專利名稱：虛擬機(jī)系統(tǒng)及其高級可編程中斷控制器的訪問處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller,高級可編程中斷控制器)，特別是一種虛擬機(jī)系統(tǒng)及其APIC訪問 處理方法。
背景技術(shù)：
APIC主要應(yīng)用于多處理器操作系統(tǒng)，是為了解決中斷請求太少和處理器 間中斷而產(chǎn)生的，因此，APIC對計(jì)算機(jī)來講主要是起到以下的兩個作用管 理中斷請求的分配，把中斷請求擴(kuò)展到24個，以適應(yīng)更多的設(shè)備；管理多CPU。APIC系統(tǒng)由本地APIC、 10 APIC和APIC串行總線組成，每個處理器中 集成了一個本地APIC,而IOAPIC是系統(tǒng)芯片組中一部分，APIC總線負(fù)責(zé)連 接10 APIC和各個本地APIC。本地APIC接收該處理器產(chǎn)生的本地中斷(如時鐘中斷)以及由該處理器 產(chǎn)生的處理器間中斷，并從APIC串行總線接收來自IOAPIC的消息；IOAPIC 負(fù)責(zé)接收所有外部的硬件中斷，并翻譯成消息選擇發(fā)給接收中斷的處理器，以 及從本地APIC接收處理器間中斷消息。關(guān)于APIC詳細(xì)的描述請參考《IA-32 Inel Architecture Software Developer's Manual Volume 3 Chapter 8》?，F(xiàn)有的虛擬機(jī)系統(tǒng)通過攔截對APIC芯片的MMIO( Memory Map Input and Output,內(nèi)存映射輸入輸出)訪問，完成APIC的虛擬化，然而上述的操作會 引起陷入虛擬機(jī)的操作，并且需要解析對內(nèi)存的訪問指令，造成APIC訪問效 率很低，整個系統(tǒng)效率不高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種虛擬機(jī)系統(tǒng)的高級可編程中斷控制器的訪問 處理方法，實(shí)現(xiàn)簡單，同時盡量少引入陷入虛擬機(jī)的操作和解碼操作以提高 APIC的訪問效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了 一種虛擬機(jī)系統(tǒng)的高級可編程中斷控制器的訪問處理方法，包括地址映射步驟，虛擬機(jī)監(jiān)視器建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地 址的頁表映射，并將地址映射列表加入到虛擬機(jī)客戶操作系統(tǒng)的頁表中；APIC訪問控制步驟，客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第一類型寄存器時， 強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn)訪問，客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第二類型 寄存器時，根據(jù)地址映射列表直接訪問；對第一類型寄存器的操作將導(dǎo)致APIC的其它寄存器產(chǎn)生變化，對第二類 型寄存器的操作不影響APIC的其它寄存器。上述的方法，其中，所述第一類型寄存器為EOI寄存器、TPR寄存器和 ICR寄存器。上述的方法，其中，所述地址映射步驟具體包括 步驟21，客戶才喿作系統(tǒng)啟動后初始化APIC;步驟22,虛擬機(jī)監(jiān)視器獲取APIC的初始化地址，并分配APIC虛擬寄存器空間；步驟23,虛擬機(jī)監(jiān)視器建立APIC的初始化地址與APIC虛擬寄存器空間之 間的頁表映射；步驟24,虛擬機(jī)監(jiān)視器將該建立的頁表映射加入到客戶操作系統(tǒng)的頁表 當(dāng)中。上述的方法，其中，所述客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第一類型寄存器時， 強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn)訪問具體為步驟31，客戶操作系統(tǒng)的MMIO訪問為APIC的第一類型寄存器； 步驟32，陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器； 步驟33，解析出匯編指令；步驟34，解析出才喿作數(shù)后調(diào)用虛擬APIC函數(shù)完成APIC功能； 步驟35，設(shè)置寄存器的返回值后將其返回客戶操作系統(tǒng)。 為了更好的實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種虛擬機(jī)系統(tǒng)，包括虛擬 機(jī)監(jiān)視器和客戶操作系統(tǒng)，其中所述虛擬機(jī)監(jiān)視器中設(shè)置有地址映射模塊，用于建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地址的頁表映射，并將地址映射列表加入到客戶操作系統(tǒng)的頁表中；所述客戶操作系統(tǒng)中包括一APIC訪問控制模塊，用于監(jiān)控內(nèi)存訪問，在 客戶操作系統(tǒng)的MMIO訪問為APIC的第 一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī) 監(jiān)視器，在客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第二類型寄存器時，根據(jù)地址映射列 表直接訪問；對第 一類型寄存器的操作將導(dǎo)致APIC的其它寄存器產(chǎn)生變化，對第二類 型寄存器的操作不影響APIC的其它寄存器。上述的虛擬機(jī)系統(tǒng)，其中，所述虛擬機(jī)監(jiān)^L器中設(shè)置有APIC處理模塊， 用于解析出匯編指令，解析出操作數(shù)后調(diào)用虛擬APIC函數(shù)完成APIC功能，并 設(shè)置寄存器的返回值后將其返回客戶操作系統(tǒng)。上述的虛擬機(jī)系統(tǒng)，其中，所述第一類型寄存器為EOI( End Of Interrupt , 中斷應(yīng)答)寄存器、TPR ( Task Priority Register,任務(wù)優(yōu)先級寄存器)和ICR (Interrupt Command Register, 中斷命令寄存器)。本發(fā)明具有以下有益效果建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地址的頁表映射，GOS訪問 APIC時，大量減少了陷入虛擬機(jī)和解碼的操作，使APIC的訪問周期由原來 的近萬個時鐘周期減少到幾十個時鐘周期； 攔截的APIC寄存器只有三個，操作簡單。


