[发明专利]高效嵌套虚拟化

说明书

背景技术

虚拟机系统允许物理机器被分区或共享，以使该机器的底层硬件呈现为一个或多个独立工作的虚拟机(VM)。虚拟机监控程序(VMM)可在计算机上运行，并向其他软件呈现一个或多个VM的抽象。每个VM可用作运行其自己的操作系统(OS)和/或应用程序软件的自持平台。VM内的软件执行可统称为客户软件。

客户软件可期望如同在专用计算机上而不是在VM上运行。即，客户软件可期望控制各种事件，并可访问计算机(例如物理机)上的硬件资源。该物理机器的硬件资源可包括一个或多个处理器、驻留在该处理器上的资源(例如控制寄存器、高速缓存以及其他)、存储器(以及诸如描述符表的驻留在存储器内的结构)以及驻留在物理机中的其他资源(例如输入—输出(I/O)设备)。这些事件例如可包括中断、异常、平台事件(例如初始化(INIT)或系统管理中断(SMI))等。

VMM可按需使客户软件状态信息(状态)换入/出或传入/出物理机的处理器、设备、存储器、寄存器等。处理器可在VM与VMM之间的转换期间换入/出一些状态信息。在一些情况下，VMM可通过允许对底层物理机的直接访问来增强VM的性能。当操作在客户软件中以非特权模式执行(这将限制对物理机的访问)时，或当操作将不利用VMM希望保持控制的物理机中的硬件资源时，上述做法特别合适。VMM被认为是VM的主机。

例如，只要客户操作会影响VMM或任一个VM的正确执行，则VMM重新获得控制。通常，在允许该操作继续进行至底层物理机或代表客户仿真该操作和/或硬件之前，VMM检查此类操作以确定是否存在问题。例如，当客户访问I/O设备、试图改变机器配置(例如通过改变控制注册值)、试图访问存储器的某些区域等等时，VMM可能需要重新获得控制。

支持VM操作的现有的物理机可利用诸如虚拟机控制结构(VMCS)、虚拟机控制块(VMCB)等等结构来控制VM的执行环境。以VMCS为例，VMCS可被存储于存储器的一个区域中，且可例如包含客户状态、VMM状态以及表明在客户执行期间VMM希望重新获得控制的条件的控制信息。物理机中的一个或多个处理器可从VMCS读取信息以确定VM和VMM的执行环境，并适当地限制客户软件的行为。

当转换至VM(例如进入)或转换出(例如退出)VM时，物理机的一个或多个处理器可装载或存储机器状态信息。然而，在例如VMM由另一VMM主存的嵌套虚拟化环境下，进入和退出方案在尝试管理例如状态信息和存储器信息时会变得麻烦和低效。

附图简述

根据所附权利要求、以下一个或多个示例实施例的详细描述以及相应的附图，本发明的实施例的特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1和2示出用于仿真设备的常规嵌套虚拟化环境和方法。

图3包括本发明的一个实施例中的用于高效嵌套虚拟化的方法。

图4包括用于实现本发明各个实施例的系统框图。

具体实施方式

在以下描述中，陈述了多个具体细节。然而，应当理解的是，可不通过这些具体细节来实施本发明的实施例。未详细示出众所周知的电路、结构以及技术，以免混淆对本描述的理解。对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例“、“多个实施例”等等的引用表明所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但并非每个实施例都一定包括那些特定特征、结构或特性。此外，某些实施例可具有针对其它实施例所描述的特征中的部分、全部特征或不具有那些特征。此外，如本文所使用的“第一”、“第二”、“第三”等描述了共同的对象，且表明所指的是相同对象的不同实例。此类形容词不旨在表明如此描述的对象必须是按照时间、空间、排序或任何其他方式的给定顺序。

图1包括常规分层嵌套虚拟化环境的示意框图。例如，系统100包括层0(L0)115、层1(L1)110以及层2(L2)105。VM1 190和VM2 195都位于L0 VMM 130“上方”或与L0 VMM 130一起执行。VM1 190包括由客户操作系统OS1 125支持的应用程序APPs1 120。VM2 195“包括”L1VMM 160。因此，系统100是其中例如L1 VMM 160位于L0 VMM 130上或“嵌套”在L0 VMM 130中的嵌套虚拟化环境。L1 VMM 160与下层L0VMM 130“一起”操作。L1 VMM 160“支持”客户VM20 196和客户VM21197，客户VM20 196和客户VM21 197分别运行OS20 170/Apps20 180和OS21 175/Apps21 185。