[發(fā)明專利]使用仿真對(duì)物理硬件的運(yùn)行時(shí)替換

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980139424.3
• 申請(qǐng)日: 2009-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102165431A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·L·格林;J·奧辛斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微軟公司
• 主分類號(hào): G06F15/16
• 分類號(hào): G06F15/16;G06F9/06;G06F3/06;G06F13/38
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅

技術(shù)領(lǐng)域

當(dāng)前公開(kāi)的主題涉及計(jì)算領(lǐng)域，且更具體而言，涉及計(jì)算機(jī)虛擬化，但虛擬化只是示例性且非限制性領(lǐng)域。

背景技術(shù)

諸如管理程序等虛擬機(jī)監(jiān)控程序是創(chuàng)建虛擬機(jī)的程序，每一個(gè)虛擬機(jī)帶有可由底層物理硬件資源支持的虛擬化硬件資源。當(dāng)直接將硬件控制接口分配給虛擬機(jī)時(shí)，該虛擬機(jī)通常經(jīng)由看起來(lái)像(對(duì)寄存器、卡上RAM等的)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的方式被給予對(duì)硬件的直接控制。然而，當(dāng)虛擬機(jī)沒(méi)有以及時(shí)方式對(duì)放棄硬件控制接口的請(qǐng)求作出響應(yīng)時(shí)，可能需要最終從虛擬機(jī)上移除硬件控制接口。這一方法存在的問(wèn)題是，當(dāng)接口被移除時(shí)虛擬機(jī)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可能正在使用硬件控制接口，并且由此，虛擬機(jī)中相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)程序在試圖從先前由硬件支持的存儲(chǔ)器位置中讀取時(shí)可能接收非預(yù)期值。例如，存儲(chǔ)器訪問(wèn)的非預(yù)期丟失可留下現(xiàn)在每一字節(jié)被當(dāng)作0xFF的存儲(chǔ)器位置。非預(yù)期值可能導(dǎo)致子驅(qū)動(dòng)程序崩潰、循環(huán)、或死鎖。

另一問(wèn)題是虛擬處理器可能在任何兩個(gè)指令之間的邊界上被暫停，并且難以編寫以及測(cè)試處理在任何這樣的任意指令邊界處的硬件移除的驅(qū)動(dòng)程序。真實(shí)物理處理器通常以指令在其中被快速執(zhí)行并且沒(méi)有中斷的模式操作。由此，本領(lǐng)域中需要解決上述問(wèn)題的其他技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

此處公開(kāi)了用于用支持機(jī)制來(lái)替換支持與虛擬機(jī)相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器位置的硬件的各種方法和系統(tǒng)。該支持機(jī)制可具有表現(xiàn)為包含便于虛擬機(jī)中的驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器位置，通常包含如果從存儲(chǔ)器中讀取則硬件將返回的內(nèi)容。通過(guò)提供這樣的支持機(jī)制，驅(qū)動(dòng)程序可以低得多的頻率來(lái)檢查硬件移除，從而使得驅(qū)動(dòng)程序更容易編寫和測(cè)試。即使虛擬機(jī)移動(dòng)到不包含與最近從虛擬機(jī)中移除的硬件等效的任何硬件的不同物理機(jī)器，從存儲(chǔ)器位置返回的數(shù)據(jù)映像現(xiàn)在也可以與虛擬機(jī)一起移動(dòng)。

除了上述方面，構(gòu)成本發(fā)明一部分的權(quán)利要求、附圖、以及文本中描述了其他方面本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面可包括但不限于用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的本文所述方面的電路和/或編程；該電路和/或編程實(shí)質(zhì)上可以是被配置成實(shí)現(xiàn)本文所述方面的硬件、軟件和/或固件的任何組合，這取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)選擇。

應(yīng)當(dāng)注意，提供本概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹下面在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本發(fā)明內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

附圖說(shuō)明

以上的概述以及以下的詳細(xì)描述在結(jié)合附圖閱讀時(shí)能更好地理解。為例示本發(fā)明，示出了本發(fā)明的各方面。然而，本發(fā)明不限于所討論的各特定方面。包括以下附圖：

圖1a示出了具有包括多個(gè)虛擬處理器以及對(duì)應(yīng)的客操作系統(tǒng)的多個(gè)虛擬機(jī)的虛擬機(jī)環(huán)境；虛擬機(jī)由可包括調(diào)度器和其他組件的虛擬化層來(lái)維護(hù)，其中虛擬化層虛擬化多個(gè)虛擬機(jī)的硬件；

圖1b示出了表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于虛擬化環(huán)境的硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)的邏輯分層的框圖；

圖1c描繪了其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面的示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；

圖2示出了示例性虛擬化計(jì)算系統(tǒng)；

圖3示出了替換虛擬化計(jì)算系統(tǒng)；

圖4描繪了示出輸入/輸入(I/O)空間和存儲(chǔ)器映射的I/O(MMIO)的示例性系統(tǒng)框圖，例如它與外圍組件互連(PCI)設(shè)備有關(guān)；

圖5是示出隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)可以駐留在其中的地址空間的示例性框圖；

圖6示出了用于維護(hù)對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的可訪問(wèn)性的操作過(guò)程的示例，該存儲(chǔ)器區(qū)域?qū)?yīng)于駐留在虛擬機(jī)環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)程序的硬件設(shè)備；

圖7示出了用于維護(hù)對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的可訪問(wèn)性的操作過(guò)程的示例，該存儲(chǔ)器區(qū)域?qū)?yīng)于駐留在虛擬機(jī)環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)程序的硬件設(shè)備；

圖8示出了用于維護(hù)對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的可訪問(wèn)性的操作過(guò)程的示例，該存儲(chǔ)器區(qū)域?qū)?yīng)于駐留在虛擬機(jī)環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)程序的硬件設(shè)備；

圖9描繪了用于維護(hù)對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的可訪問(wèn)性的示例性操作過(guò)程，該存儲(chǔ)器區(qū)域?qū)?yīng)于駐留在虛擬機(jī)環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)程序的硬件設(shè)備；

圖10描繪了用于維護(hù)對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的可訪問(wèn)性的示例性操作過(guò)程，該存儲(chǔ)器區(qū)域?qū)?yīng)于駐留在虛擬機(jī)環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)程序的硬件設(shè)備；

圖11示出了承載參考以上圖1-10討論的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

具體實(shí)施方式

概括的虛擬機(jī)