[发明专利]一种计算机设备、异常处理的方法以及中断处理的方法

说明书

本申请公开了一种计算机设备，在虚拟化I/O过程中，通过处理器中的重定向装置来实现同步处理过程中的特权级切换，实现从VM的虚拟化特权级直接切换到host的用户态，执行相应的异常处理。在异步处理过程中，通过处理器中的虚拟事件通知装置和中断控制器，不经过host的内核态就可以实现异步的中断请求传递。本申请无论是同步处理过程还是异步处理过程都减少了切换开销，提高了计算机设备的性能。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及一种计算机设备、异常处理的方法以及中断处理的方法。

背景技术

在虚拟化系统中，实现输入/输出(input/output，I/O)虚拟化主要采用虚拟设备模拟方案。虚拟设备模拟方案根据对虚拟I/O的处理方式可分为同步处理和异步处理两种。

在同步处理过程中，虚拟机(virtual machine，VM)执行与虚拟I/O设备相关的操作，(如：对串口内存的读操作或写操作，或者对其他虚拟I/O设备的访问操作)会触发异常指令。VM向位于宿主机(host)的内核态的虚拟机监视器(virtual machine monitor，VMM)发送异常指令，由VMM将该异常指令传递到host的用户态，进而在host的用户态进行异常处理。处理完异常后，将处理结果从host的用户态传递到VMM，再从VMM传递到VM。该过程会出现了两次VM与VMM的切换开销，两次host内核与用户态的切换开销。

在异步处理过程中，VM执行对磁盘的内存或网卡的内存的读操作或写操作，会触发中断请求。该中断请求需要通过异步的方式通知远端处理器上的快速仿真器(quickemulator，Qemu)线程完成对该中断请求的处理。该远端处理器为不同于支撑该VM运行的本地处理器之外的另一处理器。在本地处理器，VM会触发异常指令，然后VM将该异常指令发送给host的内核态的VMM，然后VMM识别是用户态的异常指令，VMM会将该异常指令从host的内核态传递到host的用户态，接下来再从host的用户态触发系统调用进入host的内核态，然后在host的内核态触发中断请求，并向远端处理器传递该中断请求，远端处理器的Qemu线程需要将处于内核态的调度器唤醒，这个过程需要内核态到用户态的切换，然后再通过系统调用进入内核态才能实现磁盘等物理设备的访问。可见，异步处理的过程也需要频繁进行用户态与内核态的切换。

无论是同步处理过程，还是异步处理过程，都会产生多次切换开销，影响了I/O的性能。

发明内容

本申请实施例提供一种计算机设备、异常处理的方法以及中断处理的方法，用于减少切换开销，提高计算机设备的性能。本申请还提供了相应的装置、计算机可读存储介质、计算机程序产品等。

本申请第一方面提供一种计算机设备，该计算机设备包括硬件层，硬件层上运行有宿主机host，硬件层包括第一处理器、第一处理器上运行有虚拟机(virtual machine，VM)，第一处理器包括重定向装置；第一处理器用于：获取VM触发的异常指令；重定向装置被配置为：从VM的虚拟化特权级切换到host的用户态；第一处理器还用于：在host的用户态下执行异常指令对应的异常处理函数。

该第一方面通过同步处理的方式实现了对VM触发的异常的处理。

需要说明的是，本申请实施例中的处理器可以是处理核，一个处理核一个时间段内支持一个VM运行。多个VM可以通过分时复用的方式使用同一个处理核。