專利名稱：：用于完全虛擬化的地址空間變換方法和設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于完全虛擬化的地址空間變換方法和設備；并更具體地，涉及當使用不支持虛擬化的硬件對系統(tǒng)進行虛擬化時能夠快速變換地址空間的、用于完全虛擬化的地址空間變換方法和設備。
背景技術：
：圖I是用于解釋具有軟件基礎的傳統(tǒng)地址空間變換方法的圖。參考圖1，傳統(tǒng)地址空間變換方案將虛擬機10和虛擬機監(jiān)視器20的地址空間分配到相同地址空間。這是因為虛擬機10和虛擬機監(jiān)視器20之間的上下文變換次數(shù)、以及用于上下文變換的成本與虛擬化的系統(tǒng)的性能成比例。換言之，為了提升虛擬化的系統(tǒng)的性能，優(yōu)選的是，使得虛擬機10和虛擬機監(jiān)視器20之間的上下文變換次數(shù)以及用于上下文變換的成本最小化。然而，盡管這樣的基于軟件的地址變換方法對于提升系統(tǒng)的性能是有效的，但是這引起虛擬機的地址空間壓縮的問題。即，這促使虛擬機中操作的客戶(guest)操作系統(tǒng)的內核應識別不可使用的硬件所提供的所有虛擬地址空間。這樣的基于軟件的地址空間變換方法的問題可通過使用一般操作系統(tǒng)沒有使用的0-4KB空間來解決。然而，這樣的方案也引起以下問題，即，不可能使得虛擬機監(jiān)視器具有各種功能，因為虛擬機的尺寸限于4KB。圖2是解釋傳統(tǒng)的基于硬件的地址空間變換方法的圖。圖2中所示傳統(tǒng)的基于硬件的地址空間變換方法主要使用硬件制造商所提供的虛擬化方案。根據(jù)該方法，地址空間壓縮的問題可通過在操作時虛擬機30使用虛擬地址空間、而虛擬機監(jiān)視器40使用物理地址空間來解決。然而，這樣的基于硬件的地址空間變換方法具有的問題在于，其必須使用支持虛擬化的硬件制造商所提供的硬件，并且其不能在使用ARM(高級RISC機器)計算架構的硬件中使用。其間，在完全虛擬化方案中，虛擬機沒有識別虛擬機監(jiān)視器，并使用硬件所提供的所有地址空間。由于此，虛擬機監(jiān)視器需要與虛擬機的地址空間不同的額外地址空間，并所以，提供附加地址空間用于虛擬機監(jiān)視器。然而，在這樣的完全虛擬化方案中，在虛擬機和虛擬機監(jiān)視器之間的上下文變換的情況下可發(fā)生開銷。
發(fā)明內容考慮到以上情況，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決地址空間壓縮的問題、并且即使當使用諸如ARM計算架構的不支持虛擬化的硬件時也能夠快速執(zhí)行地址變換的、用于完全虛擬化的地址空間變換方法和設備。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于完全虛擬化的虛擬機和虛擬機監(jiān)視器的地址空間變換設備，該設備包括向該虛擬機分配的虛擬機頁表，使得該虛擬機具有第一虛擬地址空間；向該虛擬機監(jiān)視器分配的虛擬機監(jiān)視器頁表，使得該虛擬機監(jiān)視器具有與該第一虛擬地址空間分離的第二虛擬地址空間；MMU(存儲管理単元)，指示虛擬機頁表和虛擬機監(jiān)視器頁表之一，該頁表指示要對于虛擬機和虛擬機監(jiān)視器之間的地址空間變換而改變的地址空間；和地址空間管理器，通過使用在該第一虛擬地址空間和該第二虛擬地址空間兩者上反射的共享頁面，來進行該地址空間變換。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于完全虛擬化的虛擬機和虛擬機監(jiān)視器的地址空間變換方法,該方法包括向該虛擬機提供虛擬機頁表，使得該虛擬機具有第一虛擬地址空間；向該虛擬機監(jiān)視器提供虛擬機監(jiān)視器頁表，使得該虛擬機監(jiān)視器具有與該第一虛擬地址空間分離的第二虛擬地址空間；在MMU(存儲管理単元)處指示虛擬機頁表和虛擬機監(jiān)視器頁表之一，該頁表指示要對于虛擬機和虛擬機監(jiān)視器之間的地址空間變換而改變的地址空間；和在地址空間管理器處通過使用在該第一虛擬地址空間和該第二虛擬地址空間兩者上反射的共享頁面，來進行地址空間變換。