[发明专利]多虚拟机系统中一种主动共享的内存超量分配方法

权利要求书

1.多虚拟机系统中一种主动共享的内存超量分配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1.在客户虚拟机和虚拟机监控器之间建立虚拟通道，用来发送和处理客户虚拟机和虚拟机监控器之间的通信数据；

步骤2.客户虚拟机本地资源代理利用基于平铺记录法和差量链表记录法标记并保存本机的内存使用状态；

步骤3.客户虚拟机通过虚拟通道将本机主动共享的内存页面告知虚拟机监控器；

步骤4.虚拟机监控器通过虚拟通道接收客户虚拟机的主动共享的内存页面地址；

步骤5.虚拟机监控器根据客户虚拟机提供的共享内存页面地址，将相应的内存页面回收，并可分配给需要内存资源的其它虚拟机，或将该内存资源保留以待未来使用，实现内存超量分配；

步骤6.根据客户虚拟机得到资源服务后的外在性能表现和内存的可用性，决定未来的内存分配决策；如果根据客户虚拟机的资源需求的增加来增加其资源服务配额会提高客户虚拟机的应用程序性能，则周期性循环步骤1至步骤5；

步骤1中以AVAIL状态表示虚拟通道可用，处于等待使用和分配的状态，RESVD表示虚拟通道被系统保留，不参与分配的状态，NOBOUND表示虚拟通道处于未绑定状态，INTRDMN表示该虚拟通道已经处于和其他虚拟机域绑定的状态，通过PHYIRQ、VRTLIRQ和VCPUIRQ分别表示虚拟通道绑定了某一物理中断、虚拟中断和虚拟处理器间中断；在建立虚拟机域A与虚拟机域B之间的域间通信时，虚拟机域A先分配一个未绑定的虚拟通道M，并且授予权限给虚拟机域B用来绑定它，当虚拟机域B需要与虚拟机域A通信时，虚拟机域B就分配一个虚拟通道并绑定到虚拟机域A的这个虚拟通道M端口上，双向连接都建立完之后，双方虚拟机域即可以向对方的虚拟通道端口发送事件通知；

步骤2中所述客户虚拟机本地资源代理为驻留在客户虚拟机内的软件程序，利用内存、处理器及硬盘提供的硬件指令接口，收集内存、处理器和硬盘的实时信息及使用状态，动态截获虚拟机中申请和释放内存的函数，并记录下来，并收集内存空间使用率、内存高速缓存命中率、内存高速缓存缺失率信息；

所述平铺记录法以二进制的0或1代表某客户虚拟机物理内存页块是否须要被释放，每个页块的大小为2的整数次幂字节，可根据需要决定基本页块的大小，大块可用多个比特位表示，利用平铺记录法获得的信息记录存储在客户虚拟机中，以解决与虚拟层对该信息记录的读写同步问题；

标记内存状态时，从使用状态到不用状态是在客户虚拟机中释放该内存页块后置1，并保证置位过程直接写入内存，不被客户虚拟机操作系统的虚拟处理器缓存，从不用状态到初始状态的过程须先锁定要释放内存的区域，以免与其他内存管理策略产生冲突；

所述链表记录法方法利用客户虚拟机内部空闲内存页块链表的结构描述客户虚拟机空闲链表信息；通过虚拟层上记录包含页块信息的差量链表，在新空闲内存页块产生后将其插入记录的差量链表中，记录包含页块起始地址页框号和页块大小信息的链表。

2.根据权利要求1所述的多虚拟机系统中一种主动共享的内存超量分配方法，其特征在于：步骤5中

虚拟机监控器根据客户虚拟机提供的共享内存页面地址，回收客户虚拟机操作系统中被释放的区域内存，消除该区域内存对物理机内存调度算法的干扰，减少了页面交换对硬盘I/O资源的占用，降低内存合并操作的计算量；为区别客户虚拟机中曾经使用过的内存页面和首次使用的内存页面，未使用内存回收的具体实现方式如下：在客户虚拟机系统内核中的释放物理页面的位置记录所释放页面的区间，基于效率的考虑，当次释放后此处连续空闲空间达到所设的最大连续内存管理块才作记录，若在切换出客户虚拟机前已记录的空闲内存块再次被使用则撤销先前的记录；在虚拟机监控器中根据未使用内存区间的记录信息释放相应的内存页面，并清除客户虚拟机作的记录；在释放相应物理内存之前，首先对该区域内存执行锁定操作，出于安全方面的考虑，释放物理页面前先对该区域内存进行清零，在释放操作后及时更新物理机的快表，最后再解除对该区域内存的锁定，从而实现了与其他超量使用内存策略的兼容；

客户虚拟机主动共享的未使用内存由虚拟机监控器直接回收，重新交给物理机操作系统内核内存管理单元的空闲链表中，不再参与物理机内核的内存调度，客户虚拟机中未主动共享的内存可与主动共享的内存进行状态互换，该过程的粒度可静态设定；

对于客户虚拟机中内存状态转换的记录信息通过如下控制机制，从而保证客户虚拟机与物理机切换时记录信息与实际内存状态的一致性，避免出现错误释放的情况：

(i) 在客户虚拟机物理内存释放后在相应标志位作记录；

(ii) 在客户虚拟机物理内存被使用前若相应标志位已有记录，则将该记录清除。