[发明专利]在虚拟机操作中用于管理机器状态的方法和系统

说明书

本申请为2003年12月4日提交的题为“在虚拟机操作中用于管 理机器状态的方法和系统”的中国申请200380106501.8的分案申请。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及计算机系统，具体来讲，涉及计算机 系统内虚拟机操作的操作管理和/或控制。

背景技术

虚拟机系统允许划分物理机，因此机器的底层硬件表现为一个或 多个独立操作的虚拟机(VM)。虚拟机监视器(VMM)在计算机上运行， 并且为其他软件提供一个或多个VM的抽象。每个VM可以起自包含 平台的作用，运行其自身的操作系统(OS)和/或应用软件。把在VM内 执行的软件统称为客户软件。

所述客户软件期望这样操作，就好像它是在专用计算机上而不是 在VM上运行。也就是说，所述客户软件期待控制各种事件并且有权 访问计算机(例如物理机)上的硬件资源。所述物理机的硬件资源可以 包括一个或多个处理器、驻留在所述处理器上的资源(例如控制寄存 器、高速缓冲存储器及其他)、存储器(以及驻留在存储器中的结构， 例如描述符表)以及驻留在所述物理机中的其他资源(例如，输入输出 设备)。所述事件可以包括中断、异常、平台事件(例如初始化(INIT) 或者系统管理中断(SMI)等等)。

在需要时，所述VMM可以将客户软件状态交换进出(swap in and  out)物理机的处理器、设备、存储器以及寄存器。所述处理器可以在 VM和VMM之间的转换期间交换进出某些状态。在某些情况下，所 述VMM可以通过允许直接访问底层的物理机来增强VM的性能。当 在客户软件中正在以非特权方式执行操作时，所述方式限制对所述物 理机的访问，或者当不会使用物理机中VMM希望保持控制的硬件资 源来操作时，这是尤其适用的。可以认为所述VMM是所述VM的主 机。

每当客户的操作可能影响VMM或者任何未执行VM的正确执行 时，所述VMM恢复控制。通常，所述VMM审查这种操作，在允许 所述操作进行到底层物理机或者代表客户模拟操作之前，确定是否存 在问题。例如，当客户访问I/O设备时、当其试图改变机器配置(例如 通过改变控制寄存器值)时、当其试图访问存储器的某些区域等等时， 所述VMM可能需要恢复控制。

支持VM操作的现有物理机使用这样一种结构来控制VM的执行 环境，此处将所述结构称为虚拟机控制结构(VMCS)。把所述VMCS 存储在存储器的区域中，并且例如包含客户状态、VMM状态以及控 制信息，所述控制信息表明在客户执行期间，在什么条件下所述VMM 希望恢复控制。物理机中的一个或多个处理器读取来自于VMCS的信 息，以便确定VM和VMM的执行环境，并且适当地约束客户软件的 行为。

当发生转入(即，进入)VM或者转出(即，退出)VM时，所述物理 机的处理器将加载并且存储机器状态。常规的体系结构执行加载并且 存储指令编码和机器行为的预定状态集，如以类似于其他系统结构的 方式在处理器规范中定义的那样。所述VMM被直接编码为这些规范。 这种结构限制了所述VMM的实现方式的灵活性。

因此，需要用于进入和退出VM的技术的改进的实现方式。这些 实现方式和技术应该允许更好地管理和控制VM操作。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供了一种用于管理虚拟机转换的处理 器，其中所述处理器用于通过评估状态动作指示符来确定所述虚拟机 转换期间采取的涉及机器状态元素的适当动作。

附图说明

图1是依照本发明一个实施例的VM体系结构的图表。

图2A是依照本发明一个实施例的管理VM转换操作的流程图。

图2B是依照本发明一个实施例在VM转换期间、用于加载机器 状态的方法的流程图。

图2C是依照本发明一个实施例在VM转换期间、用于存储机器 状态的方法的流程图。

图3是依照本发明一个实施例在VM转换期间、用于执行加载操 作的方法的流程图。

图4是依照本发明一个实施例在VM转换期间、用于执行存储操 作的方法的流程图。

图5是依照本发明一个实施例在VM转换期间、用于确定状态动 作指示符的值的方法流程图。

具体实施方式