專利名稱：一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬化環(huán)境Xen,具體涉及一種在虛擬化環(huán)境Xen中利用Windows特權(quán)虛擬機(jī)監(jiān)控其他HVM虛擬機(jī)內(nèi)存的方法及系統(tǒng)，屬于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著處理器速度的不斷提升和網(wǎng)絡(luò)帶寬的持續(xù)增長(zhǎng)，虛擬化技術(shù)得到了廣泛的重視。在數(shù)據(jù)中心中，虛擬化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。Xen是由劍橋大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)研究組開(kāi)發(fā)的虛擬機(jī)監(jiān)視器，以其高效性和靈活性而著稱。其作為一個(gè)高性能的開(kāi)源的虛擬機(jī)軟件，也引起了業(yè)界極大的關(guān)注，其良好的性能表現(xiàn)，比物理機(jī)僅低39T5%的性能，也贏得了市場(chǎng)的一片好評(píng)。Xen屬于硬件級(jí)虛擬化軟件，即直接運(yùn)行在硬件級(jí)上，為其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)內(nèi)核 提供虛擬化的硬件環(huán)境。Xen的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)虛擬機(jī)管理層(Virtual Machine Monitor,以下簡(jiǎn)稱VMM),在Xen中也稱作管理程序(Xen Hypervisor), 一個(gè)特權(quán)域(PrivilegedDomain)，還有其他的客戶域(Domain)，特權(quán)域和客戶域都可以被稱為虛擬機(jī)。其中，特權(quán)域成為Domain 0 (DomO),主要功能是輔助Xen管理其他Domain,提供相應(yīng)的虛擬資源服務(wù)，其他則稱為Domain U (DomU)。由于目前市場(chǎng)占有率比較高的x86架構(gòu)的處理器在設(shè)計(jì)之初未考慮支持虛擬化技術(shù)，其本身的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性使得在其之上進(jìn)行虛擬化非常困難，因此，在Xen設(shè)計(jì)之初，采用的是一種半虛擬化的解決方案，即通過(guò)對(duì)客戶機(jī)的操作系統(tǒng)(Guest OS)進(jìn)行代碼級(jí)修改來(lái)避開(kāi)x86架構(gòu)帶來(lái)的弊端,但這種做法十分繁瑣，且?guī)?lái)了一些系統(tǒng)指令級(jí)別的沖突以及運(yùn)行效率的問(wèn)題。目前Intel與AMD在硬件級(jí)都提供了對(duì)虛擬化的支持，能夠支持未經(jīng)修改的Guest OS直接運(yùn)行，減少了虛擬機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)開(kāi)銷，這些利用硬件進(jìn)行虛擬化的虛擬機(jī)被稱為硬件虛擬域(Hardware-based Virtual Machine,簡(jiǎn)稱HVM)。Xen中已經(jīng)提供了對(duì)HVM用戶的支持。內(nèi)存中存有操作系統(tǒng)的內(nèi)核以及執(zhí)行的進(jìn)程的內(nèi)容，因此，通過(guò)對(duì)內(nèi)存中內(nèi)容的監(jiān)控，可以獲得執(zhí)行中的進(jìn)程信息以及操作系統(tǒng)內(nèi)核中主要數(shù)據(jù)的信息，從而更好地分析操作系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，識(shí)別出進(jìn)程的惡意行為，由于每臺(tái)虛擬機(jī)的內(nèi)存之間是隔離的，利用虛擬化技術(shù)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控與本機(jī)上進(jìn)行內(nèi)存監(jiān)控的方法相比具有天生的優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)l“BryanD Payne, Martin D P De A Carbone, Wenke Lee.Secure and Flexible Monitoring ofVirtual Machines. ACSAC 2007”中提到一種利用Xen提供的借口在DomO中建立一套監(jiān)控DomU的內(nèi)存及磁盤信息的方法，但以此種方法為代表的目前虛擬機(jī)內(nèi)存監(jiān)控技術(shù)都是以DomO為監(jiān)控端，且僅能夠監(jiān)控裝有32位操作系統(tǒng)的DomU,這對(duì)于64位操作系統(tǒng)越來(lái)越普遍的當(dāng)前形勢(shì)來(lái)說(shuō)具有很大的局限性。本發(fā)明是在一臺(tái)裝有Windows系統(tǒng)的特權(quán)虛擬機(jī)上實(shí)現(xiàn)的針對(duì)HVM虛擬機(jī)的內(nèi)存監(jiān)控，且對(duì)于32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)的DomU都能進(jìn)行監(jiān)控，比現(xiàn)有的內(nèi)存監(jiān)控技術(shù)更加先進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種使用HVM特權(quán)虛擬機(jī)作為監(jiān)控端，獲取其他DomU內(nèi)存信息的方法及其系統(tǒng)，其中，特權(quán)指的是該虛擬機(jī)具有與Xen的hypervisor通信的能力，內(nèi)存地址形式主要是虛擬地址，DomU上安裝的操作系統(tǒng)涉及32位與64位的Linux和windows操作系統(tǒng)，由于PAE模式已經(jīng)使用得比較普遍，32位系統(tǒng)部分將默認(rèn)采取PAE模式。為了讓HVM特權(quán)虛擬機(jī)能夠使用Xen提供的Hypercall以及映射機(jī)制，我們?cè)谠撎貦?quán)虛擬機(jī)中添加IOCTL設(shè)備驅(qū)動(dòng)，該設(shè)備 驅(qū)動(dòng)模擬DomO與Xen的交互模式，提供給特權(quán)虛擬機(jī)與Xen進(jìn)行交互的功能,該功能包括使用Xen提供的Hypercall以及映射機(jī)制。本發(fā)明公開(kāi)一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，包括步驟1，建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)；步驟2，將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，在步驟2執(zhí)行32位操作系統(tǒng)時(shí)包括步驟21，用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址；步驟22，若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；步驟23，若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間中地址的存在形式為虛擬地址，首先獲取該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，然后轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟22包括步驟31，通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；步驟32，根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針TOPE的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟33，根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)I3DE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟34，根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟35，根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟36，得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容為要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容,通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟32包括步驟41，對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；步驟42，利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；步驟43，在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的I3DPE在頁(yè)中的偏移量既得I3DPE的值；步驟44，返回I3DPE的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟23包括步驟51，得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；步驟52，得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)步驟22得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；步驟53，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行步驟22完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟51包括 步驟61,通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏
移量;步驟62，由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；步驟63，進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。
所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，在步驟2執(zhí)行64位操作系統(tǒng)時(shí)包括步驟71,用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址；步驟72，若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；步驟73，若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟72包括步驟81，通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；步驟82，根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)PML4E的物理地址值，之后，將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟83，根據(jù)PML4E和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針I(yè)3DPE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟84，根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)I3DE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟85，根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟86，根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟87，得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟82包括步驟91，對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；
步驟92，利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；步驟93，在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值；步驟94，返回PML4E的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟73包括步驟101，得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；步驟102，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其 對(duì)應(yīng)的物理地址；步驟103，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行步驟72，從而完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟101包括步驟111,通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏
移量;步驟112，由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；步驟113，進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。本發(fā)明公開(kāi)一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，包括建立監(jiān)控參數(shù)模塊，用于建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)；監(jiān)控優(yōu)化模塊，用于將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，在32位操作系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化模塊包括提供信息模塊，用于用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址；指向內(nèi)核空間模塊，用于若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；指向進(jìn)程地址空間模塊，用于若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間中地址的存在形式為虛擬地址，首先獲取該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，然后轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向內(nèi)核空間模塊包括發(fā)送地址模塊，用于通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；計(jì)算模塊，用于根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針TOPE的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)roPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；獲得虛擬地址模塊，用于得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容為要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算模塊還包括
對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的roPE在頁(yè)中的偏移量既得roPE的值；返回roPE的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向進(jìn)程地址空間模塊包括獲得虛擬地址模塊，用于得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；獲得物理地址模塊，用于得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)指向內(nèi)核空間模塊得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；頁(yè)表查詢模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行指向內(nèi)核空間模塊完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，獲得虛擬地址模塊包括通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量；由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，在64位操作系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化模塊包括提供信息模塊，用于用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址；指向內(nèi)核空間模塊，用于若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；指向進(jìn)程地址空間模塊，用于若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向內(nèi)核空間模塊還包括發(fā)送地址模塊，用于通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；計(jì)算模塊，用于根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)PML4E的物理地址值,之后,將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PML4E和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針I(yè)3DPE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；獲得虛擬地址模塊，用于得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算模塊還包括對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì) 應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值；返回PML4E的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向進(jìn)程地址空間模塊包括獲得虛擬地址模塊，用于得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；獲得物理地址模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；頁(yè)表查詢模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行指向內(nèi)核空間模塊，從而完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，獲得虛擬地址模塊包括通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量；由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。