[发明专利]从操作系统中抽象出操作环境

说明书

背景

1.背景和相关技术

计算机系统和相关技术影响社会的许多方面。的确，计算机系统处理信息 的能力已改变人们生活和工作的方式。计算机系统现在通常执行在计算机系统 出现以前手动执行的许多任务(例如，文字处理、日程安排和会计等)。最近， 计算机系统彼此耦合并耦合到其它电子设备以形成计算机系统和其它电子设 备可以在其上传输电子数据的有线和无线计算机网络。因此，许多计算任务的 执行分布在多个不同的计算机系统和/或多个不同的计算组件上。

为了执行典型的计算任务，操作系统接收命令(或者从应用程序或者从用 户)并将这些命令转发给适当的物理资源。这些物理资源进而实现较低级操作 以执行计算任务。

大多数操作系统被设计成执行一般工作负载。然而，许多应用程序具有通 用操作系统无法有效地服务的特殊要求。例如，多核处理器可能需要通用操作 系统通常不支持的专用并发软件。然而，由于设备驱动程序、应用程序的大量 遗留以及与许多通用操作系统相关联的有经验的开发者，用包括各种专用功能 的专用操作系统来替换现有通用操作系统通常是不切实际的。

此外，在许多计算环境中，在操作系统和硬件之间存在一对一的主存关系。 即，操作系统被设计成在一组特定硬件(例如，特定处理器架构)上运行。由 于该对应关系，操作系统通常限于在为其设计的硬件上运行而无法在其他非对 应硬件上运行。此外，大多数操作系统通常需要对系统的物理资源的完全控制。 由此，难以在同一计算机系统上同时运行多个操作系统(例如，专用操作系统 和通用操作系统)。

然而，某些环境的确准许一组硬件同时运行一兼容的操作系统的多个实 例，或甚至不同的兼容的操作系统的各个实例。由此，该计算机系统能够利用 不同操作系统的更多有利的功能来方便服务器合并、系统管理、不可信应用程 序的隔离(沙箱化)等。

例如，虚拟化是用于模拟硬件功能以允许操作系统的多个实例在同一物理 资源上运行的技术。通过使用虚拟化，虚拟机能够为每一个操作系统创建其拥 有该计算机系统的物理资源(例如，CPU、存储器、存储、网络栈等)的幻觉。 这些虚拟机多路复用多个操作系统实例和物理资源之间的通信以促进该幻觉。 因此，虚拟化允许多个操作系统实例在极少(如果有的话)修改的情况下共享 物理资源。然而，虚拟化也至少部分地由于操作系统实例和物理资源之间的间 接层次而引入了性能开销。

此外，虚拟机通常不向操作系统实例指示其对物理资源的访问已被虚拟 化。由此，在虚拟化环境中，操作系统实例通常不知道其正在通过虚拟机且并 非直接与物理资源交互。另外，通常不保证虚拟机将在一对一的基础上映射到 物理资源。通过抽象，物理资源功能的各部分可变得对操作系统实例不可用。 由此，阻止了操作系统实例使用物理资源功能，即使这一功能可使该操作系统 实例受益。

此外，虚拟化通常将操作系统实例彼此隔离开。由此，在大多数虚拟化环 境中，(同一或不同操作系统的)不同操作系统实例彼此不知道或甚至不知道 其他操作系统正在运行。因此，虽然可利用不同操作系统的个别功能，但阻止 了操作系统实例协同行动以执行计算任务。

简要概述

本发明涉及用于从在操作环境中运行的操作系统中抽象出该操作环境的 方法、系统和计算机程序产品。本发明的各实施例包括可在各种不同的底层操 作环境之上运行的操作系统。在操作环境中，操作环境抽象层抽象出操作环境 资源并向操作系统展示这些操作环境资源。因此，适当配置的操作环境抽象层 向操作系统提供到跨各种不同操作环境的可用资源的统一接口。该操作环境抽 象层和操作系统包括可调整算法，该算法可基于所展示的操作环境资源来调整 以便适当地向作出请求的应用程序提供服务。

在某些实施例中，执行操作系统功能。操作环境抽象层检测底层操作环境 的可用操作环境资源。该底层操作环境可以是例如，计算机系统硬件、系统管 理程序或甚至另一操作系统。该操作环境抽象层基于检测到的操作环境资源中 所表示的功能来调整用于向作出请求的操作系统提供操作环境资源的抽象算 法。

操作环境抽象层向操作系统展示所检测到的底层操作环境的操作环境资 源以便向该操作系统标识所检测到的该底层操作环境的操作环境资源。由此， 例如，操作环境抽象层可向另一操作系统(在该操作环境抽象层之上运行)展 示一个操作系统(提供底层操作环境)的资源。