專利名稱：一種虛擬機系統(tǒng)及其硬件配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虛擬機系統(tǒng)，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)硬件合理配置的虛擬計算機系統(tǒng)及其硬件虛擬化方法。
背景技術(shù)：
虛擬化技術(shù)(VT)，是指能夠在一套完整的計算機硬件平臺上，通過軟件或硬件的方法，將一組硬件虛擬成多組硬件，并提供給多個獨立運行的軟件系統(tǒng)(通常是操作系統(tǒng)，如Windows98、Windows2000、WindowsXP、Linux、Unix、Mac等)作為獨立運行環(huán)境，這些獨立運行的環(huán)境(操作系統(tǒng))通常被稱為虛擬機(Virtual Machine，簡稱VM)。具備虛擬化技術(shù)的計算機裝置可以并行地運行多個獨立的操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)之間的除了運行過程中分享硬件資源(如內(nèi)存、IO、存儲和VT處理器能力)外，互相保持獨立，可以看作是多個獨立的計算機在運行。通常情況下，采用虛擬化技術(shù)的計算機被用作運行執(zhí)行不同功能的操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
VT技術(shù)要求存在一個用于實現(xiàn)對多個操作系統(tǒng)硬件資源及調(diào)用的管理軟件系統(tǒng)，它被稱為虛擬機監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor，簡稱VMM)。VMM是具備VT技術(shù)的計算機平臺中最先被調(diào)用的軟件系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)VT處理器的VT功能初始化，建立虛擬機環(huán)境，硬件的虛擬化，以及運行時的指令過濾、多操作系統(tǒng)運行調(diào)度等操作。例如在VMWare，Inc公司已經(jīng)獲得專利權(quán)的美國專利，公開號為US6397242，
公開日為2002年5月28日、發(fā)明名稱名稱為“Virtualization system including a virtual machine monitor for acomputer with a segmented architecture”的文件，其中公開了VMM的技術(shù)原理和基于硬件的虛擬化技術(shù)。
目前，已經(jīng)提出了基于VT處理器的虛擬化技術(shù)，其中通過一套基于VT處理器級的體系架構(gòu)，在一套硬件系統(tǒng)上可以虛擬出多個獨立的分區(qū)，以并行地運行多個獨立的操作系統(tǒng)，即虛擬機。
相對于傳統(tǒng)的虛擬化技術(shù)，該基于VT處理器的虛擬化技術(shù)的提出，使得運行在虛擬機中的操作系統(tǒng)或軟件系統(tǒng)能夠不依賴于它所寄生的操作系統(tǒng)，從而降低了由于操作系統(tǒng)本身的復(fù)雜性所帶來的穩(wěn)定性和安全性的風(fēng)險，同時由于采用了硬件級的虛擬化技術(shù)，不需要對原有的操作系統(tǒng)進行特殊修改，并且也極大地提高了多個操作系統(tǒng)運行環(huán)境切換的執(zhí)行效率。
例如，英特爾公司在最近推出的VT-i和VT-x技術(shù)，其在系統(tǒng)的硬件平臺上提供了一系列實現(xiàn)虛擬化的控制指令集，通過這一系列控制指令集，VT處理器可以實現(xiàn)硬件級的獨立系統(tǒng)環(huán)境上下文切換，從而實現(xiàn)多操作系統(tǒng)并行運行時的運行環(huán)境的建立、保存和恢復(fù)過程，這些過程的連續(xù)進行就實現(xiàn)了硬件平臺的共享。在英特爾公司的專利申請?zhí)枮?1822837.2的發(fā)明專利中，公開了這一技術(shù)的原理。
