[发明专利]一种硬件虚拟机中精简模式切换的I/O虚拟化方法

摘要

一种硬件虚拟机的精简模式切换I/O虚拟化方法。在运行在特权模式下的特权虚拟机以及运行在非特权模式下的硬件虚拟机之间建立n个通信通道，该通道包含两个共享内存空间用于两个方向上的通信，一个事件通道用于发送事件信号。为每个通信通道的两端设置排队记录和输出记录，用于计算该通信通道端口的通信任务到达率和输出率。在硬件虚拟机和特权虚拟机中建立n阶M/M/1排队模型用于评估每个通信通道的通信延迟，从而选择最合适的通信通道进行通信，从而在保证通信延在应用可以忍受的范围内最大程度的减少因为I/O通信引起的模式切换次数，从而提高硬件虚拟机的I/O性能。

主权项

一种硬件虚拟机中精简模式切换的I/O虚拟化方法，该方法在具有如下结构的系统上实现：该系统具有Xen监视器，该Xen监视器作为虚拟机监视器监管其他运行在实际物理机上的虚拟机，该系统具有特权虚拟机，该特权虚拟机拥有所有权限，运行在特权模式下，可以直接访问物理资源，该系统还拥有运行在非特权模式下的硬件虚拟机，非特权模式下的硬件虚拟机需要进行模式切换，以切换到特权模式下进行I/O通信，该方法的特征在于包括如下步骤：1)Xen监视器为特权虚拟机和硬件虚拟机之间分配n对大小不一的共享内存，每对共享内存中包含两个大小一样的共享内存分别用于两个方向上的I/O通信；Xen监视器为每对共享内存分配一个事件通道，用于在硬件虚拟机和特权虚拟机之间传递消息；每对共享内存以及对应的事件通道组成一个通信通道；2)在硬件虚拟机和特权虚拟机建立n阶M/M/1排队模型，该模型由n个M/M/1排队子模型并列组成；每个M/M/1排队子模型对应一个通信通道，用于计算该通信通道的通信延迟；3)为每个通信通道两端各建立一对记录日志，记录日志对包含两个记录：排队记录和输出记录；排队记录用于记录从该通信通道端口进入排队的通信任务以及其进入通信通道的时间，输出记录用于记录从该通信通道输出的通信任务以及其输出的时间；4)当有I/O通信请求到达时，首先在应用层对I/O通信请求进行封装，将其封装成一个或者多个通信任务；然后根据所述排队记录和输出记录计算出该通信通道的通信任务到达率，所述到达率为每秒钟通信任务到达的个数，以及通信任务的输出率，所述输出率为每秒钟通信任务输出的个数，将到达率和输出率参数传给所述建立的n阶M/M/1排队模型从而计算出每个通信通道通信延迟，进而选择一个通信通道进行通信，所述选择通信通道按照如下规则：从所有通信通道中选出满足通信任务的通信延迟的通信通道，即通信通道的通信延迟不大于通信任务的通信延迟需求；然后再在选出的通信通道中选择拥有最大通信延迟的通信通道进行通信。