[發明專利]一種VCPU切換方法和物理主機

在審

• 申請號: 201611245500.7
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108255572A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 吳啟翾
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明實施例公開了一種VCPU切換方法及物理主機。所述物理主機包括至少一個VCPU隊列，每一個VCPU隊列包括至少一個VCPU，且所述至少一個VCPU隊列由至少一個線程來管理；所述方法包括：保存第一VCPU的狀態，所述第一VCPU為當前運行的VCPU；從所述第一VCPU所在的VCPU隊列中確定第二VCPU，所述第二VCPU為待運行VCPU；恢復所述第二VCPU的狀態。本發明實施例所提供的技術方案，省略了常規VCPU切換中線程切換的過程，從而能夠節省大量的時間消耗，提高VCPU切換效率。

技術領域

本發明涉及計算機虛擬化技術領域，尤其涉及一種VCPU切換方法和物理主機。

背景技術

虛擬化指在物理設備上，通過空間上的分割以及時間上的分時和模擬，將物理機器上的一份資源抽象成多份。虛擬機(Virtual Machine)是由虛擬化層提供的獨立虛擬計算機系統，每個虛擬機都擁有自己的虛擬硬件，包括CPU、內存和IO(Input/Output，輸入/輸出)設備等，通過虛擬化層的模擬，虛擬機在上層軟件看來，就是一個真實的物理設備。

虛擬化層一般稱為虛擬機監控器(Virtual Machine Monitor，VMM)。在VMM虛擬化機器硬件資源的過程中，CPU虛擬化是最為重要的一個環節。CPU虛擬化為每個虛擬機創建一個或者多個VCPU(Virtual CPU，即VCPU)，多個VCPU分時復用/空間復用物理CPU。VMM為多個VCPU分配時間片/空間并維護所有VCPU的狀態，當一個VCPU的時間片/空間用完需要切換時，要保存當前運行VCPU的狀態，并恢復目標VCPU(將要切換到的VCPU)的狀態，也就是將目標VCPU的狀態載入物理CPU。VCPU的狀態指VCPU的上下文，所述上下文指某一時間點VCPU在寄存器和程序計數器的內容。

CPU虛擬化將每個VCPU與一個Host OS(主機操作系統，即物理設備自身的操作系統)線程一一對應，由Host OS線程來調用VCPU。圖1為現有技術VCPU切換過程示例圖，當需要從一個VCPU(設為VCPUA)切換至另一個VCPU(設為VCPUB)時，先將VCPUA的狀態保存在內存；然后Host OS根據線程調度算法將VCPUA對應的線程切換至另一個與VCPU對應的線程，這樣被切換到的線程對應的VCPU便自然成為目標VCPU(VCPUB)；再檢索VCPUB的上下文并將其上下文恢復。圖1所示示例基于LINUX系統的KVM(Kernel-based Virtual Machine，基于內核的虛擬機)，其中，程序A對應VCPUA，程序B對應VCPUB，程序在GUEST側，線程在HOST側。

因此，VCPU的切換過程既包括保存VCPUA狀態和恢復VCPUB狀態的時間，還包括Host OS線程的切換時間，而Host OS線程的切換時間通常很長，而且Host OS線程的切換由Host OS的線程調度策略管理，使得切換時延受限于Host OS的線程調度框架和調度算法，從而導致VCPU切換的效率低、時間開銷大。

發明內容

本發明實施例提供了一種VCPU切換方法和物理主機，以解決現有技術中VCPU切換效率低的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種VCPU切換方法，所述方法應用于運行有至少一個VCPU的物理主機，所述物理主機包括至少一個VCPU隊列，每一個VCPU隊列包括至少一個VCPU，且所述至少一個VCPU隊列由至少一個線程來管理；所述方法包括：保存第一VCPU的狀態，所述第一VCPU為當前運行的VCPU；從所述第一VCPU所在的VCPU隊列中確定第二VCPU，所述第二VCPU為待運行VCPU；恢復所述第二VCPU的狀態。所述方法由所述線程執行，所述線程與VCPU隊列綁定。所述方法不需切換線程，而是線程從綁定的VCPU隊列中確定一個目標VCPU，也就是第二VCPU，然后保存當前運行VCPU的狀態，恢復目標VCPU的狀態，完成VCPU的切換，從而大大減少VCPU切換的時延，提高VCPU切換效率。