[發(fā)明專利]一種虛擬化設(shè)備實時性提高方法

在審

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• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN116048717A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 虞保忠;任曉瑞;周霆;劉歡;尹超;黃凡帆
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/30;G06F9/445
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718
• 代理人: 張夢龍

本發(fā)明屬于計算機系統(tǒng)軟件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬化設(shè)備實時性提高方法，在操作系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)虛擬化設(shè)備，在虛擬計算機中驅(qū)動虛擬化設(shè)備。操作系統(tǒng)軟件定義虛擬化設(shè)備的地址空間、寄存器管理、操作服務(wù)。虛擬計算機中運行的虛擬化設(shè)備驅(qū)動軟件讀寫虛擬化設(shè)備的地址空間和寄存器，自陷異常到操作系統(tǒng)軟件，由操作系統(tǒng)軟件完成虛擬化設(shè)備的實際操作。通過環(huán)形緩沖鏈表掛接數(shù)據(jù)收發(fā)緩存信息。只有虛擬化設(shè)備驅(qū)動軟件讀寫虛擬化設(shè)備寄存器時才進行虛擬計算機切換，數(shù)據(jù)收發(fā)時不需要虛擬計算機切換，從而降低了虛擬計算機退出和進入的頻率，達到提高虛擬化設(shè)備實時性目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機系統(tǒng)軟件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬化設(shè)備實時性提高方法。

背景技術(shù)

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬化技術(shù)應(yīng)用于嵌入式計算機，以提升嵌入式系統(tǒng)資源利用率。虛擬化設(shè)備虛擬化是虛擬化技術(shù)應(yīng)用于嵌入式計算機的關(guān)鍵技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)由于對實時性有較高需求，需要一種保證實時性的虛擬化設(shè)備虛擬化實現(xiàn)方法。復(fù)雜多樣的虛擬化設(shè)備類型、虛擬化設(shè)備控制管理、虛擬化設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸都會影響虛擬化設(shè)備虛擬化的實時性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種虛擬化設(shè)備實時性提高方法，在操作系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)虛擬化設(shè)備，在虛擬計算機中驅(qū)動虛擬化設(shè)備。操作系統(tǒng)軟件定義虛擬化設(shè)備的地址空間、寄存器管理、操作服務(wù)。虛擬計算機中運行的虛擬化設(shè)備驅(qū)動軟件讀寫虛擬化設(shè)備的地址空間和寄存器，自陷異常到操作系統(tǒng)軟件，由操作系統(tǒng)軟件完成虛擬化設(shè)備的實際操作。通過環(huán)形緩沖鏈表掛接數(shù)據(jù)收發(fā)緩存信息。只有虛擬化設(shè)備驅(qū)動軟件讀寫虛擬化設(shè)備寄存器時才進行虛擬計算機切換，數(shù)據(jù)收發(fā)時不需要虛擬計算機切換，從而降低了虛擬計算機退出和進入的頻率，達到提高虛擬化設(shè)備實時性目的。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案為：

一種虛擬化設(shè)備實時性提高方法，在操作系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)，所述虛擬化設(shè)備設(shè)置在虛擬計算機中，虛擬化設(shè)備的地址空間基于以下方式構(gòu)建：在虛擬化設(shè)備地址空間內(nèi)定義虛擬化設(shè)備標識寄存器、控制類寄存器、數(shù)據(jù)傳輸寄存器以及功能寄存器；

其中，所述虛擬化設(shè)備類型寄存器用于存儲虛擬化設(shè)備的類型；虛擬化設(shè)備特征寄存器用于存儲虛擬化設(shè)備的版本號和功能特征；虛擬化設(shè)備狀態(tài)寄存器用于記錄虛擬化設(shè)備當前狀態(tài)，所述當前狀態(tài)包括數(shù)據(jù)就緒以及中斷狀態(tài)；虛擬化設(shè)備控制寄存器用于控制虛擬化設(shè)備的打開和關(guān)閉；數(shù)據(jù)傳輸寄存器用于記錄虛擬化設(shè)備接收數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖地址和發(fā)送數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖地址，通過環(huán)形緩沖進行數(shù)據(jù)交互；虛擬化設(shè)備中斷寄存器控制虛擬化設(shè)備的工作模式、虛擬化設(shè)備中斷號、虛擬化設(shè)備接收中斷和發(fā)送中斷；

虛擬化設(shè)備的訪問控制管理方法為：在構(gòu)建虛擬計算機時，為虛擬計算機創(chuàng)建虛擬化設(shè)備，提供地址空間以及虛擬化設(shè)備操作服務(wù)；允許虛擬計算機通過直接訪問虛擬化設(shè)備地址的方式驅(qū)動虛擬化設(shè)備；

虛擬化設(shè)備的數(shù)據(jù)流控制方法為：在虛擬計算機讀寫虛擬化設(shè)備地址寄存器時，自動觸發(fā)異常陷入到操作系統(tǒng)中，由操作系統(tǒng)響應(yīng)虛擬化設(shè)備服務(wù)請求異常事件，解析服務(wù)請求，完成虛擬化設(shè)備的服務(wù)請求操作，并返回虛擬計算機。

進一步的，在構(gòu)建虛擬計算機時，操作系統(tǒng)軟件通過配置虛擬化設(shè)備地址、中斷信息、工作模式以及虛擬化設(shè)備版本信息創(chuàng)建虛擬化設(shè)備，分配4KB的地址空間，建立虛擬計算機的虛擬化設(shè)備空間，設(shè)置訪問權(quán)限，并注冊操作服務(wù)；

虛擬化設(shè)備創(chuàng)建時處于初始復(fù)位狀態(tài)，虛擬化設(shè)備關(guān)閉，中斷關(guān)閉，只有虛擬化設(shè)備類型寄存器和虛擬化設(shè)備特征寄存器存儲了只讀數(shù)據(jù)信息，控制類寄存器、數(shù)據(jù)傳輸寄存器以及功能寄存器的初始化由運行在虛擬計算機中的虛擬化設(shè)備驅(qū)動軟件負責。

進一步的，虛擬化設(shè)備的數(shù)據(jù)流控制方法基于虛擬化設(shè)備服務(wù)框架實現(xiàn)；虛擬化設(shè)備服務(wù)框架支持多種類型的虛擬化設(shè)備，劃分為虛擬化設(shè)備驅(qū)動層、數(shù)據(jù)傳輸層及虛擬化設(shè)備服務(wù)層。