但是上述VT處理器級的虛擬化技術(shù)仍然存在一些問題一、由于現(xiàn)有的VMM對虛擬計算機系統(tǒng)中的所有硬件都進行了虛擬化，因此勢必造成操作系統(tǒng)不能有效利用虛擬化后的硬件資源，造成大量計算機資源的浪費；二，某些常用的特定硬件部件，如顯示卡和TV調(diào)制解調(diào)卡等復(fù)雜度較高的設(shè)備，現(xiàn)有的虛擬機無法實現(xiàn)全功能的虛擬化，從而使系統(tǒng)的可用性大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠根據(jù)操作系統(tǒng)的功能進行硬件設(shè)備分組虛擬化的虛擬機系統(tǒng)；本發(fā)明的另一個目的在于提供一種能夠根據(jù)操作系統(tǒng)的功能進行硬件設(shè)備分組虛擬化的硬件虛擬化方法；基于上述原因，本發(fā)明提供了一種虛擬機系統(tǒng)，包括硬件(100)、虛擬機監(jiān)視器(200)，多個虛擬機(301、302、303)，所述虛擬機監(jiān)視器(200)包括VT指令庫(220)，用于管理所述虛擬機監(jiān)視器(200)的全部指令；以及虛擬機調(diào)度器(210)，用于根據(jù)用戶的請求，通過所述VT指令庫(220)進行所述虛擬機(300)對所述硬件占用調(diào)度；其特征在于，所述虛擬機監(jiān)視器(200)還包括
虛擬機硬件分組配置模塊(240)，用于掃描所述硬件(100)，并按照各虛擬機的功能將硬件(100)分成各虛擬機所需硬件組；硬件設(shè)備虛擬化模塊(250)，用于將相應(yīng)于所述各虛擬機所需硬件組中相同的硬件進行虛擬化處理；所述虛擬機硬件分區(qū)配置模塊按照所述虛擬級硬件配置表將虛擬化后的硬件和未進行虛擬化的硬件分配給各虛擬機。
本發(fā)明進一步提供了一種虛擬機的硬件虛擬化方法，該方法包括如下步驟步驟一，掃描系統(tǒng)中的所有硬件(100)，并按照各虛擬機的功能將所述硬件(200)分成各虛擬機所需硬件組；步驟二，將相應(yīng)于所述各虛擬機所需硬件組中相同的硬件進行虛擬化處理；步驟三，按照所述虛擬機所需硬件組，將虛擬化后的硬件和未進行虛擬化的硬件分配給各虛擬機。
本發(fā)明的原理、實用性及諸多優(yōu)點在結(jié)合附圖閱讀時將從下面的詳細描述中變得更加清楚。
本發(fā)明的有益效果是(一)強調(diào)以虛擬機環(huán)境下的多種不同功能的客戶操作系統(tǒng)的功能隔離與服務(wù)協(xié)同；(二)充分利用現(xiàn)有計算機的資源。隨著計算機能力的不斷提高，大量的計算資源被閑置，采用這一解決方案后，多種軟件系統(tǒng)可以充分利用各種系統(tǒng)資源；(三)完全解決系統(tǒng)隔離問題。在這一平臺下，各個不同功能的軟件系統(tǒng)相互獨立。各虛擬機在同不同用戶使用時，不會受到另一個虛擬機應(yīng)用的影響。(四)軟硬件系統(tǒng)功能分離，便于使用和維護。由于對軟硬件系統(tǒng)進行了物理上的劃分，使得系統(tǒng)的功能性更加明確，對于軟硬件故障的定位與處理也將更加容易。


圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的虛擬機系統(tǒng)框架圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的硬件主機箱面板示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的虛擬機系統(tǒng)的硬件配置示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合

本發(fā)明的虛擬化計算機系統(tǒng)及其虛擬化方法。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例為一套完整的X86架構(gòu)的計算機系統(tǒng)。圖1為根據(jù)本發(fā)明的計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。
如圖1所示，本發(fā)明的虛擬機系統(tǒng)100分成三個部分，其中包括硬件100、虛擬機監(jiān)視器(VMM)200，在虛擬機監(jiān)視器200上運行的多個虛擬機301、302、303。
下面針對這些部件進行具體說明。
硬件100的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的虛擬系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本一致，包括VT處理器110、主板(未示出)、內(nèi)存130、I/O設(shè)備(通常指鍵盤、鼠標(biāo)、顯示)120、存儲設(shè)備(通常為硬盤及光介質(zhì)存儲設(shè)備)140、網(wǎng)絡(luò)適配器150等。其中，VT處理器110具備VT特性，即VT處理器110本身能夠識別并執(zhí)行VMX擴展指令集，具有為實現(xiàn)虛擬化設(shè)計的寄存器組。
