[发明专利]一种sun4v架构下的虚拟机自动启动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟机管理机制，具体涉及一种sun4v架构下实现无物理磁盘IO设备的虚拟机中操作系统从虚拟磁盘设备启动的方法。

背景技术

虚拟化技术已经在计算机领域获得了广泛应用，目前的虚拟化技术可以分为两大类，一类是对单物理机器上的冗余资源通过分区或复用等方式建立多个虚拟机环境，另一类是将多个物理机资源进行整合以建立能力更为强大的统一计算机环境，下文的技术内容及涉及的“虚拟化技术”等名词一般是面向单一物理计算机系统上的虚拟化。

如图1所示，虚拟化技术给计算机系统引入了一个新的软件层次（也称为特权级或运行态），传统的计算机系统软件一般由操作系统和用户软件组成，虚拟化的计算机中在操作系统下加入了虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor, VMM）层，完成对资源隔离管理等工作。从计算机资源组成的角度出发，虚拟化技术构成可以分为三个方面：CPU资源虚拟化、内存资源虚拟化、IO（Input-Output）资源虚拟化。三种技术就是将对应的资源在VMM的管理下以某种隔离方式分配到不同的虚拟机（Virtual Machine, VM）环境中，使虚拟机中的系统软件认为它们拥有自己的相应私有资源。CPU和内存资源的虚拟化相对简单。对于CPU，VMM可以进行时间片分割或在CPU数量足够时将CPU直接分配到各虚拟机；对于内存，VMM可以使用分页、分段等内存映射技术隔离分配给虚拟机使用。IO资源的虚拟化有其相对特殊性。首先，IO设备对系统来说是不确定的，因为允许总线上热拔插事件和故障隐退。其次，标准PCI总线上设备的管理具有较强关联性，必须一次扫描完成其上所有设备的初始化，VMM难以将不同的设备直接分配到各虚拟机，更难以对设备进行分时分配。第三，IO设备种类繁多，驱动程序的可靠性差，一般交由虚拟机操作系统直接驱动。基于上述原因，VMM一般只能以PCI总线域（或者HOST主桥）的粒度将IO设备分配到虚拟机，由虚拟机对主桥下总线上挂接的各种设备进行驱动管理。计算机上PCI总线域数量有限，一般只有一个，因此传统的虚拟化技术一般是把所有IO设备交给一个特殊的虚拟机管理，这个虚拟机称为控制域或者Domain0，其它虚拟机通过虚拟信道使用控制域提供的服务完成自己的IO，这些虚拟机称为客户域或者DomainU。

如图2所示，控制域以及客户域对磁盘设备访问的过程如下：控制域可以对文件系统（FS）进行直接读写并访问本地磁盘驱动程序；客户域中没有真实的IO设备，但是拥有虚拟磁盘，这是虚拟磁盘客户端驱动程序vdc（virtual disk client）提供的。客户域的文件系统操作命令被vdc转换为通信协议通过域间信道LDC发送到控制域的服务程序vds（virtual disk server），vds访问本地文件系统或磁盘驱动完成访问请求后，再将返回结果转换为协议通过域间信道发送给客户域的vdc驱动，客户域的读写请求最终完成。对于不拥有真实IO总线的客户域，必须在控制域启动完毕并加载vds后端驱动之后，才能使用vdc并具备虚拟磁盘的访问能力，这就产生了客户域操作系统的启动时机问题。诸如sun4v架构的平台上，VMM被设计成精简的软件薄层hypervisor，系统中的多个虚拟机以分区方式拥有CPU和内存资源，各个虚拟机可以在互不干扰的情况下被hypervisor同时加电启动，但普通客户域只能在启动到OS加载器后等待控制域启动并提供服务，之后OS加载器才能启动虚拟磁盘上的操作系统。在以虚拟化技术为基石的集群服务器或是云计算支持系统中，出于系统启动速度和管理维护上的考虑，虚拟机操作系统的自动启动是应该被支持的重要特性。