[发明专利]用于直接分配的设备的虚拟化操作

说明书

实施例涉及实现对已经直接分配有硬件设备的虚拟机(VM)的状态操纵。管理程序利用访客操作系统来管理VM的执行。管理程序将物理的(非虚拟的)硬件设备直接分配给VM，使得VM拥有硬件设备的排他使用并且访客操作系统使用硬件，而无需管理程序进行虚拟化抽象/映射。当需要暂停、挂起、恢复或以类似方式操纵VM时，管理程序与VM通信以引起访客操作系统执行对硬件设备来说可能是必要的任何操作。管理程序和VM/访客可以通过各种机制进行通信，诸如与访客驱动程序通信的主机驱动程序、由计算机的硬件总线支持的虚拟总线服务、虚拟总线通道等。

背景技术

在很多形式的计算机虚拟化中，由于许多已知的优点，机器或系统虚拟化已经变得很普遍。系统虚拟化涉及抽象计算机的硬件资源，并且将计算机呈现为虚拟机。被称为管理程序(hypervisor)或虚拟机监测器(VMM)的软件层直接运行在计算机的硬件上。管理程序通过虚拟机(VM)管理对计算机的硬件的访问，这些VM也称为分区、域或访客(guest)。每个VM是能够托管其自己的访客操作系统的软件环境或构造。管理程序管理VM对计算机的硬件、特别是处理硬件和存储器的共享。访客操作系统与计算机硬件之间的软件管理程序层的存在对访客操作系统几乎是透明的。

用于机器虚拟化的正在开发中的技术是将硬件设备直接分配给VM的能力。该技术(称为直接设备分配(DDA))允许虚拟化层(“具体实施方式”中讨论的术语)将硬件设备移交给VM并且然后VM直接使用硬件设备而无需实质性(如果有的话)参与虚拟化层以访问和使用硬件设备。也就是说，硬件设备由VM使用，而无需虚拟化层进行虚拟化抽象或映射，并且在一些情况下，即使虚拟化层已经暂停VM或尚未调度CPU时间用于VM，主机和其他VM也都不使用硬件设备。

尽管DDA为VM提供了快速的性能，但是存在只有本发明人才意识到的一些缺点。大多数机器虚拟化系统具有控制VM的执行状态的功能。用于控制VM状态的典型操作包括暂停、保存、恢复、迁移等。这样的操作在云环境中特别有用。云提供商可能需要对租户或访客透明地改变VM的状态。例如，主机可能需要对主机/虚拟化软件进行安全更新。正如只有发明人才意识到的，不同于通知租户或客户需要保存或关闭VM才允许重新启动主机，云提供商偏好能够透明地挂起租户的VM，使得主机能够被更新和重新启动，而不会显著干扰租户的VM的操作并且也不需要租户采取任何措施。尽管从理论上讲虚拟化系统可以保留或暂停由管理程序虚拟化的VM的硬件状态(参见例如美国专利公开2014/0157264)，但是虚拟化系统不可能在管理程序的权限范围之外在直接分配给VM的硬件上执行这样的操作。也就是说，由于直接分配的设备归VM所有，因此无法在直接分配有硬件的VM上执行用于控制VM状态的操作。

需要使得机器虚拟化系统能够控制VM的状态并且，其考虑了直接分配给VM的硬件的存在。

发明内容

包括以下发明内容仅是为了介绍下面的具体实施方式中讨论的一些概念。该概述不是全面的，并非旨在描述由最后提出的权利要求书阐明的所要求保护的主题的范围。

实施例涉及实现对已经直接分配有硬件设备的虚拟机(VM)的状态操纵。管理程序利用访客操作系统来管理VM的执行。管理程序将物理的(非虚拟的)硬件设备直接分配给VM，使得VM拥有硬件设备的排他使用并且访客操作系统使用物理硬件设备，而无需管理程序进行虚拟化抽象/映射。当需要暂停、挂起、恢复或以类似方式操纵VM时，管理程序与VM通信以引起访客操作系统执行对硬件设备来说可能是必要的任何操作。管理程序和VM/访客可以通过各种机制进行通信，诸如与访客驱动程序通信的主机驱动程序、由计算机的硬件总线支持的虚拟总线服务、虚拟总线通道等。

下面参考结合附图考虑的以下具体实施方式来解释许多附带特征。

附图说明

根据参考附图阅读的以下就同时实施方式，将能够更好地理解本说明书，其中在附图中，相似的附图标记用于指示相似的部分。

图1示出了包括已知类型的管理程序的示例虚拟化环境。