も処理内容は以下と同様である。さらに、ＯＳ２３１ｂのＰＣＩドライバ２３３ｂがＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃのＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスした場合も処理内容は以下と同様である。
　Ｓ４１０において、ＯＳ２３１ａのＰＣＩドライバ２３３ａがＩ／Ｏデバイス１１０ａのＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスする。例えば、ＰＣＩドライバ２３３ａは、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのＰＣＩコンフィグレーションレジスタ内のアドレスやレジスタ番号を指定してアクセス命令をプロセッサ２１１ａに出力する。
　Ｓ４１０の後、処理はＳ４２０に進む。
　Ｓ４２０において、ＶＭＭ部２２０は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスを横取りする。
　例えば、ＰＣＩコンフィグレーション空間へのアクセス用のレジスタ（ＣＯＮＦＩＧ＿ＡＤＤＲレジスタおよびＣＯＮＦＩＧ＿ＤＡＴＡレジスタ）が配置されているページをＯＳ２３１ａ・ｂからアクセスできないページとしてプロセッサ２１１ａ・ｂに設定しておく。そして、ＯＳ２３１ａ・ｂから当該ページへのアクセス（ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス）が発生した場合、プロセッサ２１１ａ・ｂはページフォルト例外（またはＴＬＢミス例外。以下同様）を発生してＶＭＭ部２２０を呼び出す。また、ＯＳ２３１ａ・ｂが、ＰＣＩコンフィグレーション空間へのアクセス用のレジスタにアクセスするために、ＶＭＭ部２２０を呼び出してもよい。また、ＰＣＩコンフィグレーション空間へのアクセス用のレジスタがメモリ空間ではなくＩ／Ｏアドレス空間にマップされる場合、Ｉ／Ｏアドレス空間の保護機能によってＶＭＭ部２２０を呼び出すようにしてもよい。
　Ｓ４２０の後、処理はＳ４３０に進む。
　Ｓ４３０において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａ（ＰＣＩデバイス）がアクセス元のＯＳ２３１ａに割り付けられているか否かを判定する。アクセス先（Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ）の「デバイス識別子」に対応付けられた「割り付け先」にアクセス元（ＯＳ２３１ａ）の識別子が設定されている場合、アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａはアクセス元のＯＳ２３１ａに割り付けられている。
　アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａがアクセス元のＯＳ２３１ａに割り付けられている場合（ＹＥＳ）、処理はＳ４４０に進む。
　アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０ａがアクセス元のＯＳ２３１ａに割り付けられていない場合（ＮＯ）、処理はＳ４５０に進む。
　Ｓ４４０において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、アクセス内容がＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲの変更を含むか否かを判定する。
　アクセス内容がＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲの変更を含む場合（ＹＥＳ）、処理はＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）に進み、その後、Ｓ４４１に進む。ＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）については別途説明する。
　アクセス内容がＰＣＩコンフィグレーションレジスタのＢＡＲの変更を含まない場合（ＮＯ）、処理はＳ４４２に進む。
　Ｓ４４１において、ＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）の処理結果が「ＯＫ」である場合、処理はＳ４４２に進む。また、ＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）の処理結果が「ＮＧ」である場合、処理はＳ４５０に進む。
　Ｓ４４２において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスをエミュレーションする。このとき、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＰＣＩドライバ２３３ａの代わりにＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスする。例えば、ＰＣＩエミュレーション部２２１がアクセス命令をプロセッサ２１１ａに出力し、プロセッサ２１１ａがＰＣＩコンフィグレーションレジスタにアクセスする。
　Ｓ４４２の後、処理はＳ４６０に進む。
　Ｓ４５０において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス時の所定の異常処理を実行する。例えば、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＯＳ２３１ａにエラー通知を行う。
　Ｓ４５０の後、処理はＳ４６０に進む。
　Ｓ４６０において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１はＯＳ２３１ａに制御を戻す。
