[发明专利]基于硬件计数器虚拟化的多虚拟机性能分析方法

权利要求书

1.一种基于硬件计数器虚拟化的多虚拟机性能分析方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

第1步在特权虚拟机和各客户虚拟机里均运行一个后台守护进程，用于监听用户启动、停止性能分析请求；

第2步设置待性能分析的虚拟机要分析的CPU事件信息，包括CPU事件类型、采样频率、单元掩码、是否分析内核层和是否分析用户层；

第3步判断单个待性能分析的虚拟机分析的CPU事件数量是否超过硬件计数器的数量，如果是，则提示用户分析的事件过多，回到第2步；否则进入第4步；

第4步待性能分析的虚拟机向特权虚拟机发出一个启动信号，将CPU事件信息写入Xen的一个结构体中；

第5步判断所有待性能分析的虚拟机分析的CPU事件总数是否超过硬件计数器的数量，如果是，通过硬件计数器虚拟化技术来分时复用硬件计数器，进入第6步；否则，不需要对硬件计数器进行虚拟化，转入第7步；

第6步内核层对硬件计数器进行虚拟化，以实现硬件计数器的分时复用；当硬件计数器统计的CPU事件发生次数达到采样频率时，硬件计数器产生一个中断，内核层开始采样，记录当前程序计数器的值，保存到对应的缓冲区，并将程序计数器的值转化为有用信息；

第7步重复第6步，直至接收到停止性能分析的信号；

第8步已启动性能分析的虚拟机停止性能分析，并向特权虚拟机发出一个停止信号，从而将Xen中存储该虚拟机CPU事件信息的结构体内容清除；

第9步各虚拟机接收到缓冲区的数据后，对这些数据进行分析处理，从而为用户提供性能信息；

第10步用户对得到的性能信息进行展现。

2.根据权利要求1所述的多虚拟机性能分析方法，其特征在于，第1步中，如果待性能分析的虚拟机是特权虚拟机，则按照第一种方式启动、停止性能分析，否则按照第二种方式启动、停止性能分析；

第一种方式：当特权虚拟机里的用户发出启动性能分析的请求后，通过Xenstore传送给特权虚拟机运行的后台守护进程，通知后台守护进程启动性能分析，成功后会启动相应的用户线程；当特权虚拟机里的用户发出停止性能分析的请求后，通过Xenstore传送给特权虚拟机运行的后台守护进程，通知后台守护进程停止性能分析，并停止相应的用户线程；

第二种方式：当客户虚拟机里的用户发出启动性能分析的请求后，通过Xenstore传送给特权虚拟机运行的后台守护进程，通知后台守护进程启动性能分析，成功后特权虚拟机会通过Xenstore通知客户虚拟机启动相应的用户线程；当特权虚拟机里的用户发出停止性能分析的请求后，会通过Xenstore传送给特权虚拟机运行的后台守护进程，通知后台守护进程停止性能分析，并通过Xenstore通知客户虚拟机停止相应的用户线程。

3.根据权利要求1所述的多虚拟机性能分析方法，其特征在于，第6步中，每次虚拟CPU调度时，硬件计数器按照下述过程进行虚拟化：

(6.1)当一个虚拟机的虚拟CPU执行完被调度出去、另一个虚拟CPU被调度进来即将执行时，判断两个虚拟CPU是否属于同一个虚拟机，如果是，则本次虚拟CPU调度不对硬件计数器进行读写操作，如果否，就进入步骤(6.2)；

(6.2)读取前一个虚拟CPU对应虚拟机的各CPU事件所对应的硬件计数器的当前统计次数，并保存起来；

(6.3)读取后一个虚拟CPU对应的CPU事件信息，同时读取后一个虚拟CPU对应虚拟机上次执行完时保存的各CPU事件的统计次数，并对相应的硬件计数器进行重新设置。

4.根据权利要求1所述的多虚拟机性能分析方法，其特征在于，内核层进行采样的过程如下：

当硬件计数器统计的CPU事件发生次数达到采样频率时，会产生一个中断，记录当前程序计数器的值，并保存到对应的缓冲区(每个虚拟CPU有一个缓冲区对应)中，同时重置对该CPU事件的计数，最后会把事件缓冲区的数据交给相应虚拟机的用户层程序进行处理。