[发明专利]中断虚拟化

说明书

背景

发明领域

本发明涉及处理器和虚拟化，且更具体地涉及将中断传送给虚拟机客户。

相关技术的描述

虚拟化为了各种不同的目的而用在计算机系统中。例如，虚拟化可用于执行“容器”中的特许软件以防止特许软件直接访问至少一些物理机状态和/或对至少一些物理机状态产生改变而不首先被允许通过控制虚拟机的虚拟机管理器(VMM)来这么做。这样的容器可防止“出错的(buggy)”或恶意软件在物理机上造成问题。此外，虚拟化可用于在同一物理机上同时执行两个或多个特许程序。可防止特许程序彼此干扰，因为对物理机的访问被控制。特许程序可包括操作系统，并且还可包括预期具有硬件的完全控制的其它软件，软件在该硬件上执行。在另一实例中，虚拟化可用于在与特许程序所预期的硬件不同的硬件上执行特许程序。

通常，处理器或计算机系统的虚拟化可包括给一个或多个特许程序提供对虚拟机(上面提到的容器)的访问，特许程序对该虚拟机有完全的控制，但物理机的控制由VMM保持。虚拟机可包括处理器(或多个处理器)、存储器、和特许程序预期在它正执行的机器中找到的各种外围设备。虚拟机元件可至少暂时由VMM分配给虚拟机的硬件实现，和/或可以用软件来仿真。每个特许程序(和在一些情况下相关的软件，例如在操作系统上执行的应用)可在本文称为客户。虚拟化可以用软件(例如，上面提到的VMM)实现，而没有在物理机中的任何特定的硬件虚拟化支持，VMM及其虚拟机在该物理机上执行。然而，如果一些硬件支持被提供，则虚拟化可被简化和/或实行更高的性能。

可对虚拟化产生的一个问题是中断传送的时延。如上所述，外围设备可被分配来由虚拟机使用(以充当在虚拟机中的虚拟外围设备)。这样的外围设备可产生由虚拟机中的软件处理的中断。在非虚拟化环境中，中断处理时延可能相对短。在虚拟化环境中，中断通常由VMM拦截、由VMM处理、并由VMM使用某种软件机制传送到目标虚拟机。然而，中断处理时延可以比未虚拟化的环境明显更大(例如大约更长100倍)。除了外围设备产生的中断(更简洁地，在本文是“设备中断”)以外，处理器还可产生处理器间中断(IPI)。在虚拟机中，IPI可在虚拟处理器(或vCPU)和虚拟机中的另一vCPU之间产生。vCPU是被定义为包括在给定客户的虚拟机中的处理器。在客户中有至少一个vCPU，但对多处理客户可以有多个vCPU。

概述

在一个实施方案中，设备中断管理器可配置成从分配给客户的设备(或从分配给客户的支持虚拟功能的设备)接收中断。设备中断管理器可配置成发送定向到系统存储器中的存储器位置的操作以为客户内的虚拟处理器记录中断，其中中断将被传送到目标虚拟处理器。在一个实现中，设备中断管理器可包括在输入/输出(I/O)存储器管理单元(IOMMU)中。

在实施方案中，虚拟机管理器可配置成探测由设备中断管理器为目前不正在执行的虚拟处理器记录的中断。虚拟机管理器可配置成调度用于在硬件处理器上执行的虚拟处理器，或可响应于中断而优先考虑用于调度的虚拟处理器。

附图简述

下面的详细描述参考现在被简要描述的附图。

图1是实现虚拟化的计算机系统的一个实施方案的方框图。

图2是图1所示的主机硬件的一个实施方案的方框图。

图3是示出被传送到客户的中断的一个实施方案的方框图。

图4是示出虚拟机控制块(VMCB)的一个实施方案的方框图。

图5是示出在客户APIC状态数据结构中的客户APIC状态条目的一个实施方案的方框图。

图6是示出为中断找出客户APIC状态条目的一个实施方案的方框图。

图7是示出的图2所示的响应于接收到来自设备的中断的设备中断管理器的一个实施方案的操作的流程图。

图8是示出图2所示的响应于虚拟机运行(VMRUN)指令的处理器的一个实施方案的操作的流程图。

图9是示出图2所示的响应于虚拟机退出(VMExit)的处理器的一个实施方案的操作的流程图。

图10是示出图2所示的响应于对在处理器上执行的客户探测到中断的处理器的一个实施方案的操作的流程图。

图11是示出图2所示的响应于一般指令的处理器的一个实施方案的操作的流程图。

图12是示出VMM初始化客户的一个实施方案的流程图。

图13是示出VMM在客户的执行期间提供客户支持的一个实施方案的流程图。