本發(fā)明的有益效果為使用特權(quán)虛擬機(jī)代替DomO來(lái)進(jìn)行內(nèi)存監(jiān)控，且對(duì)于裝有32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)的DomU都可以進(jìn)行內(nèi)存監(jiān)控，這樣設(shè)計(jì)既可以將內(nèi)存監(jiān)控功能獨(dú)立管理，也減輕了 DomO的性能負(fù)擔(dān)，提供了一種針對(duì)虛擬化架構(gòu)實(shí)用性強(qiáng)的內(nèi)存監(jiān)控技術(shù)，為檢測(cè)病毒特征、惡意軟件攻擊行為以及分析操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理等提供了一種高效實(shí)用的手段。


圖I為本發(fā)明特權(quán)虛擬機(jī)內(nèi)存監(jiān)控流程示意圖；圖2為本發(fā)明特權(quán)虛擬機(jī)內(nèi)核模塊內(nèi)存映射流程示意圖；圖3為本發(fā)明針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法流程圖；圖4為本發(fā)明針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出了詳細(xì)描述。本方法針對(duì)兩種平臺(tái)。在內(nèi)存監(jiān)控的程序中，需要對(duì)32位和64位系統(tǒng)采取獨(dú)立的步驟，通過(guò)用戶給定的一臺(tái)DomU需要監(jiān)控進(jìn)程號(hào)(系統(tǒng)中以pid表示)以及該進(jìn)程中要監(jiān)控的虛擬地址來(lái)對(duì)該地址的內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控的步驟如下當(dāng)DomU的操作系統(tǒng)為32位操作系統(tǒng)的PAE模式時(shí)，步驟如下，流程如圖I所示Al.用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址。A2.若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，具體實(shí)施步驟如下I.通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址。
2.根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針(PageDirectoryPointer Entry,以下簡(jiǎn)稱PDPE)的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中，具體步驟如下I).對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址。2).利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)，如圖2所示。3).在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的I3DPE在頁(yè)中的偏移量既得roPE的值。4) 返回 PDPE 的值。3 根據(jù)F1DPE和虛擬地址的值,計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)(Page Directory Entry,以下簡(jiǎn)稱I3DE)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的I3DPE在本例中是I3DE。4.根據(jù)PDE和虛擬地址的值,計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)(Page Table Entry,以下簡(jiǎn)稱PTE)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的PDPE在本例中是PTE。5.根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的TOPE在本例中要求的虛擬地址對(duì)應(yīng)的物理地址值6.得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，這時(shí)候就可以通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控功能。A3.若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間中地址的存在形式都是虛擬地址，因此首先需要拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。具體實(shí)施步驟如下I.得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址，具體實(shí)施步驟如下I).通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程(init task)的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)中的一些項(xiàng)的偏移量(如Pid在進(jìn)程結(jié)構(gòu)中的偏移量)。2).由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，可以從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；3).進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址；2.得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址。3.利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，具體步驟同A2，如此，完成了進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控功能。當(dāng)DomU的操作系統(tǒng)為64位時(shí)，步驟如下，流程圖可參考圖1，比上種情況多一層映射。Al.用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址。
A2.若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，具體實(shí)施步驟如下I.通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址。2.根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值,計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)(Page Map Level 4Entry,以下簡(jiǎn)稱PML4E)的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中，具體步驟如下I).對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；2).利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；3).在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值；4) 返回 PML4E 的值；3 根據(jù)PML4E和虛擬地址的值,計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針(Page Directory PointerEntry,以下簡(jiǎn)稱I3DPE)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的PML4E在本例中是I3DPE ；4 根據(jù)F1DPE和虛擬地址的值,計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)(Page Directory Entry,以下簡(jiǎn)稱I3DE)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的PML4E在本例中是I3DE ;5.根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)(Page Table Entry，以下簡(jiǎn)稱PTE)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的PML4E在本例中是PTE ；6.根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射過(guò)來(lái)，具體步驟參見(jiàn)A2的步驟2，其中的PML4E在本例中是求的虛擬地址對(duì)應(yīng)的物理地址值；7.得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，這時(shí)候就可以通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控功能。A3.若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。具體實(shí)施步驟如下