根據(jù)結合附圖給出的實施例的以下描述，本發(fā)明的目的和特征將變得明顯，其中圖I是用于解釋具有軟件基礎的傳統(tǒng)的地址空間變換方法的圖；圖2是解釋傳統(tǒng)的基于硬件的地址空間變換方法的圖；圖3是示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例的用于完全虛擬化的地址變換處理中使用的地址空間的圖；和圖4是示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例的用于完全虛擬化的地址變換處理中的ASID(地址空間標識符)分配關系的圖。具體實施例方式其后，將參考形成本發(fā)明一部分的附圖來描述本發(fā)明的實施例。圖3是示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例的用于完全虛擬化的地址變換處理中使用的地址空間的圖。如圖3中所示，虛擬機110和虛擬機監(jiān)視器120獨立具有分離地址空間。為了使得虛擬機Iio和虛擬機監(jiān)視器120獨立具有分離地址空間，分別向虛擬機110和虛擬機監(jiān)視器120分配分離頁表，該分離頁表被劃分為虛擬機頁表130和虛擬機監(jiān)視器頁表140。作為用于地址空間變換的硬件組件的存儲管理単元(MM)150選擇性地指示代表要改變的地址空間的頁表，并改變ASID(地址空間標識符)151中存儲的值，以便進行地址空間的變換。這樣的地址空間的變換通過地址空間管理器160的共享頁面161進行，并且將該共享頁面同時反射到兩個地址空間。當變換地址空間時，MM150的ASID151總計(cometo)具有ASID值N作為缺省，該值由虛擬機監(jiān)視器120使用。當ASID151的值是匪150的TLB(變換后備緩沖器(TranslationLook-asideBuffer))153中存在的條目之中的N時,通過頁表移動(pagetablewalk)僅將TLB153中存儲的PTE(頁表條目)用作有效的。換言之，如果在開始進入虛擬機監(jiān)視器120的時候將MMU150的ASID151設置為N，則虛擬化系統(tǒng)的某一硬件在進行頁表移動的時候，在MMU150的TLB153上寫入其ASID為N的用于虛擬化監(jiān)視器的PTE141。其后，當從虛擬機110變換到虛擬機監(jiān)視器120吋，將不發(fā)生用于地址空間的變換的頁表移動。所以，可使得成本最小化。虛擬機的ASID值N由地址空間管理器160的ASID管理器163保持，并且當進入虛擬機監(jiān)視器120時虛擬機110所使用的ASID值M也被保持。當從虛擬機監(jiān)視器120變換到虛擬機110時，將相反應用上面解釋的處理。圖4是示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例的用于完全虛擬化的地址變換處理中的ASID(地址空間標識符)分配關系的圖。詳細來說，圖4示出了虛擬機監(jiān)視器120、客戶操作系統(tǒng)內核170、和客戶操作系統(tǒng)處理180之間的ASID分配關系。一般來說，使用ASID的客戶操作系統(tǒng)內核具有“全局”屬性，井向客戶操作系統(tǒng)處理分配ASID值用于每ー應用。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施例，向虛擬機監(jiān)視器120分配ー個ASID值。向虛擬機110分配從系統(tǒng)提供的ASID值之中的除了向虛擬機監(jiān)視器120分配的ASID值之外的ASID值。換言之，向虛擬機110中操作的客戶操作系統(tǒng)內核170分配全局屬性，向虛擬機監(jiān)視器120分配ASID值N，并且向在其他虛擬機中操作的客戶操作系統(tǒng)處理180分配除了ASIDN之外的ASID值(例如，ASIDO、ASIDI、ASID2、......ASIDM)。例如，在ASID的管理中，可使用用于在完全虛擬化中提供特權(privileged)指令的一般方法。