　Ｓ４６０により、ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理は終了する。
　図１１は、実施の形態１におけるＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）を示すフローチャートである。
　ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理（図１０参照）に含まれるＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）について、図１１に基づいて説明する。
　Ｓ５１０において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、変更後のＢＡＲが示す記憶領域が正しい記憶領域であるか否かを判定する。例えば、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、変更後のＢＡＲのベースアドレスがページ境界のアドレスと一致する場合に変更後のＢＡＲが示す記憶領域が正しい記憶領域であると判定する。さらに、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、変更後のＢＡＲが示す記憶領域がＩ／Ｏ用メモリ空間３１２やＩ／Ｏ用レジスタ空間３１３に収まることを判定する。
　変更後のＢＡＲが示す記憶領域が正しい記憶領域である場合（ＹＥＳ）、処理はＳ５１１に進む。
　変更後のＢＡＲが示す記憶領域が正しい記憶領域でない場合（ＮＯ）、ＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）の処理結果は「ＮＧ」である（Ｓ５３０）。
　Ｓ５１１において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、変更後のＢＡＲが示す記憶領域が他のＯＳ２３１ｂに占有されているか否かを判定する。
　このとき、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、アクセス元以外のＯＳ２３１ｂの識別子が設定されている「割り付け先」に対応付けられた「領域（０から５）」に変更後のＢＡＲが示す記憶領域の一部または全部が含まれているか否かを判定する。
　変更後のＢＡＲが示す記憶領域が他のＯＳ２３１ｂに占有されている場合（ＹＥＳ）、ＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）の処理結果は「ＮＧ」である（Ｓ５３０）。
　変更後のＢＡＲが示す記憶領域が他のＯＳ２３１ｂに占有されていない場合（ＮＯ）、処理はＳ５２０に進む。
　Ｓ５２０において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９のアクセス先（Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ）の「デバイス識別子」に対応付けられた「領域（０から５）」のうち、変更したＢＡＲに対応する「領域（０から５のいずれか）」の「ベースアドレス」および「サイズ」を変更する。
　Ｓ５２０の後、処理はＳ５２１に進む。
　Ｓ５２１において、ＶＭＭ部２２０のメモリ管理部２２４は、ＢＡＲの変更に応じてＩ／Ｏデバイス１１０ａのマッピングテーブルを変更する。つまり、メモリ管理部２２４は、変更前のＢＡＲが示す記憶領域をＩ／Ｏデバイス１１０ａの仮想アドレス空間からアンマップし、変更後のＢＡＲが示す記憶領域をＩ／Ｏデバイス１１０ａの仮想アドレス空間にマッピングする。
　ＢＡＲ変更判定処理（Ｓ５００）の処理結果は「ＯＫ」である（Ｓ５２２）。
　ここで、実施の形態における仮想計算機システム１００のハードウェアについて補足する。
　プロセッサ２１１ａ・ｂは、バス（図示省略）を介してメインメモリ２１２、補助記憶装置２１３、割込みコントローラ２１４、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃおよびその他のハードウェアと接続され、これらのハードウェアを制御する。
　メインメモリ２１２または補助記憶装置２１３には、プログラム群やファイル群が記憶されている（図示省略）。
　プログラム群には、実施の形態において「～部」として説明した機能を実行するプログラムが含まれる。プログラム（例えば、アクセス制御プログラム、仮想計算機プログラム）は、プロセッサ２１１により読み出され実行される。すなわち、プログラムは、「～部」としてコンピュータを機能させるものであり、また「～部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
　ファイル群には、実施の形態において説明する「～部」で使用される各種データ（入力、出力、判定結果、計算結果、処理結果など）が含まれる。
　実施の形態において構成図およびフローチャートに含まれている矢印は主としてデータや信号の入出力を示す。
　フローチャートなどに基づいて説明する処理はハードウェア２１０（例えば、プロセッサ２１１）を用いて実行される。
　実施の形態において「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、「～機器」であってもよく、また「～ステップ」、「～手順」、「～処理」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで実装されても構わない。
　実施の形態１における仮想計算機のＯＳ２３１ａ・ｂは物理計算機２００で動作する複数のＯＳの一例である。物理計算機２００にマルチオペレーティングシステムを実装し、仮想計算機のＯＳ以外の複数のＯＳを物理計算機２００が動作させても構わない。
