专利名称：一种基于虚拟化系统的usb设备管理方法
技术领域：
本发明属于计算机应用领域，具体涉及一种基于虚拟化系统的USB设备自动管理方法。
背景技术：
目前的电脑虚拟化技术日趋成熟，虚拟化系统不仅指v醒，虚拟平台还包括硬件和上 层虚拟系统，基于VMM (虚拟机平台)技术，1台电脑安装VMM后可以虚拟成多台电脑 分别运行不同的操作系统。
运行在VMM上的各操作系统需要获取系统设备的控制权，有些设备分时使用(如CPU， 内存)，有些外接接口设备经虚拟化后(USB无线网卡)可以被虚拟系统同时使用；有些 设备必须被指定给某个操作系统使用，不能同时被其他系统使用，比如USB硬盘设备，只 有一个文件系统，通过USB接口连接到电脑系统后，不能同时提供给2个虚拟系统同时使 用，只能由一个虚拟系统专用。
这样存在一个确定外接设备,特别是外接USB设备如何归属某个虚拟系统管理的问题。
一种方法是当USB设备接入时，VMM激活并确定USB设备归属哪个系统。这样每次接 入USB设备，每次都要手动配置，用户使用会很麻烦。
另一种方法是如果釆用首次指定虚拟系统的方法首次USB设备接入时，指定由某个 虚拟系统使用后，下次USB设备接入时，自动分配给上次指定的虚拟系统独占使用。首次 USB接入时分配给一个系统，仍有问题需要用户每次在新USB设备接入时进行配置。还 有一个问题是相同的USB设备，用户无法分配给另一个虚拟系统使用的问题(按此方法仍 分配给原来的系统)
一个主板USB接口是由USB控制器控制连接到主板上的， 一般主板有若干个USB控制 器。USB设备接入电脑USB接口后，必须经USB控制器连接到主板上
V應可以通过公知技术，可以知道电脑中有那些USB控制器，并且知道USB设备是通 过哪个USB控制器的USB接口连接到主板上的。
因此，我们可以事先让VMM把主板的USB控制器下属的USB接口分配给不同的操作系 统，解决USB设备接入时，如何分配给哪个虚拟系统的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了电脑系统虚拟成多个系统时，USB设备接入 时自动管理，配置的方法。
根据公知技术， 一个主板的USB接口是由USB控制器控制连接到主板上的， 一般主板 有若干个USB控制器，这些USB控制是PNP设备，USB设备接入电脑时必须经USB控制器 连接到主板上，V丽可以通过公知技术枚举PNP(参考文献PCI规范2.3)，发现主板上 有多少个USB控制器，及USB设备是通过哪个USB控制器的USB接口连接到主板上的。
因此，我们可以利用本发明的方法，让VMM把主板的USB控制器及所属的USB接口分 配给的VMM上运行的某个虚拟系统，其USB控制器所属的USB设备接入时，被此虚拟系统 使用。
本发明的技术方案概述如下
一种基于虚拟化系统的USB设备管理方法，其步骤包括
1) 在电脑上安装虚拟机平台，同时运行多个虚拟系统；
2) 虚拟机平台收集电脑主板上USB控制器信息及虚拟系统信息，列出列表；
3) 根据列表进行配置，建立USB控制器与虚拟系统的对应关系；
4) 用标记区别出各虛拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口 ；
5) 根据标记直接判断出USB设备在指定虚拟系统下应当接入的USB接口。 所述步骤2) VMM (虚拟机平台)利用公知技术收集主板USB控制器信息，在VMM
的USB管理界面列出，并列出VMM上运行的虚拟系统，供用户(或电脑厂商)配置—— 建立USB控制器和虚拟系统的对应关系。
所述步骤3) USB控制器和虚拟系统的对应关系为 一个USB控制器只能由一个虚拟 系统使用。而一个虚拟系统可以使用多个USB控制器。配置完成后，USB控制器所属的 USB接口接入的USB设备归属相关虚拟系统使用。如USB控制器1和USB控制器3归 属虚拟系统l， USB控制器2归属虚拟系统2时，接入USB控制器1和USB控制器3所 属USB接口的USB设备归属虚拟系统1使用。接入USB控制器2所属USB接口的USB 设备归属虚拟系统2使用。
所述步骤4)用颜色标识区别出各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口 。 这种颜色标识，可以是把一个USB控制器所属的USB接口用颜色表示出来，如机 箱的USB接口根据控制器不同，用不同颜色标出此USB控制器所属USB接口如主板有 5个USB控制器，USB控制器1 口拉出的USB接口用红色，USB控制器2拉出的USB接口用绿色，USB控制器3拉出的USB接口用蓝色，当然为了方便使用，也可以把2种 控制器用相关颜色表示比如控制器4和USB控制器5未来归一个虚拟系统使用，拉出的 USB接口统一用黄色表示。