I.得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址，具體實(shí)施步驟同第一種情況的A3中步驟I ;2.利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；3.利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，具體步驟同A2，如此，完成了進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控功能。實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)基于Xen架構(gòu),特權(quán)虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)為windows server 2003, 32位的DomU的操作系統(tǒng)為windows xp sp3，支持PAE模式，64位的DomU的系統(tǒng)為SUSE 11 SPl0具體實(shí)施方式
為a)構(gòu)建可以與Xen進(jìn)行通信的特權(quán)虛擬機(jī)，該虛擬機(jī)為HVM形式，裝有windows 2003操作系統(tǒng)；b)利用該虛擬機(jī)，在32位PAE模式HVM DomU運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其虛擬地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)存內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控；c)利用該虛擬機(jī)，在64位HVM DomU運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其虛擬地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)存內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控。 具體步驟如下I、構(gòu)建HVM特權(quán)虛擬機(jī)，具體實(shí)現(xiàn)方法如下a)啟動(dòng) Xenb)啟動(dòng)該特權(quán)虛擬機(jī),安裝windows 2003操作系統(tǒng)c)安裝具備與Xen通信功能的驅(qū)動(dòng)模塊d)開(kāi)啟監(jiān)控程序，等待輸入?yún)?shù)2、對(duì)運(yùn)行態(tài)的32位PAE模式的裝有windows xp sp3的HVM虛擬機(jī)進(jìn)行內(nèi)存監(jiān)控，具體實(shí)現(xiàn)方法如下a)輸入監(jiān)控參數(shù)，包括DomU的id值、要監(jiān)控的進(jìn)程pid、要監(jiān)控的虛擬內(nèi)存地址。b)讀取對(duì)應(yīng)DomU的配置文件進(jìn)行初始化，這個(gè)文件需要用戶提供，包括操作系統(tǒng)類型、起始進(jìn)程地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)偏移量、進(jìn)程Pid偏移量、進(jìn)程頁(yè)目錄表基址偏移量。c)申請(qǐng)內(nèi)存空間，根據(jù)參數(shù)進(jìn)行映射操作，返回給用戶該內(nèi)存空間的指針。對(duì)運(yùn)行態(tài)的64位的裝有SUSEll SPl的HVM虛擬機(jī)進(jìn)行內(nèi)存監(jiān)控，具體實(shí)現(xiàn)方法同2。如圖3所示，本發(fā)明公開(kāi)一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，包括步驟1，建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)；步驟2，將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，在步驟2執(zhí)行32位操作系統(tǒng)時(shí)包括步驟21，用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址；步驟22，若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；步驟23，若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間中地址的存在形式為虛擬地址，首先獲取該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，然后轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟22包括步驟31，通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；步驟32，根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針TOPE的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟33，根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)I3DE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟34，根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì) 算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟35，根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟36，得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容為要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容,通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟32包括步驟41，對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；步驟42，利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；步驟43，在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的I3DPE在頁(yè)中的偏移量既得I3DPE的值；步驟44，返回I3DPE的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟23包括步驟51，得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；步驟52，得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)步驟22得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；步驟53，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行步驟22完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟51包括步驟61,通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏
移量;步驟62，由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；步驟63，進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，在步驟2執(zhí)行64位操作系統(tǒng)時(shí)包括步驟71，用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址；步驟72，若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；步驟73，若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。