虛擬機監(jiān)視器200包括硬件設(shè)備虛擬化模塊250、虛擬機硬件分組配置模塊240、虛擬機調(diào)度器210、VT指令庫220四個部分。
硬件設(shè)備虛擬化驅(qū)動模塊250主要用于虛擬機系統(tǒng)中硬件設(shè)備的虛擬化，包括VT處理器110虛擬化、內(nèi)存130虛擬化、IO設(shè)備120虛擬化等。
虛擬機硬件分組配置模塊240主要用于為不同的虛擬機分配虛擬的硬件資源。該模塊將系統(tǒng)中的硬件根據(jù)訪問類型和虛擬化程度的不同進行了分組。通過對虛擬硬件的分組，構(gòu)成了虛擬機的實際運行環(huán)境，從而進一步實現(xiàn)各自的功能。
虛擬機調(diào)度器210主要用于通過VT指令庫23中的VM Entry和VM Exit指令來實現(xiàn)系統(tǒng)控制權(quán)從VMM到虛擬機的轉(zhuǎn)換。在VMM內(nèi)部，通過虛擬機調(diào)度器210處理邏輯控制每個虛擬機300對系統(tǒng)中VT處理器資源和其它硬件資源占用，從而實現(xiàn)客戶軟件的并行處理。與此同時，通過建立共享設(shè)備的操作指令隊列，實現(xiàn)共享設(shè)備的操作調(diào)度。
各虛擬機301、302、303主要由客戶操作系統(tǒng)和運行在所述客戶操作系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件組構(gòu)成。在同一臺計算機中，可以同時并行的運行多個虛擬機，并且各虛擬機之間不存在相互依賴關(guān)系，即各虛擬機可以獨立互不干涉的運行，并為用戶提供應(yīng)用和服務(wù)。它們運行在VMM所虛擬出的虛擬機環(huán)境中，通過VMM所提供的虛擬硬件抽象層實現(xiàn)對物理硬件的訪問和調(diào)用。需要說明的是，本發(fā)明不局限于虛擬機的個數(shù)為3個的情況，也能夠包括更多個虛擬機，其個數(shù)視實際需要而定。
下面結(jié)合所述虛擬機系統(tǒng)進一步詳細描述本發(fā)明的虛擬機系統(tǒng)工作過程本實施例中的計算機系統(tǒng)包括Intel P4VT處理器一塊、Intel 915芯片組主板一塊、512M內(nèi)存、160G SATA硬盤一塊、采用板載顯卡及以太網(wǎng)網(wǎng)卡。需要說明的是，本發(fā)明不局限于僅采用Intel的VT處理器，還可以采用其他支持VT的VT處理器，硬盤和內(nèi)存的容量也視系統(tǒng)的實際需要而定。
(一)虛擬機系統(tǒng)啟動由于本系統(tǒng)可以同時運行多個不同功能的虛擬機301、302、303，并且多個虛擬機301、302、303可相互獨立運行，因此，系統(tǒng)中設(shè)計了虛擬機啟動的機制。在本發(fā)明中，用戶可以通過以下兩種方式選擇啟動系統(tǒng)。但是，這兩種較佳具體實施例的詳述，只是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而不是以所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明加以限制。
(1)硬件啟動這一啟動系統(tǒng)包括在計算機硬件的主機箱面板上設(shè)計按鈕及相應(yīng)的主板組合邏輯電路。
這一啟動是通過基于硬件電路的方式得以實現(xiàn)的，根據(jù)這一設(shè)計，計算機硬件的主機箱面板上應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有的計算機硬件主機箱面板上增加三個額外的按鈕，如圖2所示，其中，Power和Reset按鈕與現(xiàn)有計算機硬件的開關(guān)的Power、Reset鈕功能一致，多個不同功能的虛擬機啟動被設(shè)計成常開常關(guān)型按鈕，即按鈕按下后處理閉合狀態(tài)，彈出后處理斷開狀態(tài)的按鈕，通過這一按鈕啟動不同功能的虛擬機。
當(dāng)用戶按下按鈕時，計算機硬件上的邏輯電路及相應(yīng)的通用外圍設(shè)備接口(GPIO)被VMM讀取，虛擬機監(jiān)視器(VMM)(200)根據(jù)所讀取的按鈕狀態(tài)確定是否啟動相應(yīng)的虛擬機300。同時，當(dāng)系統(tǒng)運行時，虛擬機監(jiān)視器(VMM)(200)根據(jù)按鈕的狀態(tài)作如下邏輯判斷
