[發明專利]用于對于存儲進行虛擬化的設備和方法

有效

• 申請號: 201110431232.9
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102662857A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 金載烈;金康好;高廣源;田承協
• 申請（專利權）人: 韓國電子通信研究院
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李芳華

相關申請的交叉引用

這個申請要求2010年12月21日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2010-0131841的優先權和權益，通過參考將其全部內容合并于此。

技術領域

本發明涉及在支持多個客戶操作系統的虛擬化系統中使用影子頁表(shadow?page?table)進行的存儲虛擬化方法。

背景技術

虛擬化技術指的是對作為由操作系統(OS)使用的硬件資源的中央處理單元(CPU)、存儲和輸入/輸出(I/O)裝置(諸如，網絡)、以及監視器進行虛擬化的技術。通常，操作系統被配置為直接訪問和控制硬件。然而，采用虛擬化技術的系統通過防止操作系統直接訪問硬件和通過為操作系統提供虛擬硬件接口，來使得能夠在單個硬件上執行多個操作系統。所述虛擬化技術最初已經被應用到服務器領域，并然后被應用到桌面，并且現在開始被應用到諸如移動電話或小終端的嵌入式移動裝置。

虛擬化技術可被分類為CPU虛擬化、存儲虛擬化、盤虛擬化和I/O裝置的虛擬化。在CPU的情況下，CPU架構通常至少支持兩種模式。

圖1和圖2是分別圖示了非虛擬化系統的特許模式(privileged?mode)和非特許模式(unprivileged?mode)、以及虛擬化系統的特許模式和非特許模式的配置圖。參考圖1和圖2，所述非虛擬化系統和虛擬化系統在特許級別上不同。

在圖1所示的非虛擬化系統中，操作系統14在特許模式12中執行，并且一般應用程序13在非特許模式11中執行。從CPU(未示出)提供的所有指令可以在特許模式12中使用，并且僅除了在特許模式12中可執行的CPU指令之外的剩余指令可以在非特許模式11中執行。通常，操作系統工作在特許模式中，并從而獲得控制應用程序的權利。

與此不同，在圖2所示的虛擬化系統中，操作系統24工作在非特許模式21中，也就是說，多個虛擬機可以僅僅在不允許操作系統24直接訪問硬件時操作，并因此，向特許模式22分配虛擬機監視器(VMM)25，并且CPU被虛擬化以在非特許模式21中執行操作系統24和應用程序23。

在存儲的情況下，在非虛擬化系統中，操作系統管理所有物理存儲，并且將物理存儲分配到應用程序。為此，操作系統將物理存儲映射為由應用程序使用的虛擬存儲空間，并且將不同的訪問權利分派到存儲區域，從而防止存儲干擾。

在虛擬化系統中，通過虛擬機監視器來執行由操作系統掌管的存儲映射和存儲訪問權利控制。所述虛擬機監視器通過參考作為從操作系統提供的存儲映射信息的客戶頁表(GPT)而適當地變換客戶頁表，來生成用于實際物理存儲映射的影子頁表(SPT)。所述影子頁表包括存儲映射信息和用于每個存儲區域的訪問權利選項。

在完全虛擬化的情況下，虛擬機監視器不能瀏覽由操作系統保持的諸如數據結構等的信息，并且僅僅能在操作系統請求硬件執行預定命令時瀏覽信息。也就是說，操作系統可被認為管理由操作系統執行的處理的所有頁表，而虛擬機監視器僅僅能瀏覽操作系統當前選擇的頁表。因此，可以采用每當操作系統改變頁表時基于對應客戶頁表的信息來重新生成影子頁的方法

每當切換應用程序處理時，改變客戶頁表。因此，客戶頁表的改變頻率可能高，并且每次改變客戶頁表時頻繁地重新生成影子頁。相應地，虛擬化系統的性能可能顯著地下降。

發明內容

已經努力作出本發明，以提供存儲虛擬化方法，其能夠在虛擬化系統中通過用于存儲虛擬化的影子頁表的有效管理來提高虛擬化系統的性能。

本發明的示范實施例提供了一種在支持多個客戶操作系統的虛擬化系統中對存儲進行虛擬化的方法，所述方法包括：對于所述多個客戶操作系統的每個來生成影子頁表并高速緩存該影子頁表；以及使用映射信息來映射所高速緩存的影子頁表之一、和來自所述多個客戶操作系統之一的用于參考物理存儲頁面的客戶頁表。

所述映射的操作可使用其中加載客戶操作系統的機器地址位置信息和客戶頁表的虛擬地址位置信息，作為映射信息。

所述高速緩存的操作可將影子頁表高速緩存到包括影子頁表的位置信息的、用于每個客戶操作系統的列表，并且即使當暫停客戶操作系統的執行時也可以保持進行高速緩存。

所述高速緩存的操作可通過虛擬化系統的虛擬機監視器來驗證用于每個客戶操作系統的影子頁表的高速緩存頻率，并且可基于所述高速緩存頻率來動態地改變影子頁表的高速緩存空間。

所述高速緩存的操作可以將客戶頁表分類為第一頁表和第二頁表，并且當共享該第二頁表時，可基于共享關系來對影子頁表進行高速緩存。