[發(fā)明專利]基于hypervisor構(gòu)架的虛擬非易失閃存存儲(chǔ)器件設(shè)備設(shè)計(jì)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110263623.4
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102325178A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國輝;梅魁志;馮升;馬振克;于濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及對支持基于hypervisor構(gòu)架的虛擬nand?flash設(shè)備的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

hypervisor構(gòu)架指的是管理硬件資源和虛擬化環(huán)境維護(hù)的虛擬機(jī)監(jiān)控器及其上運(yùn)行著的多個(gè)客戶系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。在該構(gòu)架中，虛擬機(jī)監(jiān)控器(Virtual?Machine?Monitor，以下簡稱VMM)不只是一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，同時(shí)還支持多個(gè)客戶系統(tǒng)以任務(wù)的形式運(yùn)行。具體來說，VMM一方面需要管理眾多硬件資源(如CPU、內(nèi)存、I/O設(shè)備)，分配內(nèi)存空間，并調(diào)度任務(wù)運(yùn)行，另一方面還需要為客戶系統(tǒng)提供運(yùn)行所需要的虛擬化環(huán)境，如抽象的硬件接口及客戶系統(tǒng)與VMM間的通信機(jī)制。

nand?flash是一種非易失閃存存儲(chǔ)器件，它具有較高的存儲(chǔ)密度和單位尺寸下較高的存儲(chǔ)容量，被廣泛用于娛樂電子設(shè)備中。這類電子設(shè)備一般將軟件系統(tǒng)保存在nand?flash中，等待設(shè)備上電啟動(dòng)后運(yùn)行位于flash中的軟件系統(tǒng)，并在運(yùn)行過程中將數(shù)據(jù)永久的存儲(chǔ)在flash中。在hypervisor構(gòu)架中，多個(gè)客戶操作系統(tǒng)需要將其文件系統(tǒng)和運(yùn)行信息存儲(chǔ)于flash。為了使多個(gè)客戶系統(tǒng)能同時(shí)對nand?flash操作，就需要提供一種機(jī)制，保證各個(gè)客戶系統(tǒng)互斥地對nand?flash的訪問。

目前流行的虛擬化方案有Vmware和Xen，但他們主要針對PC常用的外設(shè)進(jìn)行虛擬化，而nand?flash主要應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域，故均未涉及nand?flash設(shè)備的虛擬化。另外，同Xen采用的分離驅(qū)動(dòng)模型相比，本專利所敘述的方法不需專門編寫額外的前端驅(qū)動(dòng)，也不會(huì)因?yàn)楹蠖蓑?qū)動(dòng)進(jìn)行服務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)而造成的客戶系統(tǒng)間外設(shè)訪問負(fù)載的不平衡。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種虛擬nand?flash設(shè)備的設(shè)計(jì)方法。通過虛擬nand?flash設(shè)備，多個(gè)客戶操作系統(tǒng)能夠共享該設(shè)備，并進(jìn)行直接的訪問。虛擬nand?flash能夠最大限度的利用已有成熟驅(qū)動(dòng)程序，僅進(jìn)行少量的修改，提高了可移植性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

基于hypervisor構(gòu)架的虛擬非易失閃存存儲(chǔ)器件設(shè)備設(shè)計(jì)方法，客戶系統(tǒng)利用虛擬機(jī)監(jiān)控器中的實(shí)時(shí)線程作為服務(wù)代理，獲取對非易失閃存存儲(chǔ)器件資源的訪問要求；客戶系統(tǒng)通過發(fā)消息的方式通知實(shí)時(shí)線程請求或釋放非易失閃存存儲(chǔ)器件的訪問權(quán)，實(shí)時(shí)線程完成相應(yīng)要求后將結(jié)果以消息的方式發(fā)送回客戶操作系統(tǒng)。

訪問非易失閃存存儲(chǔ)器件前先獲取互斥量結(jié)構(gòu)體，某個(gè)客戶系統(tǒng)一旦獲取該互斥量即可開始對非易失閃存存儲(chǔ)器件直接進(jìn)行訪問；若客戶系統(tǒng)希望申請已被占用的互斥量，則其代理的實(shí)時(shí)線程掛入該互斥量的任務(wù)等待鏈表，直至該互斥量被釋放后才被喚醒，完成對非易失閃存存儲(chǔ)器件互斥量的申請。

所述非易失閃存存儲(chǔ)器件是nand?flash，nand?flash具有較高的存儲(chǔ)密度和單位尺寸下較高的存儲(chǔ)容量。

該方法可使得多個(gè)客戶系統(tǒng)利用同一硬件平臺(tái)上的nand?flash硬件資源進(jìn)行文件系統(tǒng)和資源信息的存儲(chǔ)，從而在一個(gè)硬件平臺(tái)上整合多個(gè)操作系統(tǒng)，適用于安全以及多核調(diào)度領(lǐng)域。

附圖說明：

圖1為雙客戶系統(tǒng)虛擬nand?flash驅(qū)動(dòng)框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為雙客戶系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)線程操作nand?flash相關(guān)的互斥量過程示意圖；

圖3為nand?flash相關(guān)互斥量的申請過程示意圖；

圖4為雙客戶系統(tǒng)操作nand?flash互斥量執(zhí)行過程示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖1-4，針對客戶系統(tǒng)，將nand?flash的訪問權(quán)設(shè)定為一個(gè)互斥量，當(dāng)客戶系統(tǒng)需要訪問nand?flash時(shí)，必須首先申請?jiān)摶コ饬?。若nand?flash未被使用，則可申請到該互斥量，然后利用nand?flash原有驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行設(shè)備操作，使用完nand?flash后釋放該互斥量(如圖1所示)。

因VMM負(fù)責(zé)管理硬件資源，并將這些資源抽象成若干數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對nand?flash來說，VMM利用互斥量表示對該資源的訪問權(quán)，其特點(diǎn)是最多只有一個(gè)用戶能訪問到nand?flash。由于這個(gè)互斥量位于VMM端，客戶系統(tǒng)無法直接訪問，故需要通過nand?flash相關(guān)的實(shí)時(shí)線程作為代理，訪問互斥量信息，并將結(jié)果反饋回客戶系統(tǒng)。