　実施の形態１において、物理計算機２００は、ＰＣＩデバイスのレジスタ空間がメモリ空間にマップされている。但し、物理計算機２００は、ＰＣ／ＡＴ互換機のように、ＰＣＩデバイスのレジスタ空間がＩ／Ｏアドレス空間にマップされても構わない（ＰＣ／ＡＴは登録商標）。例えば、Ｉｎｔｅｌ　ｘ８６　ＣＰＵの場合、Ｉ／Ｏアドレス空間にマップされたＰＣＩデバイスのレジスタ空間の保護は、Ｉ／Ｏ特権レベルやＩ／Ｏ許可ビットマップ、あるいは、ハードウェアの仮想化支援機能のＩ／Ｏアクセス横取り機能を用いることにより実現可能である（Ｉｎｔｅｌは登録商標）。
　実施の形態１において、物理計算機２００は、ＯＳ２３１ａ・ｂに対するＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃの事前割り付けを行わない。その代りに、物理計算機２００は、ＯＳ２３１ａによるＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間やレジスタ空間へのアクセスが発生した際に、先着順で、該ＯＳ２３１ａに該Ｉ／Ｏデバイス１１０ａを割り付ける。これにより、物理計算機２００は、該Ｉ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間とレジスタ空間とＰＣＩコンフィグレーションレジスタとを該ＯＳ２３１ａ以外のＯＳ２３１ｂから保護する。つまり、物理計算機２００は該Ｉ／Ｏデバイス１１０ａを割り付けたＯＳ２３１ａ以外のＯＳ２３１ｂから該Ｉ／Ｏデバイス１１０ａにアクセスできないようにする。
　実施の形態１により、Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃの割り付けの事前設定が不要になり、かつ、ＯＳ２３１ａに割り付けられたＩ／Ｏデバイス１１０ａのメモリ空間とレジスタ空間とＰＣＩコンフィグレーションレジスタとを他のＯＳ２３１ｂから保護することが可能となる。
　実施の形態１において、例えば、以下のような計算機（物理計算機２００）について説明した。
　計算機は、デバイス（Ｉ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃ）にアクセスする複数のＯＳ（ＯＳ２３１ａ・ｂ）を動作させる。
　計算機は、デバイス割り付け記憶部とアクセス管理部（ＶＭＭ部２２０）とを備える。
　デバイス割り付け記憶部は、前記デバイスと前記デバイスが割り付けられたＯＳとを対応付けるためのデバイス割り付けテーブル（Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９）を記憶する。
　アクセス管理部は、前記デバイスへのアクセスが発生した場合、前記デバイスが割り付けられているＯＳを前記デバイス割り付けテーブルに基づいて判定する。アクセス管理部は、前記デバイスがいずれのＯＳにも割り付けられていない場合、前記デバイスとアクセス元のＯＳとを対応付けるために前記デバイス割り付けテーブルを更新して前記デバイスへのアクセスを許可する。アクセス管理部は、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳ以外のＯＳに割り付けられている場合、前記デバイスへのアクセスを拒否する。
　前記デバイス割り付けテーブルは、前記デバイスの物理アドレス空間と前記デバイスが割り付けられたＯＳとを対応付けて示すデータである。
　前記アクセス管理部は、前記デバイスがいずれのＯＳにも割り付けられていない場合、さらに、前記デバイス割り付けテーブルが示す前記デバイスの物理アドレス空間を前記アクセス元のＯＳの仮想アドレス空間にマッピングする。
　前記アクセス管理部は、前記デバイスのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスが発生した場合、前記デバイスが割り付けられているＯＳを前記デバイス割り付けテーブルに基づいて判定する。前記アクセス管理部は、前記デバイスがアクセス元のＯＳに割り付けられている場合、前記ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスを許可する。前記アクセス管理部は、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳに割り付けられていない場合、前記ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスを拒否する。
　前記アクセス管理部は、前記ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスがベースアドレスの変更であり、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳに割り付けられている場合、以下のように動作する。前記アクセス管理部は、変更後のベースアドレスに基づいて前記デバイス割り付けテーブル内の前記デバイスの物理アドレス空間の情報を更新する。前記アクセス管理部は、更新後の前記情報が示す前記デバイスの物理アドレス空間を前記アクセス元のＯＳの仮想アドレス空間にマッピングする。
　実施の形態２．
　アクセスするデバイスの種類によってデバイスのメモリやレジスタからのデータの読み込みを複数のＯＳ（または全てのＯＳ）に許可する形態について説明する。
　以下、実施の形態１と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項については実施の形態１と同様である。
　仮想計算機システム１００の構成は、実施の形態１と同様である（図１参照）。
　但し、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９の構成が一部異なる。
　図１２は、実施の形態２におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を示す図である。
