[發(fā)明專利]虛擬機(jī)I/O性能優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610124603.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107153566B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中移(蘇州)軟件技術(shù)有限公司;中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455;G06F12/1027
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 姚開(kāi)麗;張振偉

本發(fā)明實(shí)施例提供一種虛擬機(jī)I/O性能優(yōu)化方法，該方法包括：調(diào)用分配接口時(shí)，將鏈表頭部所指向的第一個(gè)頁(yè)面從鏈表緩存中取出，并返回給調(diào)用者；調(diào)用釋放接口時(shí)，將待釋放頁(yè)表所使用的頁(yè)面放入所述鏈表的頭部進(jìn)行緩存。本發(fā)明實(shí)施例同時(shí)還提供一種虛擬機(jī)I/O性能優(yōu)化裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬機(jī)技術(shù)，尤其涉及一種虛擬機(jī)輸入輸出(Input/Output，I/O)性能優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，將I/O虛擬化技術(shù)分為設(shè)備模擬技術(shù)和泛虛擬化技術(shù)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，且優(yōu)缺點(diǎn)恰好相反。在性能方面，設(shè)備模擬技術(shù)需要采用陷入再模擬的方式，不僅增加了程序的執(zhí)行路徑，而且頻繁的切換必然會(huì)導(dǎo)致效率的下降，不如泛虛擬化高效；而在通用性方面，設(shè)備模擬技術(shù)無(wú)需修改原生驅(qū)動(dòng)，具有很好的通用性，泛虛擬化則需要增加前端與后端驅(qū)動(dòng)，后期I/O設(shè)備及操作系統(tǒng)的更改會(huì)帶來(lái)大量的工作量，通用性大打折扣。

Intel VT-d技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其結(jié)合了這兩者的優(yōu)點(diǎn)，在硬件級(jí)別做了相應(yīng)的解決辦法，很好的解決了實(shí)際問(wèn)題。其核心技術(shù)主要是直接內(nèi)存訪問(wèn)(Directional MemoryAccess，DMA)重映射：DMA重映射技術(shù)的關(guān)鍵就是在北橋芯片中加入DMA重映射硬件，用來(lái)解決I/O設(shè)備DMA重映射與設(shè)備直接分配的問(wèn)題。其工作的機(jī)理是，在所有支持Intel VT-d的平臺(tái)之上，DMA重映射部分通過(guò)為I/O設(shè)備提供額外的硬件支持，允許I/O設(shè)備通過(guò)獨(dú)立的I/O頁(yè)表來(lái)對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)，I/O設(shè)備所發(fā)出的DMA請(qǐng)求都會(huì)被DMA重映射硬件進(jìn)行截獲和轉(zhuǎn)發(fā)，使用I/O頁(yè)表來(lái)判斷每次訪問(wèn)是否合法。I/O頁(yè)表和傳統(tǒng)的內(nèi)存管理單元(MemoryManagement Unit，MMU)所使用的頁(yè)表是一樣的，也是通過(guò)IO傳輸后備緩沖器(TranslationLookaside Buffer，TLB)的來(lái)做常用頁(yè)表路徑的緩存。

現(xiàn)有技術(shù)中，虛擬機(jī)監(jiān)控器(Virtual Machine Monitor，VMM)和客戶機(jī)操作系統(tǒng)(Guest Operation System，Guest OS)同處一個(gè)物理內(nèi)存環(huán)境，出于安全考慮，VMM必須負(fù)責(zé)Guest OS頁(yè)表的管理，以限制Guest OS對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)；外設(shè)方面，VMM利用Intel VT-d技術(shù)限制設(shè)備對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)，同樣，外設(shè)的DMA操作不能訪問(wèn)虛擬機(jī)域內(nèi)的頁(yè)表，否則會(huì)引發(fā)DMA攻擊，因此，VMM在管理虛擬機(jī)和外設(shè)的時(shí)候，必須考慮這一問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，虛擬機(jī)域內(nèi)的將頁(yè)劃分成幾種類型：可寫(xiě)頁(yè)，頁(yè)表頁(yè)，頁(yè)目錄頁(yè)和描述符表頁(yè)，當(dāng)一個(gè)頁(yè)的頁(yè)類型發(fā)生變化時(shí)，比如說(shuō)從可寫(xiě)頁(yè)類型變成頁(yè)表頁(yè)類型，這意味著外設(shè)不能再訪問(wèn)該頁(yè)，此時(shí)VMM將該頁(yè)變成頁(yè)表頁(yè)類型后，必須將該頁(yè)從I/O頁(yè)表的映射上清除，并刷新IOTLB，這樣才能防止外設(shè)惡意訪問(wèn)該頁(yè)表類型的頁(yè)，保證VMM和虛擬機(jī)的安全。

但是，現(xiàn)有的Intel VT-d技術(shù)的主要缺點(diǎn)是，會(huì)有頻繁的頁(yè)類型變更，導(dǎo)致IOTLB的刷新過(guò)高，從而降低了I/O方面的效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種虛擬機(jī)I/O性能優(yōu)化方法及裝置，以提升虛擬機(jī)的I/O性能。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種虛擬機(jī)I/O性能優(yōu)化方法，所述方法包括：

調(diào)用分配接口時(shí)，將鏈表頭部所指向的第一個(gè)頁(yè)面從鏈表緩存中取出，并返回給調(diào)用者；

調(diào)用釋放接口時(shí)，將待釋放頁(yè)表所使用的頁(yè)面放入所述鏈表的頭部進(jìn)行緩存。

如上所述的方法，其中，所述頁(yè)面的頁(yè)類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含用于表示所述頁(yè)面為緩存頁(yè)的數(shù)據(jù)位。

如上所述的方法，其中，當(dāng)所述頁(yè)面為緩存頁(yè)時(shí)，所述頁(yè)面緩存在對(duì)應(yīng)的鏈表中。