[发明专利]一种设备虚拟化方法、装置、系统及电子设备、计算机程序产品

说明书

本申请实施例中提供了一种设备虚拟化方法、装置、系统及电子设备、计算机程序产品，该方法包括：在第一操作系统处创建共享内存，并将该共享内存映射为第二操作系统的外设部件互连标准PCI设备内存空间；其中，该共享内存对应于一物理设备；在第二操作系统处接收物理设备的应用接口API操作指令，并根据API操作指令，确定对应的处理指令；将处理指令通过共享内存传递至第一操作系统；在第一操作系统处执行处理指令，并将处理结果作为API操作指令的响应或者经共享内存返回给第二操作系统。采用本申请中的方案，能够减少虚拟化过程中的系统延时，提高系统性能。

技术领域

本申请涉及计算机技术，具体地，涉及一种设备虚拟化方法、装置、系统及电子设备、计算机程序产品。

背景技术

图1中示出了基于Qemu/KVM(Kernel-based Virtual Machine，基于内核的虚拟机)技术的虚拟化架构。

如图1所示，基于Qemu/KVM技术的虚拟化架构由一个主Host操作系统，一个或多个虚拟出来的客Guest操作系统组成。Host操作系统包括多个Host用户空间程序、Host LinuxKernel，即，Host Linux内核。每个客Guest操作系统分别包括用户空间、Guest LinuxKernel、和Qemu。这些操作系统运行在同一套硬件处理器芯片上，共享处理器及外设资源。支持虚拟化架构的ARM处理器至少包含EL2，EL1，EL0三种模式，EL2模式下运行虚拟机管理器Hypervisor程序；EL1模式下运行Linux内核程序，即，Linux kernel程序；EL0模式下运行用户空间程序。Hypervisor层管理CPU、内存、定时器、中断等硬件资源，并通过中央处理器CPU、内存、定时器、中断的虚拟化资源，可以把不同的操作系统分时加载到物理处理器上运行，从而实现系统虚拟化的功能。

KVM/Hypervisor跨越Host Linux kernel和Hypervisor两层，一方面为模拟处理器Qemu提供驱动节点，即，允许Qemu通过KVM节点创建虚拟CPU，并管理虚拟化资源；另一方面KVM/Hypervisor还可以把Host Linux系统从物理CPU上切换出去，然后把Guest Linux系统加载到物理处理器上运行，并处理Guest Linux系统异常退出的后续事务。

Qemu作为Host Linux的一个应用运行，为Guest Linux的运行提供虚拟的物理设备资源，通过KVM/Hypervisor模块的设备KVM节点，创建虚拟CPU，分配物理设备资源，实现把一个未经修改的Guest Linux加载到物理处理器上去运行。

当Guest Linux需要访问物理设备时，比如GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)设备、多媒体设备、摄像设备等，需要对这些物理设备进行本地虚拟化，目前通常通过Qemu转接去调用Host Linux kernel的驱动节点；具体地，这些物理设备提供了较多数量的API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)函数，可以通过远程API调用实现这些设备的虚拟化，具体地，可以从Host与Guest系统软件架构层次中选择合适的层进行API转接。例如，对于Android系统，Guest Android可以选择从HAL(Hard AbstractLayer，硬件抽象层)进行API转接；并在Host Linux用户空间实现一个后端服务器BackendServer，最终使Guest系统能够通过Host系统来实现API函数的远程调用。

跨系统API远程调用主要涉及到函数参数的传递、运行结果的返回、函数的执行时间以及同步。图2中示出了现有技术中跨系统API远程调用的系统架构。如图2所示，一个API的调用经由Guest Android系统发起，经HAL层、Guest Linux Kernel、Qemu、到达HostBackend server、然后调用Host Linux kernel驱动程序实现对物理设备的访问。对于性能要求较高的物理设备，比如GPU设备、多媒体设备、摄像设备等，上述软件架构很难达到理想的性能要求。