所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟72包括步驟81，通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；步驟82，根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)PML4E的物理地址值，之后，將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟83，根據(jù)PML4E和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針I(yè)3DPE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟84，根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)I3DE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟85，根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中 該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；步驟86，根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟87，得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟82包括步驟91，對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；步驟92，利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；步驟93，在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值；步驟94，返回PML4E的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟73包括步驟101，得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；步驟102，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；步驟103，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行步驟72，從而完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，步驟101包括步驟111,通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏
移量;步驟112，由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；步驟113，進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。如圖4所示，本發(fā)明公開(kāi)一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，包括
建立監(jiān)控參數(shù)模塊10，用于建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)；監(jiān)控優(yōu)化模塊20，用于將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，在32位操作系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化模塊包括提供信息模塊，用于用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址；指向內(nèi)核空間模塊，用于若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；指向進(jìn)程地址空間模塊，用于若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間中地址的存在形式為虛擬地址，首先獲取該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，然后轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向內(nèi)核空間模塊包括發(fā)送地址模塊，用于通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；計(jì)算模塊，用于根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針TOPE的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)roPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi) 存中；獲得虛擬地址模塊，用于得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容為要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算模塊還包括對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的roPE在頁(yè)中的偏移量既得roPE的值；返回roPE的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向進(jìn)程地址空間模塊包括獲得虛擬地址模塊，用于得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；獲得物理地址模塊，用于得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)指向內(nèi)核空間模塊得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；頁(yè)表查詢模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行指向內(nèi)核空間模塊完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，獲得虛擬地址模塊包括通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量；由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，在64位操作系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化模塊包括提供信息模塊，用于用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址；指向內(nèi)核空間模塊，用于若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間；指向進(jìn)程地址空間模塊，用于若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。
所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向內(nèi)核空間模塊還包括發(fā)送地址模塊，用于通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址；計(jì)算模塊，用于根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)PML4E的物理地址值,之后,將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PML4E和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針I(yè)3DPE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 獲得虛擬地址模塊，用于得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算模塊還包括對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值；返回PML4E的值。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，指向進(jìn)程地址空間模塊包括獲得虛擬地址模塊，用于得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；獲得物理地址模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址；頁(yè)表查詢模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行指向內(nèi)核空間模塊，從而完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，獲得虛擬地址模塊包括通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量；由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地 址。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說(shuō)明，而是由權(quán)利要求書的范圍來(lái)確定的。
權(quán)利要求
1.一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，包括 步驟1，建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)； 步驟2，將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求I所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟2執(zhí)行32位操作系統(tǒng)時(shí)包括 步驟21，用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的picUDomU的id值以及虛擬地址； 步驟22，若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間； 步驟23，若pid不為0，則該虛擬地址屬于Pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間 中地址的存在形式為虛擬地址，首先獲取該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，然后轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。