如上面解釋的，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可能解決地址空間壓縮的問題，并且即使當使用諸如ARM計算架構的不支持虛擬化的硬件時也可能快速執(zhí)行地址變換。而且，可使得用于虛擬化的地址空間變換的成本最小化。盡管已針對實施例而示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解的是，可進行各種改變和修改，而不脫離以下權利要求所限定的本發(fā)明的范圍。權利要求1.一種用于完全虛擬化的虛擬機和虛擬機監(jiān)視器的地址空間變換設備，該設備包括向該虛擬機分配的虛擬機頁表，使得該虛擬機具有第一虛擬地址空間；向該虛擬機監(jiān)視器分配的虛擬機監(jiān)視器頁表，使得該虛擬機監(jiān)視器具有與該第一虛擬地址空間分離的第二虛擬地址空間；MMU(存儲管理単元)，指示該虛擬機頁表和該虛擬機監(jiān)視器頁表之一，該頁表指示要對于該虛擬機和該虛擬機監(jiān)視器之間的地址空間變換而改變的地址空間；和地址空間管理器，通過使用在該第一虛擬地址空間和該第二虛擬地址空間兩者上反射的共享頁面，來進行地址空間變換。2.根據(jù)權利要求I的設備，其中該MMU具有當執(zhí)行地址空間變換時由虛擬機監(jiān)視器使用的ASID(地址空間標識符)值。3.根據(jù)權利要求2的設備，其中，當TLB(變換后備緩沖器)中存在的條目中的ASID值是虛擬機監(jiān)視器所使用的ASID值時，該MMU通過頁表移動僅將TLB中存儲的PTE(頁表條目)用作有效的。4.根據(jù)權利要求2的設備，其中該地址空間管理器包括ASID管理器，用于保持在地址空間變換時的虛擬機的ASID值。5.根據(jù)權利要求4的設備，其中該ASID管理器保持在地址空間變換時的虛擬機的ASID值。6.一種用于完全虛擬化的虛擬機和虛擬機監(jiān)視器的地址空間變換方法，該方法包括向該虛擬機提供虛擬機頁表，使得該虛擬機具有第一虛擬地址空間；向該虛擬機監(jiān)視器提供虛擬機監(jiān)視器頁表，使得該虛擬機監(jiān)視器具有與該第一虛擬地址空間分離的第二虛擬地址空間；在MMU(存儲管理単元)處指示虛擬機頁表和虛擬機監(jiān)視器頁表之一，該頁表指示要對于虛擬機和虛擬機監(jiān)視器之間的地址空間變換而改變的地址空間；和在地址空間管理器處通過使用在該第一虛擬地址空間和該第二虛擬地址空間兩者上反射的共享頁面，來進行地址空間變換。7.根據(jù)權利要求6的方法，其中所述指示虛擬機頁表和虛擬機監(jiān)視器頁表之一的步驟包括當執(zhí)行地址空間變換時，提供虛擬機監(jiān)視器所使用的ASID(地址空間標識符)值。8.根據(jù)權利要求7的方法，其中當TLB(變換后備緩沖器)中存在的條目中的ASID值是虛擬機監(jiān)視器所使用的ASID值時，該MMU通過頁表移動僅將TLB中存儲的PTE(頁表條目)用作有效的。9.根據(jù)權利要求6的方法，其中該地址空間管理器保持在執(zhí)行地址空間變換時的虛擬機的ASID值。10.根據(jù)權利要求9的方法，其中該ASID管理器保持在執(zhí)行地址空間變換時的虛擬機的ASID值。全文摘要一種用于完全虛擬化的虛擬機和虛擬機監(jiān)視器的地址空間變換設備包括向該虛擬機分配的虛擬機頁表，使得該虛擬機具有第一虛擬地址空間；向該虛擬機監(jiān)視器分配的虛擬機監(jiān)視器頁表，使得該虛擬機監(jiān)視器具有與該第一虛擬地址空間分離的第二虛擬地址空間；MMU(存儲管理單元)，指示虛擬機頁表和虛擬機監(jiān)視器頁表之一，該頁表指示要對于虛擬機和虛擬機監(jiān)視器之間的地址空間變換而改變的地址空間；和地址空間管理器，通過使用在該第一虛擬地址空間和該第二虛擬地址空間兩者上反射的共享頁面，來進行該地址空間變換。文檔編號G06F9/455GK102662722SQ20111043682公開日2012年9月12日申請日期2011年12月23日優(yōu)先權日2010年12月23日發(fā)明者吳守哲,金康好,高廣源申請人:韓國電子通信研究院