　実施の形態２におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９について、図１２に基づいて説明する。
　Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９は、実施の形態１で説明した項目（図４，６，８参照）に加えて、「デバイス種別」を有する。
　「デバイス種別」は、Ｉ／Ｏデバイス１１０のデバイス種別（例えば、ブリッジ）を示す。
　図１２のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃが「ブリッジ」であることを示している。Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ（ブリッジ）はいずれのＯＳ２３１ａ・ｂにも割り付けられていない。
　ＰＣＩ　ＥｘｐｒｅｓｓスイッチやＰＣＩブリッジ（いずれもブリッジの一例）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタはツリー構造によって他のＰＣＩデバイスと関連付けられているため、複数のＯＳ２３１ａ・ｂから参照される場合がある。
　そこで、実施の形態２では、割り付け種別が「ブリッジ」であるＩ／Ｏデバイス１１０ｃをいずれのＯＳ２３１ａ・ｂにも割り付けず、各ＯＳ２３１ａ・ｂからＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスをリードオンリー（読み取り専用）で許可する。また、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みは、第３のＶＭ部のＯＳ（図示省略）や物理計算機２００のＯＳ（図示省略）などの特定の管理ＯＳだけに許可する。但し、ブリッジ以外のＩ／Ｏデバイス１１０ａ・ｂのメモリ、レジスタまたはＰＣＩコンフィグレーションレジスタをＯＳ２３１ａ・ｂに対してリードオンリーにしてもよい。
　図１３は、実施の形態２における仮想計算機システム１００のメモリマップを表す図である。
　図１３に示すように、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃのメモリ空間はＯＳ２３１ａとＯＳ２３１ｂとの両方の仮想メモリマップ３２０（仮想アドレス空間）にマッピングする。このとき、メモリ管理部２２４は、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃのメモリ空間がリードオンリーであることを示すアクセス属性をマッピングテーブルに設定する。また、メモリ管理部２２４は、必要に応じて管理ＯＳの仮想アドレス空間にＩ／Ｏデバイス１１０ｃのメモリ空間をマッピングし、Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃのメモリ空間が書き込み可能であることを示すアクセス属性をマッピングテーブルに設定する。
　図１４は、実施の形態２におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理を示すフローチャートである。
　実施の形態２におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理について、図１４に基づいて説明する。
　Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理は、実施の形態１で説明した処理（図５参照）に加えて、Ｓ２４０とＳ２４１とを含む。以下、Ｓ２４０とＳ２４１とについて説明する。
　Ｓ２４０において、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、Ｉ／Ｏデバイス１１０のＰＣＩコンフィグレーションレジスタ（デバイス種別の情報を含む）を参照し、Ｉ／Ｏデバイス１１０がＰＣＩ　ＥｘｐｒｅｓｓスイッチまたはＰＣＩブリッジであるか判定する。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０がＰＣＩ　ＥｘｐｒｅｓｓスイッチまたはＰＣＩブリッジである場合（ＹＥＳ）、処理はＳ２４１に進む。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０がＰＣＩ　ＥｘｐｒｅｓｓスイッチとＰＣＩブリッジとのいずれでもない場合（ＮＯ）、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０に対する処理は終了する。
　Ｓ２４１において、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９に対して、Ｉ／Ｏデバイス１１０の「デバイス識別子」に対応付けられた「デバイス種別」に「ブリッジ」を設定する。
　Ｓ２４１により、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０に対する処理は終了する。
　図１５は、実施の形態２におけるＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理を示すフローチャートである。
　実施の形態２におけるＩ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理について、図１５に基づいて説明する。
　Ｉ／Ｏデバイス１１０の割り付け処理は、実施の形態１で説明した処理（図７参照）に加えて、Ｓ３３２およびＳ３３３を含む。以下、Ｓ３３２について説明する。
　Ｓ３３２において、ＶＭＭ部２２０のＩ／Ｏ割り付け部２２３は、ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のメモリ空間またはレジスタ空間への書き込みまたは読み込みであるか否かを判定する。
