[发明专利]向访客操作系统提供输入输出存储器管理单元寄存器副本

说明书

一种电子装置包括执行访客操作系统的处理器、输入输出存储器管理单元(IOMMU)以及存储IOMMU后备存储区的主存储器。IOMMU后备存储区包括针对支持的访客操作系统集中的每个访客操作系统的IOMMU存储器映射的输入输出(MMIO)寄存器集的单独副本。IOMMU从访客操作系统接收访问给定IOMMU MMIO寄存器中的数据的通信。IOMMU然后执行对与访客操作系统相关联的IOMMU后备存储区中给定IOMMU MMIO寄存器的副本中的数据的对应访问。

背景技术

相关技术

一些电子装置(例如，服务器或台式计算机等)支持诸如输入输出(IO)装置等的电子装置硬件的“虚拟化”。虚拟化涉及电子装置之上或之中的中间实体，从而向电子装置上执行的软件实例(例如，应用程序等)提供当实际上中间实体拦截/重定向或以其他方式协助软件实例进行的访问时软件实例能够直接访问电子装置硬件的错觉。举例来说，一个常见的中间实体是“虚拟机”。虚拟机是抽象电子装置硬件并仿真或呈现电子装置硬件的已知接口的软件实体，从而使软件实例能够在各种类型和布置的底层电子装置硬件上执行——可能包括将与软件实例以其他方式不兼容的电子装置硬件。在一些电子装置中，虚拟机支持执行一个或多个操作系统实例，称为“访客”操作系统。访客操作系统反过来提供用于执行其他软件实例(诸如生产力应用程序、数据库等)的环境。

在一些电子装置中，虚拟机由称为管理程序的软件实体管理和控制。管理程序可以启动或初始化虚拟机；控制、监测和协助虚拟机对电子装置硬件的访问；终止或关闭虚拟机等。图1呈现了示出虚拟机和管理程序的框图。如图1中可见，存在三个虚拟机(VM)100，在每个虚拟机下执行访客操作系统(访客OS)102和一个或多个程序(PRGRMS)104，诸如数据库、软件应用程序等。虚拟机100与管理程序106通信，所述管理程序联接在主机操作系统(主机OS)108与虚拟机100之间。主机操作系统108提供电子装置硬件110与管理程序106之间的接口。此外，管理程序106联接在虚拟机100与输入输出管理单元(IOMMU)112之间，其中IOMMU 112用作IO装置硬件114的存储器管理单元和控制器。

管理程序执行的操作包括处理电子装置硬件与访客操作系统(或更广泛地说，虚拟机)之间的通信。举例来说，管理程序可以转译、重定向或以其他方式协助访客操作系统与输入输出管理单元(IOMMU)之间的通信。管理程序处理的通信包括诸如IOMMU的外围页面请求(PPR)日志和事件日志写入以及访客操作系统的命令缓冲区写入的通信。PPR日志、事件日志和命令缓冲区写入在2016年12月的AMD I/O虚拟化技术(IOMMU)规范，修订版3.00中进行了详细描述，该规范的全部内容以引用的方式并入本文中。

图2呈现了示出由管理程序处理的访客操作系统与IOMMU之间的通信的框图。在图2中，许多元素以点状显示；这些元素是存储在存储器(例如，电子装置的主存储器)中并因此通过典型的存储器访问技术访问的日志、缓冲区等。图2中的元素与访客操作系统102、管理程序106和IOMMU 112一起包括访客外围页面请求(PPR)日志200、访客命令缓冲区(CMDBUF)202和访客事件日志204，它们是存储器中用于存储来自和去往访客操作系统102的通信的结构(例如，列表、表格等)。此外，元素包括访客指针(PTRS)/状态寄存器(REGS)206，它们是存储器中的一组位置，用于存储指向访客操作系统结构的指针和与访客操作系统相关联的状态信息。元素还包括IOMMU外围页面请求日志208、IOMMU命令缓冲区210和IOMMU事件日志212，它们是存储器中的用于存储来自和去往IOMMU 112的通信的结构(例如，列表、表格等)。元素还包括IOMMU 112中的IOMMU存储器映射的输入输出(MMIO)指针/状态寄存器(REGS)214，它们是IOMMU 112中的一组寄存器，用于存储指向各种IOMMU 112结构的指针和与IOMMU 112相关联的状态信息。