3.如權(quán)利要求2所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟22包括 步驟31,通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址； 步驟32，根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針TOPE的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟33，根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟34，根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟35，根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟36，得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容為要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容,通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行讀取操作完成監(jiān)控操作。
4.如權(quán)利要求3所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟32包括 步驟41，對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址； 步驟42，利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)； 步驟43，在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的TOPE在頁(yè)中的偏移量既得TOPE的值； 步驟44，返回I3DPE的值。
5.如權(quán)利要求2所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟23包括 步驟51，得到pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址； 步驟52，得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)步驟22得到其對(duì)應(yīng)的物理地址； 步驟53，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行步驟22完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。
6.如權(quán)利要求5所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟51包括 步驟61,通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量; 步驟62，由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找； 步驟63，進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。
7.如權(quán)利要求I所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟2執(zhí)行64位操作系統(tǒng)時(shí)包括 步驟71，用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址； 步驟72，若pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間； 步驟73，若pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。
8.如權(quán)利要求7所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟72包括 步驟81,通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址； 步驟82，根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)PML4E的物理地址值，之后，將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟83，根據(jù)PML4E和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針I(yè)3DPE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟84，根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟85，根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟86，根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 步驟87，得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容,通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控操作。
9.如權(quán)利要求8所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟82包括 步驟91，對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址； 步驟92，利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)； 步驟93，在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值； 步驟94，返回PML4E的值。
10.如權(quán)利要求7所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟73包括 步驟101，得到Pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址；步驟102，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址； 步驟103，利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行步驟72，從而完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。
11.如權(quán)利要求10所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法，其特征在于，步驟101包括 步驟111，通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量; 步驟112，由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的Pid的值，與提供的pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找； 步驟113，進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。
12.—種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括 建立監(jiān)控參數(shù)模塊，用于建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)； 監(jiān)控優(yōu)化模塊，用于將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。
13.如權(quán)利要求12所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，在32位操作系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化模塊包括 提供信息模塊，用于用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址； 指向內(nèi)核空間模塊，用于若Pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間； 指向進(jìn)程地址空間模塊，用于若Pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，由于在用戶空間中地址的存在形式為虛擬地址，首先獲取該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，然后轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。
14.如權(quán)利要求13所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，指向內(nèi)核空間模塊包括 發(fā)送地址模塊，用于通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針TOPE的物理地址值，之后，需要將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)roPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)PDE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 獲得虛擬地址模塊，用于得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容為要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行讀取操作完成監(jiān)控操作。
