[发明专利]虚拟处理设备的中断控制

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理系统。更具体地，本发明涉及使用一个或多个虚拟处理设备的数据处理系统内的中断处置。

背景技术

已知的是，给数据处理系统提供对一个或多个虚拟处理设备的虚拟化支持。此系统的一个示例为特定处理器被物理地实施并且希望提供对多个虚拟机的支持。在这些情况中，物理处理器能够执行软件(举例来说，管理程序软件)以便提供对多个虚拟机的支持，举例来说在正在执行的虚拟机之间进行切换。

提供此虚拟化支持的系统内的一个特定问题是如何处置中断。尤其是在实时处理的领域中，中断处理速度经常是数据处理系统的关键性能参数。一种方式是在所支持的每一个虚拟处理系统的管理程序码中提供以软件为基础的虚拟中断控制器。该虚拟处理系统存取该中断控制器的尝试导致进入该管理程序，其接着能够模拟正确的响应。如果对中断控制器的存取是频繁的，则这可能不利地降速。每个中断的处理通常涉及最少两次中断控制器存取，并且经常涉及更多。再者，某些虚拟处理系统对中断控制器进行频繁的存取，以便改变处理器的活动优先级等级。因此，这种提供所需功能的以软件为基础的虚拟中断控制器技术对整体性能有显著的负面影响。

也可能建立一种以硬件为基础的机构，其自然支持多个虚拟机并且将每个虚拟机的中断控制器存取映射至适当的硬件动作。不过，这种硬件方式可能涉及不利得大的硬件开销并且也可能在能够支持多少个中断及/或虚拟机方面施加潜在限制性的约束。

另一方式是使用部分虚拟化(paravirtualisation)以通过使用更高效的超呼叫(hypercall)来减少中断的开销。即使利用这些方式，在物理中断到达时仍会有至少一次管理程序进入并且在完成中断处理时会有另外次(以便使得能够重新使能物理中断)。

发明内容

从一个方面来看，本发明提供一种使用为一个或多个虚拟处理设备提供虚拟化支持的用于处理数据的设备来处理中断信号的方法，所述方法包括以下步骤：

响应于用于处理数据的所述设备所接收到的中断信号，将表征所述中断信号的数据写入各个虚拟处理设备的一个或多个虚拟接口中的至少一个，所述一个或多个虚拟接口以硬件提供且分别包含用于储存相关联虚拟处理设备的未完成中断的列表的一个或多个列表寄存器；

响应于所述至少一个虚拟接口的所述列表寄存器内的所述未完成中断的列表，产生虚拟中断信号以触发与所述相关联虚拟处理设备所进行的中断处理对应的中断处理，并且提供表征所述虚拟中断信号的数据以便从所述至少一个虚拟接口内所包含的一个或多个接口寄存器处进行读取；

响应于所述虚拟中断信号，使用彷佛在所述相关联虚拟处理设备上执行的第一控制程序来从所述一个或多个接口寄存器处读取表征所述中断信号的数据；以及

响应于从所述一个或多个接口寄存器处读取的表征所述中断信号的所述数据，执行在所述第一控制程序的控制下的并且对应于所述相关联虚拟处理设备所进行的中断处理的中断处理。

此技术为中断处理中涉及的常见操作提供以硬件为基础的(因而快速的)支持，其不招致如上面讨论的以全硬件为基础的方式的高开销成本和限制。再者，其提供比以纯软件为基础的方式更高的性能，在以纯软件为基础的方式中对中断控制器的每次存取被捕捉。

本技术提供一种硬件虚拟接口，其包含：一个或多个列表寄存器，储存相关联虚拟处理设备的未完成中断的列表；以及一个或多个接口寄存器，用于提供表征由此硬件所产生的虚拟中断信号的数据。彷佛在与目前未完成中断列表相关联的虚拟处理设备上执行的第一控制程序(诸如举例来说，客户操作系统)响应于该虚拟中断信号以从接口寄存器处读取表征中断信号的数据并且接着实施对应于该相关联虚拟处理设备所进行的中断处理的处理。这种配置提供比捕捉对中断控制器的每次存取更高的性能，因为一个或多个虚拟接口以硬件提供，而且不会招致全硬件模型的高硬件成本和限制。虚拟接口的硬件可以在相关联的虚拟处理设备之间被共享，使得当虚拟机被切换时，虚拟接口内的状态也被切换。实际上，这并非严重的缺点，因为当虚拟机被切换时，需要交换更大量的寄存器而且此类虚拟机切换操作已经耗费大量的时间。

将表征该中断信号的数据写入虚拟接口可以使用由该设备执行的第二控制程序(诸如举例来说，管理程序控制程序)来实施。

第一控制程序可能通过在第一控制程序的控制下将数据写入一个或多个接口寄存器，来写入指示对应于该相关联虚拟处理设备所进行的中断处理的处理的完成的数据。这能够提供一种发信通知中断结束事件的机构。