a)按鈕是否處于閉合狀態(tài)？b)是處于閉合狀態(tài)，執(zhí)行d)步驟；c)未處于閉合狀態(tài)，執(zhí)行g(shù))步驟；d)相應(yīng)客戶系統(tǒng)是否正在運行？e)客戶系統(tǒng)正在運行，繼續(xù)運行并等待下一次按鈕狀態(tài)判斷(回到a)步驟)；f)客戶系統(tǒng)未運行，執(zhí)行啟動客戶系統(tǒng)操作，并等待下一次按鈕狀態(tài)判斷(回到a)步驟)；g)相應(yīng)客戶系統(tǒng)是否正在運行？h)客戶系統(tǒng)正在運行，執(zhí)行關(guān)閉客戶系統(tǒng)操作，并等待下一次按鈕狀態(tài)判斷(回到a)步驟)；i)客戶系統(tǒng)未運行，VMM繼續(xù)運行并等待下一次按鈕狀態(tài)判斷(回到a)步驟)。
為了滿足同一計算機上獨立執(zhí)行多個虛擬機301、302、303時使用上的方便性，在計算機面板上增加分別啟動不同功能虛擬機的按鈕開關(guān)，與之相應(yīng)，主板上也應(yīng)當(dāng)有與按鈕動作相對應(yīng)的控制電路及相關(guān)寄存器裝置，當(dāng)計算機上電啟動時，BIOS中的相應(yīng)模塊通過對各按鈕控制單元的狀態(tài)分析自動啟動相應(yīng)的虛擬機。
(2)VMM軟件啟動。
這一啟動是通過在VMM下設(shè)計一個應(yīng)用軟件，它通過圖形或者文本界面，以用戶點選的方式選擇需啟動的虛擬機，其實現(xiàn)邏輯同(1)，其啟動邏輯配置的界面可以是以Web Service方式提供。
在實現(xiàn)啟動的時候，虛擬機監(jiān)視器(VMM)200中還可以有延時模塊，實現(xiàn)相應(yīng)的延時邏輯。因為軟件系統(tǒng)的啟動和停止通常需要一定的時間，為了防止出現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的錯誤，可能通過虛擬機監(jiān)視器(VMM)200中的延時模塊對這一情況進行處理。
(二)虛擬機系統(tǒng)、硬件分組配置及系統(tǒng)調(diào)度a)虛擬機系統(tǒng)本發(fā)明的虛擬機系統(tǒng)包括多個不同功能的虛擬機301、302、303，在本實施例中，它們分別是創(chuàng)作型虛擬機301，網(wǎng)關(guān)型虛擬機302和存儲型虛擬機303。由以上較佳具體實施例的詳述，只是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而不是以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明加以限制。
創(chuàng)作型虛擬機301具備全部的傳統(tǒng)計算機所具備的計算機環(huán)境，例如用戶熟練使用的Windows桌面系統(tǒng)、Linux桌面系統(tǒng)等。創(chuàng)作型虛擬機為用戶提供了完整的桌面應(yīng)用環(huán)境，用戶的應(yīng)用內(nèi)容取決于虛擬機操作系統(tǒng)及相應(yīng)的應(yīng)用軟件。該虛擬機301中運行WindowsXP操作系統(tǒng)。
網(wǎng)關(guān)型虛擬機302專門用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬機，它可以簡單的看作是一種內(nèi)建了網(wǎng)絡(luò)通信和高層通信協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的嵌入式專用虛擬機，通過虛擬機監(jiān)視器(VMM)200所提供硬件虛擬配置，實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)或通信相關(guān)的功能。它通常運行在后臺，其配置的操作通過網(wǎng)絡(luò)訪問(如Web訪問)和主機上的操作按鈕得以執(zhí)行。該虛擬機302中運行Linux2.6.2AppsIGRS Stack/Apps操作系統(tǒng)。
