[發明專利]一種虛擬機系統及其顯卡使用方法

有效

• 申請號: 200610146551.4
• 申請日: 2006-11-15
• 公開（公告）號: CN101187880A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 陳軍;劉永鋒;劉春梅
• 申請（專利權）人: 聯想（北京）有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F3/14
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許靜

技術領域

本發明涉及計算機領域，特別是涉及一種虛擬機系統及其顯卡使用方法。

背景技術

隨著計算機系統的發展，虛擬化技術在計算機領域得到廣泛應用。現代計算機已經具有能力來利用虛擬化技術支持多個虛擬機，并在每個虛擬機上各自運行單獨的操作系統。

在虛擬機系統中，各操作系統都需要對硬件進行訪問，其中對顯卡的訪問相對來說是一個比較復雜的問題，對顯卡的不同使用方法是影響用戶體驗的一個重要因素。目前，VMWare及Virtual?PC等主流虛擬化技術所采用的方案大同小異，都是為客戶操作系統(GOS)提供一個虛擬化了的顯卡。該虛擬顯卡是一個通用的顯卡，只能實現基本的顯示功能，與真實的顯卡差別很大。

圖1為現有技術的虛擬機系統中顯卡訪問的示意圖。該虛擬機系統包括虛擬機監視器(VMM)、服務操作系統(SOS)和至少一個GOS(圖1中以1個GOS為例進行說明)。

SOS啟動時，掃描PCI總線，發現真實顯卡，獲取真實顯卡信息，為本系統分配真實顯卡資源(IRQ、IO、MMIO)，SOS通過真實顯卡的驅動模塊對顯卡進行訪問。

SOS包含至少一個設備模型(DM)，每個DM對應一個GOS，為GOS提供一個虛擬顯卡。GOS啟動時，掃描PCI總線，其掃描操作被VMM攔截，并轉發到DM里的虛擬PCI總線，DM給該GOS注冊虛擬顯卡。GOS發現虛擬顯卡，獲取虛擬顯卡信息，為本GOS分配虛擬顯卡資源(IRQ、IO、MMIO)，并保存在DM的虛擬顯卡的PCI配置空間里，VMM從中獲得虛擬顯卡的資源范圍(中斷號，各個IO段，各個MMIO段)。GOS通過虛擬顯卡的驅動模塊訪問虛擬顯卡時，GOS在訪問虛擬顯卡時候，其對虛擬顯卡的訪問操作(IO，MMIO)被VMM攔截，VMM將訪問數據發送到DM；DM對訪問數據進行轉換后，發送到真實顯卡的驅動模塊；真實顯卡的驅動模塊對接收到的數據進行處理后發送到顯卡。

該虛擬機系統包括一個或多個GOS，各個GOS操作系統都是通過SOS訪問顯卡。所以，除了SOS可以看到真實顯卡，并利用真實顯卡的驅動模塊訪問顯卡外，每個GOS看到的都是由DM提供的虛擬顯卡，并利用虛擬顯卡的驅動模塊對顯卡進行訪問，這樣，虛擬機系統的顯示是通過SOS來顯示的，不具備2D，3D等加速特性，顯卡的硬件加速特性無法被用戶使用，甚至不支持3D動畫的功能，影響了顯示性能。此外各GOS在顯示時候，需用在GOS，SOS的DM，SOS的真實顯卡的驅動模塊，VMM之間來回傳遞數據和切換環境，使整個系統的效率降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種虛擬機系統及其顯卡使用方法，其能使GOS訪問真實顯卡的同時可以在多個虛擬機之間切換顯示。

為了實現上述目的，本發明提供了一種虛擬機系統，包括服務操作系統SOS、一個或多個客戶操作系統GOS、虛擬機監視器VMM和顯卡，其中：

所述VMM中設置有一資源轉換模塊，用于根據資源轉換表轉換處于前臺的GOS的顯卡驅動模塊和顯卡之間交互的數據，并用于攔截處于后臺的GOS對真實顯卡的訪問后響應其對顯卡的操作；

所述VMM中還設置有一切換模塊，用于根據切換VM的命令更改相應VM的狀態，并保存VM切換為后臺前的顯卡狀態，并在所述VM重新切換為前臺時將保存的顯卡狀態恢復到顯卡；

所述客戶操作系統包括一對應于真實顯卡的顯卡驅動模塊，用于訪問真實顯卡。

上述的虛擬機系統，其中，所述資源轉換模塊還用于根據處于后臺的VM對顯卡的操作相應修改所述切換模塊中保存的顯卡狀態數據。

上述的虛擬機系統，其中，所述資源轉換模塊還用于拋棄處于后臺的VM對顯卡的操作中不影響顯卡狀態寄存器的操作。

上述的虛擬機系統，其中，所述VMM還包括：

通信模塊，用于服務操作系統、客戶操作系統、VMM三者之間的通信。

上述的虛擬機系統，其中，所述服務操作系統包括：

設備模型DM，用于為GOS提供虛擬的PCI總線或PCI-E總線，并用于在接收到VMM轉發的GOS掃描PCI總線的操作后，從真實顯卡的PCI配置空間讀取真實顯卡的信息，并給GOS注冊包含真實顯卡信息的PCI設備或PCI-E設備。

上述的虛擬機系統，其中，所述資源轉換表保存在VMM的空間中，或保存在GOS虛擬機的上下文環境中。

上述的虛擬機系統，其中，所述資源轉換表具體包括：虛擬機號，設備號，GuestIO段，GuestMMIO段，Guest中斷號，Machine中斷號，MachineIO段，MachineMMIO段，。