圖1為本發(fā)明的方法的流程示意圖； 圖2為地址映射步驟的詳細(xì)流程示意圖；圖3為本發(fā)明中GOS訪問APIC中的第一類型寄存器的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為便于理解，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述之前，在此先對本發(fā)明的實(shí)施例中所涉及到的幾個概念進(jìn)行說明。在APIC的寄存器之中存在兩種類型的寄存器，如下所述 第一類型寄存器，對該類寄存器的操作將導(dǎo)致APIC的其它寄存器產(chǎn)生變化，如EOI (End Of Interrupt ,中斷應(yīng)答)寄存器，對其操作會引起IOAPIC寄存器的刷新，對TPR( Task Priority Register,任務(wù)優(yōu)先級寄存器)的寫操 作將導(dǎo)致PPR寄存器的值改變，對ICR寄存器的寫操作將導(dǎo)致IPI (Inter Processor Interrupt,處理器間中斷)改變。第二類型寄存器，對該類寄存器的操作不影響APIC的其它寄存器。本發(fā)明的虛擬機(jī)系統(tǒng)及其高級可編程中斷控制器的訪問處理方法中，通過 將APIC的MMIO地址映射到一個內(nèi)存空間，并將該頁表映射加入到GOS (Guest Operation System,客戶操作系統(tǒng))的頁表中，這樣GOS可直接通過 頁表實(shí)現(xiàn)APIC的訪問，提高了 APIC的訪問效率。本發(fā)明的虛擬機(jī)系統(tǒng)的高級可編程中斷控制器的訪問處理方法如圖1所 示，包括如下步驟地址映射步驟，VMM( Virtual Machine Monitor,虛擬機(jī)監(jiān)視器)建立APIC 虛擬寄存器空間和APIC初始化地址(即APIC的MMIO地址)的頁表映射， 并將地址映射列表加入到GOS的頁表當(dāng)中；APIC訪問控制步驟，GOS訪問APIC中的第一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入 到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn)對APIC中的第二類型寄存器的訪問；GOS訪問APIC 中的第二類型寄存器時，根據(jù)頁表直接訪問。下面分別對各步驟進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖2所示，地址映射步驟具體包括步驟21， GOS啟動，初始化APIC;步驟22， VMM獲取APIC的初始化地址(即APIC的MMIO地址)，并 分配APIC虛擬寄存器空間；步驟23, VMM建立APIC的初始化地址(即APIC的MMIO地址)與 APIC虛擬寄存 間之間的頁表映射；步驟24， VMM將該建立的頁表映射加入到GOS的頁表當(dāng)中。在建立了 APIC的初始化地址(即APIC的MMIO地址)與APIC虛擬寄 存器空間之間的頁表映射之后，實(shí)際情況下，GOS已經(jīng)可以通過該頁表映射 實(shí)現(xiàn)對APIC的直接訪問。由于對第一類型寄存器的操作將導(dǎo)致其它寄存器的變化，因此對于GOS 訪問APIC中寄存器應(yīng)該加以區(qū)別對待，即GOS訪問APIC中的第一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn) 對APIC中的第二類型寄存器的訪問；GOS訪問APIC中的第二類型寄存器時， 根據(jù)頁表直接訪問。下面分別對該兩種方式分別進(jìn)行描述。GOS訪問APIC中的第一類型寄存器如圖3所示，具體包括如下步驟 步驟31 ， GOS的MMIO訪問為APIC的第 一類型寄存器； 步驟32,陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器； 步驟33,解析出匯編指令；步驟34，解析出操作數(shù)后調(diào)用虛擬APIC函數(shù)完成APIC功能； 步驟35,設(shè)置寄存器的返回值后將其返回GOS。 本發(fā)明的虛擬機(jī)系統(tǒng)包括虛擬機(jī)監(jiān)視器和客戶操作系統(tǒng)，其中 虛擬機(jī)監(jiān)視器中設(shè)置有地址映射模塊，用于建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地址(即APIC的MMIO地址)的頁表映射，并將地址映射列表加入到GOS的頁表當(dāng)中；客戶^喿作系統(tǒng)中包括一 APIC訪問控制模塊，用于監(jiān)控內(nèi)存訪問，在GOS的MMIO訪問為APIC的第一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器；虛擬機(jī)監(jiān)視器中設(shè)置有APIC處理模塊，用于解析出匯編指令，解析出操作數(shù)后調(diào)用虛擬APIC函數(shù)完成APIC功能，并設(shè)置寄存器的返回值后將其返回GOS。