[發(fā)明專利]一種計算機(jī)及多操作系統(tǒng)共享內(nèi)存的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910080933.5
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101847105A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳軍;席振新
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)想(北京)有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F12/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機(jī)的虛擬技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種計算機(jī)及多操作系統(tǒng)共享內(nèi)存的方法。

背景技術(shù)

如圖1所示，為計算機(jī)的虛擬架構(gòu)示意圖，該架構(gòu)包括：位于計算機(jī)底層的硬件平臺，運行在硬件平臺之上的虛擬機(jī)管理器(VMM，Virtual?Machine?Manager)，安裝在虛擬機(jī)管理器VMM之上的多個操作系統(tǒng)，其中一個操作系統(tǒng)為Server?OS(服務(wù)操作系統(tǒng)，簡稱SOS)，其余為Guest?OS，即客戶操作系統(tǒng)，該客戶操作系統(tǒng)可以為多個，用戶可以在Guest?OS中進(jìn)行各種應(yīng)用操作，但這些應(yīng)用操作涉及的對底層硬件平臺中硬件設(shè)備的操作時，需要通過Server?OS進(jìn)行傳輸，比如Guest?OS系統(tǒng)中QEMU(是一個模擬加速器軟件，可以模擬出用戶空間和電腦的系統(tǒng)空間)模擬出來的虛擬設(shè)備需要和Server?OS中的虛擬設(shè)備進(jìn)行通訊，Guest?OS的前端應(yīng)用和Server?OS中的后端驅(qū)動也需要進(jìn)行通訊。對于會發(fā)生大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布O(shè)備來說，每次讀寫操作，都將涉及到前后端的大量數(shù)據(jù)拷貝。

如圖2所示，Guest?OS與Server?OS之間數(shù)據(jù)傳輸最常用的方式就是Grant?Table(授權(quán)訪問頁表)的共享內(nèi)存方式。這種方式是：虛擬機(jī)管理器從硬件平臺中的物理內(nèi)存中，為Guest?OS中分配一段虛擬內(nèi)存(見圖2中的虛線框所表示的Grant?Table共享內(nèi)存)，然后通過地址轉(zhuǎn)換得到這段虛擬內(nèi)存的物理內(nèi)存地址，在Server?OS中，再通過地址映射，根據(jù)該物理內(nèi)存地址得到在Server?OS中能夠直接訪問的虛擬地址。這樣，在前后端之間或QEMU設(shè)備之間，就能夠同時對該共享內(nèi)存進(jìn)行讀寫。

然而，Guest?OS的前端應(yīng)用在給Grant?Table的共享內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)后，Server?OS中的后端驅(qū)動能夠直接讀到數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是在虛擬地址空間的，當(dāng)這些數(shù)據(jù)往真正設(shè)備上發(fā)送時，往往還需要將數(shù)據(jù)從Grant?Table的共享內(nèi)存拷貝到Server?OS中的DMA內(nèi)存中，以便對硬件設(shè)備的訪問。這樣的話，在Server?OS中的應(yīng)用，對1個讀/寫操作來說，就需要一次內(nèi)存拷貝，即將數(shù)據(jù)從Grant?Table的共享內(nèi)存中，拷貝到設(shè)備能夠直接訪問的DMA內(nèi)存中。這樣的方式會帶來一個問題，頻繁的內(nèi)存拷貝，會經(jīng)常修改和刷新CPU的TLB(Translation?Lookaside?Buffer，旁路轉(zhuǎn)換緩沖，是虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換表)表，這樣在系統(tǒng)負(fù)載比較重的情況下，對計算機(jī)的整體性能會產(chǎn)生很大的影響。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：

現(xiàn)有的虛擬機(jī)架構(gòu)中，計算機(jī)的多個操作系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，會涉及大量的數(shù)據(jù)拷貝，這樣，會嚴(yán)重影響計算機(jī)的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種計算機(jī)及多操作系統(tǒng)共享內(nèi)存的方法，使計算機(jī)多操作系統(tǒng)能夠?qū)σ粔K共享內(nèi)存進(jìn)行直接讀/寫，而不需要多次將Guest?OS的訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝，這樣大大提高了計算機(jī)的多操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，進(jìn)而提高計算機(jī)的整體性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供技術(shù)方案如下：

一方面，提供一種計算機(jī)，包括：

硬件平臺，具有物理內(nèi)存和硬件設(shè)備；

虛擬機(jī)管理器，運行在所述硬件平臺上；

第一操作系統(tǒng)，運行在所述虛擬機(jī)管理器上；

第二操作系統(tǒng)，運行在所述虛擬機(jī)管理器上；

所述虛擬機(jī)管理器包括：

分配模塊，用于在所述物理內(nèi)存中，為所述第一操作系統(tǒng)和所述第二操作系統(tǒng)分配一共享內(nèi)存，所述共享內(nèi)存具有連續(xù)內(nèi)存地址；

第一操作模塊，用于接收所述第一操作系統(tǒng)發(fā)出的訪問數(shù)據(jù)，并將所述訪問數(shù)據(jù)直接存儲在所述共享內(nèi)存中，或者將所述共享內(nèi)存中存儲的訪問結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第一操作系統(tǒng)；

第二操作模塊，用于將所述訪問數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第二操作系統(tǒng)，接收所述第二操作系統(tǒng)根據(jù)所述訪問數(shù)據(jù)返回的所述訪問結(jié)果數(shù)據(jù)，并將所述訪問結(jié)果數(shù)據(jù)直接存儲在所述共享內(nèi)存中。

優(yōu)選的，所述第一操作系統(tǒng)包括：

第一獲取模塊，用于獲取所述共享內(nèi)存的機(jī)器物理地址，并將所述共享內(nèi)存的機(jī)器物理地址映射成所述第一操作系統(tǒng)能夠直接訪問的第一虛擬地址；

第一處理模塊，用于根據(jù)所述第一虛擬地址將所述訪問數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第一操作模塊，并存儲到所述共享內(nèi)存中，或者從所述第一操作模塊接收所述訪問結(jié)果數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述第二操作系統(tǒng)包括：