15.如權(quán)利要求14所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算模塊還包括 對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的roPE在頁(yè)中的偏移量既得roPE的值；返回roPE的值。
16.如權(quán)利要求13所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，指向進(jìn)程地址空間模塊包括 獲得虛擬地址模塊，用于得到Pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址； 獲得物理地址模塊，用于得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址屬于內(nèi)核空間，因此，通過(guò)指向內(nèi)核空間模塊得到其對(duì)應(yīng)的物理地址； 頁(yè)表查詢模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行指向內(nèi)核空間模塊完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。
17.如權(quán)利要求16所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，獲得虛擬地址模塊包括 通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量；由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的pid的值，與提供的Pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。
18.如權(quán)利要求12所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，在64位操作系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化模塊包括 提供信息模塊，用于用戶提供要映射的DomU的進(jìn)程的pid、DomU的id值以及虛擬地址； 指向內(nèi)核空間模塊，用于若Pid為0，則該被監(jiān)控的虛擬地址屬于內(nèi)核空間； 指向進(jìn)程地址空間模塊，用于若Pid不為0，則該虛擬地址屬于pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程地址空間，需拿到該進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基址的虛擬地址，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為其物理地址進(jìn)行尋址。
19.如權(quán)利要求18所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，指向內(nèi)核空間模塊還包括 發(fā)送地址模塊，用于通過(guò)特權(quán)虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)的訪問(wèn)Xen的內(nèi)核模塊向Xen發(fā)送獲取要映射的DomU的CR3寄存器中的頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基址； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)頁(yè)表基址的值和邏輯地址的值，計(jì)算出第四級(jí)頁(yè)表項(xiàng)PML4E的物理地址值,之后,將該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PML4E和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)指針I(yè)3DPE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)I3DPE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)目錄項(xiàng)I3DE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PDE和虛擬地址的值，計(jì)算出頁(yè)表項(xiàng)PTE的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中；根據(jù)PTE和虛擬地址的值，計(jì)算出虛擬地址在DomU中對(duì)應(yīng)的物理地址值，并將DomU中該物理地址的內(nèi)容映射到特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)存中； 獲得虛擬地址模塊，用于得到的特權(quán)虛擬機(jī)中分配的頁(yè)中的內(nèi)容既是要監(jiān)控的虛擬地址的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)該頁(yè)的內(nèi)容讀取操作完成監(jiān)控操作。
20.如權(quán)利要求19所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算模塊還包括 對(duì)得到的物理地址值進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)以及在該頁(yè)中的偏移量，頁(yè)框號(hào)即該頁(yè)所在頁(yè)的起始地址；利用頁(yè)框號(hào)及DomU的id，利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的特權(quán)虛擬機(jī)的內(nèi)核模塊的地址映射功能，在特權(quán)虛擬機(jī)中分配一頁(yè)空閑頁(yè)，將該頁(yè)框號(hào)對(duì)應(yīng)的一頁(yè)內(nèi)存的內(nèi)容映射到該空閑頁(yè)，即讓這頁(yè)內(nèi)存對(duì)應(yīng)到DomU中要映射頁(yè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器地址中的頁(yè)上，返回該空閑頁(yè)；在返回的內(nèi)存頁(yè)中利用之前求得的PML4E在頁(yè)中的偏移量既得PML4E的值；返回PML4E的值。
21.如權(quán)利要求18所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，指向進(jìn)程地址空間模塊包括 獲得虛擬地址模塊，用于得到Pid對(duì)應(yīng)的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基址的虛擬地址； 獲得物理地址模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的虛擬地址通過(guò)A2步驟可以得到其對(duì)應(yīng)的物理地址； 頁(yè)表查詢模塊，用于利用得到的進(jìn)程的頁(yè)目錄表基地址的物理地址進(jìn)行頁(yè)表查詢，重復(fù)執(zhí)行指向內(nèi)核空間模塊，從而完成進(jìn)程地址空間的內(nèi)存的監(jiān)控操作。
22.如權(quán)利要求21所述的針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，獲得虛擬地址模塊包括 通過(guò)初始化得到DomU的初始進(jìn)程init task的物理地址、進(jìn)程結(jié)構(gòu)的偏移量；由于進(jìn)程在內(nèi)存中是鏈表排列的，每個(gè)進(jìn)程結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)指向下一個(gè)進(jìn)程的指針，因此，從初始進(jìn)程開(kāi)始遍歷所有的進(jìn)程，利用獲得的Pid偏移量得到鏈表中每個(gè)進(jìn)程的pid的值，與提供的pid進(jìn)行比對(duì)，如果相同，則是要找的進(jìn)程，否則繼續(xù)查找；進(jìn)程的頁(yè)目錄表項(xiàng)基地址的虛擬地址存在于進(jìn)程結(jié)構(gòu)中，利用之前得到的偏移量以及找到的進(jìn)程地址即算出該地址。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種針對(duì)硬件虛擬化的內(nèi)存監(jiān)控方法和系統(tǒng)，所述方法包括步驟1，建立客戶域DomU，根據(jù)操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力建立內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，所述操作系統(tǒng)的運(yùn)算能力包括32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)；步驟2，將客戶域DomU的配置文件初始化，導(dǎo)入內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)，并對(duì)內(nèi)存監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行映射操作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存監(jiān)控優(yōu)化。
文檔編號(hào)G06F9/455GK102736969SQ20121016061
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者葉川, 孫毓忠, 田昕暉, 鄔小龍, 高云偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所