存儲型虛擬機303與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的區(qū)別在于，首先，它是一個輕量級的存儲系統(tǒng)，其主要功能不是為來自網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)量或多并發(fā)連接存儲訪問提供服務(wù)，而是為數(shù)量有限網(wǎng)絡(luò)中的各種智能設(shè)備提供連接、配置和數(shù)據(jù)交換服務(wù)，如家庭存儲應(yīng)用等。其次，其連接協(xié)議應(yīng)當(dāng)是一個應(yīng)用級的連接，即，通過對基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如IP協(xié)議)的封裝，實現(xiàn)連接和配置的自動化、智能化。同時通過功能的集中化處理，存儲型虛擬機只提供有限的和操作簡單網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)。存儲型虛擬機通常運行在后臺。該虛擬機303中運行Linux2.6.2 AppsNFS server+IGRS App操作系統(tǒng)。
b)硬件分組配置本實施例所涉及的虛擬機系統(tǒng)將系統(tǒng)的所有硬件根據(jù)訪問類型和虛擬化程度不同進行了分組，通過對硬件的分組虛擬化，構(gòu)成了虛擬機的運行環(huán)境，從而進一步實現(xiàn)各自的功能。
下面進一步詳細描述VMM中的虛擬機硬件分組配置模塊240的工作流程，這是本發(fā)明的重點。
首先，虛擬機硬件分組配置模塊240掃描該計算機系統(tǒng)中的所有硬件100。本實施例中的硬件設(shè)備包括VT處理器110、內(nèi)存130、I/O設(shè)備(通常指鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器)120、存儲設(shè)備(通常為硬盤及光介質(zhì)存儲設(shè)備)140、網(wǎng)絡(luò)適配器150等。
然后，根據(jù)各虛擬機的功能將上述硬件分為虛擬級硬件組1、虛擬級硬件組2、虛擬級硬件組3。如圖3所示，本發(fā)明中，為實現(xiàn)各虛擬機的功能，都必須具備VT處理器110、I/O設(shè)備120、內(nèi)存130、硬盤140及網(wǎng)卡150，由于其他兩個虛擬機均運行在后臺，因此顯示適配器僅為創(chuàng)造型虛擬機所需要。
接下來，硬件設(shè)備虛擬化驅(qū)動模塊250根據(jù)各硬件的虛擬化機制將各虛擬機所需的相同的硬件，即VT處理器110、I/O設(shè)備120、內(nèi)存130、硬盤140及網(wǎng)卡150進行虛擬化，然后硬件分組配置模塊240將其分配給三個虛擬機；最后，虛擬機硬件分組配置模塊240還將未虛擬化的各硬件(本實施例中為顯示適配器)分配給對應(yīng)的虛擬機。
本發(fā)明的實施例的虛擬化機制是在開放源碼系統(tǒng)Hypervisor的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，它通過將原有的Hypercall機制修改為VMX指令的方式實現(xiàn)了軟件虛擬化到VT處理器虛擬化的轉(zhuǎn)變，通過VM launch指令加虛擬機啟動地址的方式啟動虛擬機系統(tǒng)，通過VM Entry指令將系統(tǒng)VT處理器控制權(quán)移交給某一特定虛擬機300，通過VM Exit指令重新獲得VT處理器的控制權(quán)。
由于網(wǎng)關(guān)型虛擬機的功能集中于對網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)包處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換，其占用的VT處理器和內(nèi)存資源有限，只有在為其它設(shè)備提供視頻編解碼服務(wù)時需要占用大量的VT處理器資源。由于網(wǎng)關(guān)型虛擬機本身不提供數(shù)據(jù)服務(wù)，因此其只需要占用少量(包括操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)應(yīng)用軟件本身大小及虛擬內(nèi)存)的存儲資源。
存儲型虛擬機提供基于網(wǎng)絡(luò)的存儲服務(wù)，其核心硬件資源是存儲設(shè)備(硬盤)，應(yīng)用中的存儲服務(wù)不需要較高的VT處理器能力本實施例采用Round-Robin調(diào)度器實現(xiàn)計算機資源的線性調(diào)度分配，從而達到給三個虛擬機300分別分配40％、40％和20％計算資源的要求。
