[发明专利]通过多线程主虚拟机监视器来实现多线程客户操作系统执行的方法和装置

说明书

技术领域

本公开一般涉及多线程微处理器领域。具体地，本公开涉及在主操作系统中使用虚拟机监视器，以在多线程处理器执行线程时对多操作系统的执行进行调度。

背景技术

众所周知，管理程序(hypervisor)是一种在大型机(mainframe)上执行多操作系统的早期技术。管理程序允许多个部门计算机合并成一个单独的大型计算机，并通过对超级用户(在操作系统内核时所使用的术语)的状态进行虚拟化来同时运行多操作系统。多个操作系统中的每一个都在虚拟机(VM)上运行，并且即使一个操作系统崩溃，其余的操作系统也将继续工作。

今天高端服务器经常支持虚拟化和一些形式的管理程序技术，但是经常会是服务器级的价格(多达几百万美元)。

过去，基于微处理器的平台已经支持一些类型的虚拟机环境，但是经常用于支持不同操作系统的应用程序，而不是支持同时执行多个操作系统。通过管理程序进行的个人计算机的完全虚拟化需要在复杂性和运行时间性能上付出非常大的代价。

替代方案需要修改客户操作系统，以使系统调用(有时称作超级调用、诊断代码或部分虚拟化)到管理程序，而不是执行机器I/O指令。然后通过管理程序模拟这样的准虚拟化(paravirtualization)调用。

一些微处理器供应商也已经引进了硬件虚拟化支持。例如，由加州SantaClara市的Intel公司开发的Vanderpool技术(VT)，对一些虚拟化辅助提供体系级和指令级支持，所述虚拟化辅助否则会效率不高或者需要修改客户操作系统。另外，目前的一些微处理器为多线程、同时发生的多线程和/或多处理器内核提供支持，这在理论上可以提供多操作系统的更高性能的执行。到现在为止，还没有完全利用这些并行硬件和虚拟化特性的优点。

附图说明

本发明通过实施例进行说明，但并不局限于所附附图。

图1描述使用虚拟机(VM)监视器执行客户操作系统(OS)的多处理系统的一个实施例。

图2描述在多处理主平台的可用硬件线程上对一个或多个多处理客户操作系统进行虚拟化的处理过程的一个实施例的流程图。

图3描述在多线程主平台上的临界区(critical section)内部对使用虚拟机(VM)监视器的虚拟机(VM)的启动顺序进行保护的处理过程的一个实施例的流程图。

图4描述用于对一个或多个多处理客户操作系统进行虚拟化和在临界区内部保护使用虚拟机(VM)监视器的虚拟机(VM)的启动顺序的多处理系统的另一个实施例。

具体实施方式

此处所公开的是用于在多处理主平台上对一个或多个多处理客户操作系统(OS)进行有效虚拟化的过程和装置。虚拟机被分配给每个多处理客户OS处理器。还从主多处理系统中可用的硬件执行线程中分配硬件执行线程。每个硬件执行线程分配有其中一个虚拟器，并且恢复这些虚拟机(如果之前已启动)或者否则对这些虚拟机进行首次启动。如果在退出虚拟机环境时需要调度另一虚拟机，则选择另一虚拟机，并且将当前的硬件线程分配给该另一虚拟机以便恢复或首次启动。

此外，还公开了用于通过在专用临界区内部使用虚拟机监视器启动或恢复虚拟机环境来支持客户操作系统执行的过程和装置。清除中断标志以禁止主操作系统对多个硬件线程中的一个硬件线程进行控制。然后，加载虚拟机环境结构，并且将硬件线程设置成客户操作系统的状态。虚拟机环境或者恢复或者首次启动。然后，在本地保存客户操作系统的状态，并且进行到虚拟机监视器环境的环境切换。从硬件线程中清除虚拟机环境结构，然后将中断标志设置为允许主操作系统再次控制硬件线程。

通过应用所公开的过程和装置的实施例，虚拟机可以利用所有可用的主机硬件来运行多处理器客户操作系统。因此，可以提高虚拟化客户软件的性能以及客户执行线程的同步性。可在平台模拟器中应用一些公开的实施例，以提高多线程软件应用程序的性能。

本发明的这些和其它实施例可以根据以下的教导进行实现，显然可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对下述教导作出不同的修改和改变。因此，说明书和附图被认为是一种描述性的而非限制性的，本发明仅仅根据权利要求及其等价物来限定。