　このとき、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、アクセス命令の内容が「書き込み」または「読み込み」であるか否かを判定する。また、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、アクセス先のＩ／Ｏデバイス１１０の「デバイス識別子」に対応付けられた「デバイス種別」が「ブリッジ」であるか否かを判定する。アクセス命令の内容が「書き込み」または読み込みであって「デバイス種別」が「ブリッジ」である場合、ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスはブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のメモリ空間またはレジスタ空間への書き込みまたは読み込みである。
　ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のメモリ空間またはレジスタ空間への書き込みである場合（ＹＥＳ［書き込み］）、処理はＳ３５０に進む。
　ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のメモリ空間またはレジスタ空間への読み込みである場合（ＹＥＳ［読み込み］）、処理はＳ３３３に進む。
　ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のメモリ空間またはレジスタ空間への書き込みおよび読み込みでない場合（ＮＯ）、処理はＳ３３１に進む。
　Ｓ３３３において、Ｉ／Ｏ割り付け部２２３は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９への登録は行わず、仮想アドレス空間に該Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃのメモリ空間およびレジスタ空間をリードオンリーでマップする。
　Ｓ３３３の後、処理はＳ３４２に進む。
　図１６は、実施の形態２におけるＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理を示すフローチャートである。
　実施の形態２におけるＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理について、図１６に基づいて説明する。
　ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセス処理は、実施の形態１で説明した処理（図１０参照）に加えて、Ｓ４２１を含む。以下、Ｓ４２１について説明する。
　Ｓ４２１において、ＶＭＭ部２２０のＰＣＩエミュレーション部２２１は、ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みまたは読み込みであるか否かを判定する。
　ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みである場合（ＹＥＳ［書き込み］）、処理はＳ４５０に進む。
　ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの読み込みである場合（ＹＥＳ［読み込み］）、デバイスが自ＯＳに割り付けられているかどうかの検査を省略し、Ｓ４４２に進む。
　ＯＳ２３１ａ・ｂからのアクセスがブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みおよび読み込みでない場合（ＮＯ）、処理はＳ４３０に進む。
　Ｓ４２１において、ＰＣＩエミュレーション部２２１は、ブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みのアクセスが所定の管理ＯＳからのアクセスであるか否かを判定してもよい。ブリッジ（Ｉ／Ｏデバイス１１０ｃ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みのアクセスが所定の管理ＯＳからのアクセスである場合、Ｓ４５０ではなくＳ４３０に進む。つまり、ＰＣＩエミュレーション部２２１はＰＣＩコンフィグレーションレジスタへの書き込みを許可する。
　実施の形態２により、あるＯＳ２３１ａが勝手にＰＣＩブリッジ（所定の種類のデバイスの一例）を占有したり、勝手にＰＣＩブリッジのＰＣＩコンフィグレーションレジスタを変更したりしてしまうことによる不具合を防止することができる。例えば、他のＯＳ２３１ｂが該ＰＣＩブリッジにアクセス不能となり、該ＰＣＩブリッジ以下のＰＣＩのツリー構造をたどれなくなってしまう、という不具合を防止することができる。
　実施の形態２において、例えば、以下のような計算機（物理計算機２００）について説明した。
　アクセス管理部（ＶＭＭ部２２０）は、所定の種類のデバイス（例えば、ブリッジ）のＰＣＩコンフィグレーションレジスタへ書き込みのアクセスが発生した場合、前記書き込みのアクセスを拒否する。アクセス管理部は、前記所定の種類のデバイスのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへ読み取りのアクセスが発生した場合、前記読み取りのアクセスを許可する。
　アクセス管理部は、前記所定の種類のデバイスのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへ書き込みのアクセスが所定の管理ＯＳから発生した場合、前記書き込みのアクセスを許可する。
　実施の形態３．
　前回のＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃの割り付け結果を次回の仮想計算機システム１００で使用する形態について説明する。
　以下、実施の形態１、２と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項については実施の形態１、２と同様である。