VMM將硬件資源分配給如下三個虛擬機WindowsXP虛擬機包括最大40％VT處理器計算能力、256M虛擬物理內(nèi)存、20G虛擬物理硬盤、虛擬網(wǎng)卡一塊以及板載顯卡；
Linux2.6.2 AppsIGRS Stack/Apps虛擬機包括最大40％VT處理器計算能力、128M虛擬物理內(nèi)存、4G虛擬物理硬盤、虛擬網(wǎng)卡一塊；Linux2.6.2AppsNFS server+IGRS App虛擬機包括最大20％VT處理器計算能力、128M虛擬物理內(nèi)存、136G虛擬物理硬盤、虛擬網(wǎng)卡一塊。
c)虛擬機系統(tǒng)中多個虛擬機的調(diào)度使用在本實施例中，VMM通過VMX中的VM Entry和VM Exit指令來實現(xiàn)系統(tǒng)控制權(quán)從VMM到虛擬機的轉(zhuǎn)換。在VMM內(nèi)部，通過虛擬機調(diào)度器210控制每個虛擬機300對計算機資源的占用，從而實現(xiàn)虛擬機300中各功能軟件的并行處理。
虛擬機調(diào)度器210是通過虛擬機監(jiān)視器(VMM)200中的VT指令庫220進行各虛擬機301、302、303對硬件資源的占用，以實現(xiàn)虛擬機硬件資源的合理分配。
當(dāng)虛擬機發(fā)出對硬件100進行調(diào)用的指令時，將引發(fā)VM Exit操作(這一操作的接收由VT指令庫模塊完成)，此時，VT處理器110控制權(quán)將被交回給虛擬機監(jiān)視器(VMM)200；虛擬機監(jiān)視器(VMM)200中虛擬機調(diào)度器210將VM Exit指令所帶來的硬件調(diào)用指令與參數(shù)以及虛擬機標(biāo)識信息傳遞給虛擬機監(jiān)視器200，虛擬機監(jiān)視器200執(zhí)行硬件調(diào)用指令調(diào)用硬件執(zhí)行真正的操作并獲得結(jié)果返回；此后，虛擬機控制器200調(diào)用VM Entry指令，并將由虛擬機監(jiān)視器200獲得的執(zhí)行返回結(jié)果隨VM Entry指令一起返回給虛擬機。
(三)虛擬機系統(tǒng)通信由于本發(fā)明的實施例中的虛擬機分成了一個桌面型虛擬機和兩個后臺型虛擬機，因此本發(fā)明的各虛擬機系統(tǒng)中還存在通信與協(xié)同，這通過VMM中提供的內(nèi)存共享、消息映射、事件通信等機制得以實現(xiàn)。最典型的例子是三個獨立虛擬機都通過VMM所虛擬出的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器以IP方式進行網(wǎng)絡(luò)通信，而這一機制的具體實現(xiàn)是在VMM內(nèi)部的軟件模塊，通過數(shù)據(jù)包隊列的方式分配給不同功能的虛擬機。
例如，用戶通過網(wǎng)關(guān)型虛擬機的功能可以將多個設(shè)備進行連接并共享資源，而這些資源的主要載體通常是存儲型虛擬機虛擬機，此時網(wǎng)關(guān)型虛擬機與存儲型虛擬機構(gòu)成一個虛擬機系統(tǒng)。不同虛擬機之間的共享和協(xié)同服務(wù)在本發(fā)明虛擬機系統(tǒng)中通過VMM中所提供的內(nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)及由虛擬機和VMM分別提供的相應(yīng)服務(wù)得以實現(xiàn)。這些服務(wù)包括路由服務(wù)、設(shè)備發(fā)現(xiàn)及能力描述服務(wù)、資源共享及協(xié)同服務(wù)。
路由服務(wù)由于三個虛擬機的功能不同，為了實現(xiàn)虛擬機系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的安全隔離，虛擬網(wǎng)卡通常被分配在不同的IP網(wǎng)段，只有網(wǎng)關(guān)型虛擬機可以實現(xiàn)與系統(tǒng)外部網(wǎng)絡(luò)通信，然后VMM通過內(nèi)建的軟件路由服務(wù)以提供各不同虛擬機之間網(wǎng)絡(luò)連接的路由服務(wù)。