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 ^f支術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若千改進(jìn)和潤飾， 這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種虛擬機(jī)系統(tǒng)的高級可編程中斷控制器的訪問處理方法，其特征在于，包括地址映射步驟，虛擬機(jī)監(jiān)視器建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地址的頁表映射，并將地址映射列表加入到虛擬機(jī)客戶操作系統(tǒng)的頁表中；APIC訪問控制步驟，客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn)訪問，客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第二類型寄存器時，根據(jù)地址映射列表直接訪問；對第一類型寄存器的操作將導(dǎo)致APIC的其它寄存器產(chǎn)生變化，對第二類型寄存器的操作不影響APIC的其它寄存器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一類型寄存器為中 斷應(yīng)答寄存器、任務(wù)優(yōu)先級寄存器和中斷命令寄存器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述地址映射步驟具體包括步驟21，客戶操作系統(tǒng)啟動后初始化APIC;步驟22,虛擬機(jī)監(jiān)視器獲取APIC的初始化地址，并分配APIC虛擬寄存器空間；步驟23,虛擬機(jī)監(jiān)視器建立APIC的初始化地址與APIC虛擬寄存器空間之 間的頁表映射；步驟24,虛擬機(jī)監(jiān)視器將該建立的頁表映射加入到客戶操作系統(tǒng)的頁表 當(dāng)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述客戶操作系統(tǒng)訪問APIC 中的第一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn)訪問具體為步驟31,客戶操作系統(tǒng)的MMIO訪問為APIC的第一類型寄存器； 步驟32,陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器； 步驟33,解析出匯編指令；步驟34，解析出操作數(shù)后調(diào)用虛擬APIC函數(shù)完成APIC功能； 步驟35 ，設(shè)置寄存器的返回值后將其返回客戶操作系統(tǒng)。
5. —種虛擬機(jī)系統(tǒng)，包括虛擬機(jī)監(jiān)視器和客戶操作系統(tǒng)，其特征在于 所述虛擬機(jī)監(jiān)視器中設(shè)置有地址映射模塊，用于建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地址的頁表映射，并將地址映射列表加入到客戶操作系統(tǒng)的 頁表中；所述客戶操作系統(tǒng)中包括一APIC訪問控制模塊，用于監(jiān)控內(nèi)存訪問，在 客戶操作系統(tǒng)的MMIO訪問為APIC的第 一 類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī) 監(jiān)視器，在客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第二類型寄存器時，根據(jù)地址映射列 表直接訪問；對第一類型寄存器的操作將導(dǎo)致APIC的其它寄存器產(chǎn)生變化，對第二類 型寄存器的操作不影響APIC的其它寄存器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的虛擬機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬機(jī)監(jiān)視器中 設(shè)置有APIC處理才莫塊，用于解析出匯編指令，解析出操作數(shù)后調(diào)用虛擬APIC 函數(shù)完成APIC功能，并設(shè)置寄存器的返回值后將其返回客戶操作系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的虛擬機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一類型寄存 器為中斷應(yīng)答寄存器、任務(wù)優(yōu)先級寄存器和中斷命令寄存器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種虛擬機(jī)系統(tǒng)及其高級可編程中斷控制器的訪問處理方法，其中該方法包括地址映射步驟，虛擬機(jī)監(jiān)視器建立APIC虛擬寄存器空間和APIC初始化地址的頁表映射，并將地址映射列表加入到虛擬機(jī)客戶操作系統(tǒng)的頁表中；APIC訪問控制步驟，客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第一類型寄存器時，強(qiáng)制陷入到虛擬機(jī)監(jiān)視器以實(shí)現(xiàn)訪問，客戶操作系統(tǒng)訪問APIC中的第二類型寄存器時，根據(jù)地址映射列表直接訪問；對第一類型寄存器的操作將導(dǎo)致APIC的其它寄存器產(chǎn)生變化，對第二類型寄存器的操作不影響APIC的其它寄存器。本發(fā)明使APIC的訪問周期大大縮小，同時操作簡單。
文檔編號G06F13/20GK101271436SQ200710064538
公開日2008年9月24日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者勇 石, 軍 陳 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司