　図１７は、実施の形態３における仮想計算機システム１００の構成図である。
　実施の形態３における仮想計算機システム１００の構成について、図１７に基づいて説明する。
　物理計算機２００のＶＭＭ部２２０は、実施の形態１で説明した構成（図１参照）に加えて、テーブル保存部２２５を備える。
　テーブル保存部２２５は、ＶＭＭ部２２０の実行終了時（またはＶＭ部２３０ａ・ｂの実行終了時）にＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９（図１２参照）を補助記憶装置２１３に保存する。保存されたＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９は、物理計算機２００の次回以降の起動時のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理で使用される。
　図１８は、実施の形態３におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理を示すフローチャートである。
　実施の形態３におけるＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理について、図１８に基づいて説明する。
　Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理は、実施の形態２で説明した処理（図１４参照）に加えて、Ｓ２５０からＳ２５３を含む。以下、Ｓ２５０からＳ２５３について説明する。
　Ｓ２４０でＩ／Ｏデバイス１１０がＰＣＩ　ＥｘｐｒｅｓｓスイッチとＰＣＩブリッジとのいずれでもない場合（ＮＯ）、処理はＳ２５０に進む。
　また、実施の形態１のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９の初期化処理（図５参照）に実施の形態３を適用する場合はＳ２３０の後にＳ２５０に進む。
　Ｓ２５０において、ＶＭＭ部２２０の制御部２２８は、テーブル保存部２２５によって保存された前回（または過去）のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を利用するモード（以下、「引き継ぎモード」という）でＶＭＭ部２２０が起動したか否かを判定する。例えば、ユーザが引き継ぎモードか否かを示すモード種別を起動オプションとして指定してＶＭＭ部２２０を起動し、制御部２２８は起動オプションのモード種別によって判定する。また、ユーザが物理計算機２００のディップスイッチによってモードを切り替えてもよい。以下、前回（または過去）のＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を「保存割り付けテーブル」という。
　ＶＭＭ部２２０が引き継ぎモードで起動した場合（ＹＥＳ）、処理はＳ２５１に進む。
　ＶＭＭ部２２０が引き継ぎモードで起動しなかった場合（ＮＯ）、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０に対する処理は終了する。
　Ｓ２５１において、制御部２２８は、補助記憶装置２１３の保存割り付けテーブルを参照し、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０がいずれかのＯＳ２３１ａ・ｂに割り付けられていたか否かを判定する。つまり、制御部２２８は、保存割り付けテーブルを参照し、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０の「デバイス識別子」に対応付けられた「割り付け先」にいずれかのＯＳ２３１ａ・ｂが設定されているか否かを判定する。
　当該Ｉ／Ｏデバイス１１０がいずれかのＯＳ２３１ａ・ｂに割り付けられていた場合（ＹＥＳ）、処理はＳ２５２に進む。
　当該Ｉ／Ｏデバイス１１０がいずれかのＯＳ２３１ａ・ｂにも割り付けられていなかった場合（ＮＯ）、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０に対する処理は終了する。
　Ｓ２５２において、制御部２２８は、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０が割り付けられていたＯＳ２３１（ａまたはｂ）に当該Ｉ／Ｏデバイス１１０を割り付ける。つまり、制御部２２８は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９に対して、Ｉ／Ｏデバイス１１０の「デバイス識別子」に対応付けられた「割り付け先」に当該Ｉ／Ｏデバイス１１０が割り付けられていたＯＳ２３１の識別子を設定する。
　Ｓ２５２の後、処理はＳ２５３に進む。
　Ｓ２５３において、制御部２２８（またはメモリ管理部２２４）は、Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９を参照し、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０が割り付けられていたＯＳ２３１の仮想アドレス空間に当該Ｉ／Ｏデバイス１１０のメモリ空間およびレジスタ空間（物理アドレス空間）をマッピングする。
　Ｓ２５３により、当該Ｉ／Ｏデバイス１１０に対する処理は終了する。
　実施の形態３により、補助記憶装置２１３に保存されたＩ／Ｏ割り付けテーブル２２９を利用し、各ＯＳ２３１ａ・ｂに対するＩ／Ｏデバイス１１０ａ－ｃの割り付けおよびマッピングに要するオーバヘッドを削減することができる。
　実施の形態３において、例えば、以下のような計算機（物理計算機２００）について説明した。
　アクセス管理部（ＶＭＭ部２２０）は、動作が終了する場合にデバイス割り付けテーブル（Ｉ／Ｏ割り付けテーブル２２９）を保存割り付けテーブルとして保存し、動作が開始する場合に前記保存割り付けテーブルを用いて新たなデバイス割り付けテーブルを生成する。