設(shè)備發(fā)現(xiàn)及能力描述服務(wù)和資源共享、協(xié)同服務(wù)計算機系統(tǒng)強調(diào)系統(tǒng)的易用性，要求多設(shè)備或多系統(tǒng)的連接和資源、功能的調(diào)用具備智能互聯(lián)的特性，另外，本實施例中的網(wǎng)關(guān)型虛擬機和存儲型虛擬機可以是沒有用戶界面的“啞系統(tǒng)”，因此，本虛擬機中采用了基于IGRS(Intelligent Grouping andResource Sharing)協(xié)議，通過在三個虛擬機中內(nèi)建的IGRS協(xié)議棧及相關(guān)上層應(yīng)用軟件，三個虛擬機實現(xiàn)自動的相互發(fā)現(xiàn)，資源共享和協(xié)同服務(wù)。一個典型的例子是存儲型虛擬機通過IGRS協(xié)議對外發(fā)布虛擬機本身的描述以及存儲服務(wù)功能，其它兩個虛擬機可以通過自身IGRS服務(wù)與存儲型虛擬機進行連接并調(diào)用其存儲服務(wù)功能，從而達到存儲數(shù)據(jù)的目的。
虛擬機心跳服務(wù)為了使整個系統(tǒng)中的各個虛擬機之間能夠互相了解各處狀態(tài)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)實時性，本系統(tǒng)還提供了額外的虛擬機心跳服務(wù)，各虛擬機之間通過VMM建立的虛擬通道服務(wù)以定期發(fā)送事件或網(wǎng)絡(luò)包的形式向其它虛擬機發(fā)布其存在的信息，在本實施例中，通過內(nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)偵聽UDP 9833端口，用于接收來自各虛擬機的心跳服務(wù)所發(fā)送的心跳數(shù)據(jù)包。。當(dāng)某一虛擬機停止運行或未啟動時，由于它所包含的心跳服務(wù)也同樣停止，因此其它虛擬機將能夠得知該虛擬機的停止?fàn)顟B(tài)。這使得整個虛擬機系統(tǒng)能夠在無需用戶參與的情況下自動實現(xiàn)不同的組合協(xié)同模式。
本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)型虛擬機也可以代替為媒體娛樂虛擬機。所述的媒體娛樂虛擬機的主要應(yīng)用在音、視頻資源的播放，包括傳統(tǒng)的PC，其音、視頻的輸出可以通過標(biāo)準(zhǔn)音、視頻電纜輸出到電視、功放、音響等傳統(tǒng)家電設(shè)備，也包括以以太網(wǎng)為傳輸介質(zhì)，以DMA(Digital Media Adaptor)為終端輸出設(shè)備的新型應(yīng)用虛擬機。
綜上所述，本發(fā)明的虛擬機系統(tǒng)能夠進行硬件的合理配置，選擇性地虛擬化硬件，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性；另外，通過各虛擬機之間的功能劃分，使得系統(tǒng)的功能性更加明確，對于故障的定位與處理也將更加容易；同時，由于將大量的數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)倪^程放到了后臺的系統(tǒng)中，因而，不必再要求用戶具備復(fù)雜計算機操作的能力也能方便的使用計算機，使計算機更加方便使用與操作。
上述具體實施方式
僅為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的主旨的情況下所作的變化者在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種虛擬機系統(tǒng)，包括硬件(100)、虛擬機監(jiān)視器(200)，多個虛擬機(301、302、303)，所述虛擬機監(jiān)視器(200)包括VT指令庫(220)，用于管理所述虛擬機監(jiān)視器(200)的全部指令；以及虛擬機調(diào)度器(210)，用于根據(jù)用戶的請求，通過所述VT指令庫(220)進行所述虛擬機(300)對所述硬件占用調(diào)度；其特征在于，所述虛擬機監(jiān)視器(200)還包括虛擬機硬件分組配置模塊(240)，用于掃描所述硬件(100)，并按照各虛擬機的功能將硬件(100)分成各虛擬機所需硬件組；硬件設(shè)備虛擬化模塊(250)，用于將相應(yīng)于所述各虛擬機所需硬件組中相同的硬件進行虛擬化處理；所述虛擬機硬件分區(qū)配置模塊按照所述虛擬機所需硬件組將虛擬化后的硬件和未進行虛擬化的硬件分配給各虛擬機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