[发明专利]虚拟机I/O性能优化方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种虚拟机I/O性能优化方法，该方法包括：调用分配接口时，将链表头部所指向的第一个页面从链表缓存中取出，并返回给调用者；调用释放接口时，将待释放页表所使用的页面放入所述链表的头部进行缓存。本发明实施例同时还提供一种虚拟机I/O性能优化装置。

技术领域

本发明涉及虚拟机技术，尤其涉及一种虚拟机输入输出(Input/Output，I/O)性能优化方法及装置。

背景技术

传统上，将I/O虚拟化技术分为设备模拟技术和泛虚拟化技术，它们各有优缺点，且优缺点恰好相反。在性能方面，设备模拟技术需要采用陷入再模拟的方式，不仅增加了程序的执行路径，而且频繁的切换必然会导致效率的下降，不如泛虚拟化高效；而在通用性方面，设备模拟技术无需修改原生驱动，具有很好的通用性，泛虚拟化则需要增加前端与后端驱动，后期I/O设备及操作系统的更改会带来大量的工作量，通用性大打折扣。

Intel VT-d技术应运而生，其结合了这两者的优点，在硬件级别做了相应的解决办法，很好的解决了实际问题。其核心技术主要是直接内存访问(Directional MemoryAccess，DMA)重映射：DMA重映射技术的关键就是在北桥芯片中加入DMA重映射硬件，用来解决I/O设备DMA重映射与设备直接分配的问题。其工作的机理是，在所有支持Intel VT-d的平台之上，DMA重映射部分通过为I/O设备提供额外的硬件支持，允许I/O设备通过独立的I/O页表来对虚拟机内存进行访问，I/O设备所发出的DMA请求都会被DMA重映射硬件进行截获和转发，使用I/O页表来判断每次访问是否合法。I/O页表和传统的内存管理单元(MemoryManagement Unit，MMU)所使用的页表是一样的，也是通过IO传输后备缓冲器(TranslationLookaside Buffer，TLB)的来做常用页表路径的缓存。

现有技术中，虚拟机监控器(Virtual Machine Monitor，VMM)和客户机操作系统(Guest Operation System，Guest OS)同处一个物理内存环境，出于安全考虑，VMM必须负责Guest OS页表的管理，以限制Guest OS对内存的访问；外设方面，VMM利用Intel VT-d技术限制设备对内存的访问，同样，外设的DMA操作不能访问虚拟机域内的页表，否则会引发DMA攻击，因此，VMM在管理虚拟机和外设的时候，必须考虑这一问题。具体来说，虚拟机域内的将页划分成几种类型：可写页，页表页，页目录页和描述符表页，当一个页的页类型发生变化时，比如说从可写页类型变成页表页类型，这意味着外设不能再访问该页，此时VMM将该页变成页表页类型后，必须将该页从I/O页表的映射上清除，并刷新IOTLB，这样才能防止外设恶意访问该页表类型的页，保证VMM和虚拟机的安全。

但是，现有的Intel VT-d技术的主要缺点是，会有频繁的页类型变更，导致IOTLB的刷新过高，从而降低了I/O方面的效率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种虚拟机I/O性能优化方法及装置，以提升虚拟机的I/O性能。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种虚拟机I/O性能优化方法，所述方法包括：

调用分配接口时，将链表头部所指向的第一个页面从链表缓存中取出，并返回给调用者；

调用释放接口时，将待释放页表所使用的页面放入所述链表的头部进行缓存。

如上所述的方法，其中，所述页面的页类型数据结构中包含用于表示所述页面为缓存页的数据位。

如上所述的方法，其中，当所述页面为缓存页时，所述页面缓存在对应的链表中。