　１００　仮想計算機システム、１１０　Ｉ／Ｏデバイス、２００　物理計算機、２１０　ハードウェア、２１１　プロセッサ、２１２　メインメモリ、２１３　補助記憶装置、２１４　割込みコントローラ、２２０　ＶＭＭ部、２２１　ＰＣＩエミュレーション部、２２２　Ｉ／Ｏエミュレーション部、２２３　Ｉ／Ｏ割り付け部、２２４　メモリ管理部、２２５　テーブル保存部、２２８　制御部、２２９　Ｉ／Ｏ割り付けテーブル、２３０　ＶＭ部、２３１　ＯＳ、２３２　デバイスドライバ、２３３　ＰＣＩドライバ、３１０　物理メモリマップ、３１１　ＶＭ用メモリ空間、３１２　Ｉ／Ｏ用メモリ空間、３１３　Ｉ／Ｏ用レジスタ空間、３２０　仮想メモリマップ。

Claims (9)

  1. 　デバイスにアクセスする複数のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）が動作する計算機であって、
    　デバイスとデバイスが割り付けられたＯＳとを対応付けるためのデバイス割り付けテーブルを記憶するデバイス割り付け記憶部と、
    　前記デバイスへのアクセスが発生した場合、前記デバイスが割り付けられているＯＳを前記デバイス割り付けテーブルに基づいて判定し、前記デバイスがいずれのＯＳにも割り付けられていない場合、前記デバイスとアクセス元のＯＳとを対応付けるために前記デバイス割り付けテーブルを更新して前記デバイスへのアクセスを許可し、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳ以外のＯＳに割り付けられている場合、前記デバイスへのアクセスを拒否するアクセス管理部と
    を備えることを特徴とする計算機。
  2. 　前記デバイス割り付けテーブルは、前記デバイスの物理アドレス空間と前記デバイスが割り付けられたＯＳとを対応付けて示すデータであり、
    　前記アクセス管理部は、前記デバイスがいずれのＯＳにも割り付けられていない場合、さらに、前記デバイス割り付けテーブルが示す前記デバイスの物理アドレス空間を前記アクセス元のＯＳの仮想アドレス空間にマッピングする
    ことを特徴とする請求項１記載の計算機。
  3. 　前記アクセス管理部は、前記デバイスのＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　ｂｕｓ）コンフィグレーションレジスタへのアクセスが発生した場合、前記デバイスが割り付けられているＯＳを前記デバイス割り付けテーブルに基づいて判定し、前記デバイスがアクセス元のＯＳに割り付けられている場合、前記アクセスを許可し、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳに割り付けられていない場合、前記アクセスを拒否する
    ことを特徴とする請求項２記載の計算機。
  4. 　前記アクセス管理部は、前記ＰＣＩコンフィグレーションレジスタへのアクセスがベースアドレスの変更であり、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳに割り付けられている場合、変更後のベースアドレスに基づいて前記デバイス割り付けテーブル内の前記デバイスの物理アドレス空間の情報を更新し、更新後の前記情報が示す前記デバイスの物理アドレス空間を前記アクセス元のＯＳの仮想アドレス空間にマッピングする
    ことを特徴とする請求項３記載の計算機。
  5. 　前記アクセス管理部は、所定の種類のデバイスのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへ書き込みのアクセスが発生した場合、前記書き込みのアクセスを拒否し、前記所定の種類のデバイスのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへ読み取りのアクセスが発生した場合、前記読み取りのアクセスを許可する
    ことを特徴とする請求項４記載の計算機。
  6. 　前記アクセス管理部は、前記所定の種類のデバイスのＰＣＩコンフィグレーションレジスタへ書き込みのアクセスが前記複数のＯＳ以外の所定の管理ＯＳから発生した場合、前記書き込みのアクセスを許可する
    ことを特徴とする請求項５記載の計算機。
  7. 　前記アクセス管理部は、動作が終了する場合に前記デバイス割り付けテーブルを保存割り付けテーブルとして保存し、動作が開始する場合に前記保存割り付けテーブルを用いて新たなデバイス割り付けテーブルを生成する
    ことを特徴とする請求項１から請求項６いずれかに記載の計算機。
  8. 　デバイスにアクセスする複数のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）が動作する計算機によって実行するアクセス管理方法であって、
    　前記計算機は、デバイスとデバイスが割り付けられたＯＳとを対応付けるためのデバイス割り付けテーブルを記憶するデバイス割り付け記憶部と、アクセス管理部とを備え、
    　前記アクセス管理部が、前記デバイスへのアクセスが発生した場合、前記デバイスが割り付けられているＯＳを前記デバイス割り付けテーブルに基づいて判定し、前記デバイスがいずれのＯＳにも割り付けられていない場合、前記デバイスとアクセス元のＯＳとを対応付けるために前記デバイス割り付けテーブルを更新して前記デバイスへのアクセスを許可し、前記デバイスが前記アクセス元のＯＳ以外のＯＳに割り付けられている場合、前記デバイスへのアクセスを拒否する
    ことを特徴とするアクセス管理方法。
  9. 　請求項８記載のアクセス管理方法をコンピュータに実行させるためのアクセス管理プログラム。
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