于，所述多個虛擬機包括至少一個桌面型虛擬機和至少一個后臺型虛擬機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于所述桌面虛擬機和所述后臺虛擬機之間通過虛擬機監(jiān)視器中的IGRS協(xié)議棧進行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于所述后臺虛擬機包括用于與外部網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬機和用于數(shù)據(jù)存儲的虛擬機。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于各虛擬機之間通過路由算法進行網(wǎng)絡(luò)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于各虛擬機之間通過虛擬機監(jiān)視器中的虛擬通道以定期發(fā)送事件或網(wǎng)絡(luò)包的形式互相發(fā)布各自的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于各虛擬機通過在主機箱控制面板上的按鈕進行啟動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的虛擬機系統(tǒng)，其特征在于各虛擬機通過軟件的控制面板界面進行啟動。
9.一種虛擬機系統(tǒng)的硬件虛擬化方法，該系統(tǒng)包括硬件(100)、虛擬機監(jiān)視器(200)以及多個虛擬機(301、302、303)，該方法包括如下步驟步驟一，掃描系統(tǒng)中的所有硬件(100)，并按照各虛擬機的功能將所述硬件(200)分成各虛擬機所需硬件組；步驟二，將相應(yīng)于所述各虛擬機所需硬件組中相同的硬件進行虛擬化處理；步驟三，按照所述虛擬機所需硬件組，將虛擬化后的硬件和未進行虛擬化的硬件分配給各虛擬機。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述虛擬機包括至少一個桌面型虛擬機和至少一個后臺型虛擬機。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述桌面型虛擬機和所述后臺型虛擬機之間通過虛擬機監(jiān)視器中的IGRS協(xié)議棧進行通信。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述后臺型虛擬機包括用于與外部網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬機和用于數(shù)據(jù)存儲的虛擬機。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于各虛擬機之間通過路由算法進行網(wǎng)絡(luò)連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于各虛擬機之間通過虛擬機監(jiān)視器中的虛擬通道以定期發(fā)送事件或網(wǎng)絡(luò)包的形式互相發(fā)布各自的信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種虛擬機系統(tǒng)，包括硬件(100)、虛擬機監(jiān)視器(200)，多個虛擬機(301、302、303)，虛擬機監(jiān)視器(200)還包括虛擬機硬件分組配置模塊(240)，用于掃描所述硬件(100)，并按照各虛擬機的功能將硬件(100)分成各虛擬機所需硬件組；硬件設(shè)備虛擬化模塊(250)，用于將相應(yīng)于所述各虛擬機所需硬件組中相同的硬件進行虛擬化處理；所述虛擬機硬件分區(qū)配置模塊(240)按照所述虛擬機所需硬件組將虛擬化后的硬件和未進行虛擬化的硬件分配給各虛擬機。本發(fā)明的虛擬機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)硬件資源的合理配置。
文檔編號G06F9/455GK1916855SQ200510093240
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者王晟, 金峰 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司