这种颜色标识，在VMM的USB管理界面中，可以根据真实的USB接口表示方式， 并用对应的方式来表示USB控制器比如USB控制器1所属的USB接口用红色表示， USB控制器2所属的USB接口用绿色，USB控制器3所属的USB接口用蓝色表示的情况 下，在管理界面中USB控制器1用红色表示，USB控制器2用绿色表示，USB控制器3 用蓝色表示。
这种颜色标识，为了方便用户直观地了解USB接口与虚拟系统对应关系，使用VMM 将虚拟系统1表示成与对应USB接口对应颜色如VMM配置虚拟系统1与USB控制器 1建立对应关系，USB控制器1所有USB接口接入的设备只能被虚拟系统1使用，并且 USB控制器1所有USB接口用红色表示;虚拟系统2与USB控制器2建立对应关系,USB 控制器2所有USB接口接入的设备只能被虚拟系统2使用，并且USB控制器2所有USB 接口用绿色表示。VMM也用相同颜色表示虚拟系统——用红色表示虚拟系统1,用绿色 表示虚拟系统2。
进一步，如果一个虚拟系统对应多个不同颜色的USB控制器，则这些控制器的颜色都 用来表示同一虚拟系统。如USB控制器3用蓝色表示，USB控制器4和USB控制器5用 黄色表示，USB控制器3， 4， 5被虚拟系统1使用，则用蓝色和黄色表示虚拟系统l。
这种颜色标识，还包括在VMM启动虚拟系统前，VMM提示用户启动虚拟系统的界 面中表示虚拟系统的图片或文字，还包括在虚拟系统运行过程中，用相同颜色边框或用图 形，或文字诸如此类的方法表示操作系统和对应的USB接口关系。
所述步骤4)用文字或数字编号区别出各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB 接口。
这种用文字或数字编号区别各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口的方 式，可以是标识USB所属的控制器，如USB控制器1所属的USB接口用1表示，USB 控制器2所属的USB接口用数字2表示。
这种用文字或数字编号区别各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口的方 式，也可以是标识USB接口的顺序号，如USB控制器1所属的4个USB接口分别用1、 2、 3、 4表示，USB控制器2所属的4个USB接口分别用5、 6、 7、 8表示。USB控制器 3所属的2个USB接口分别用9、 IO表示。所述步骤4)用不同颜色的发光二极管区别出各虚拟系统与对应的USB控制器及所属 的USB接口。
通过上述方法，在虚拟系统运行过程中，当有USB设备接入电脑时，相应的虚拟系统 会获取对应USB控制器所属USB接口接入的USB设备的控制权，独立使用该USB设备。
另外VMM还可以进行更复杂的设置策略，比如一个系统未启动时，对应USB控制 器分配给另一个虚拟系统，其所属USB接口归此虚拟系统使用。
此外，VMM也可以按上述方法把电脑中其他需要独立使用设备(如E-SATA接口 硬盘，1394接口)用颜色标识出来进行管理，并且为方便用户，在显示时也用相同颜色或 文字标识该虚拟系统。如果有系统中其他USB控制设备(如PCI-USB转接设备，PCIE-USB 转接设备，这些设备是通过主板PCI或PCI-E接口接入的)，VMM也配置、管理这些USB 控制设备中的USB控制器，并把他们分配给虚拟系统。相关设备的USB接口连接的设备 在指定在虚拟化系统下识别与使用。
这种USB控制器和虚拟系统建立对应关系的配置过程，可以在电脑生产过程中，由电 脑厂家在电脑生产线，通过工厂生产用本发明方法开发的虚拟化管理器(软件)自动完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
1、 仅需要进行一次初始配置，这种配置是针对USB控制器的，不需要接入USB设备， 就可以完成。这种配置可以在电脑生产厂家进行，而无需用户介入，USB就能方便直观地 使用；用户仅需要根据虚拟系统的颜色就可以知其对应的USB接口，插接USB设备。
2、 用户如果想把USB设备在同一电脑的其他虚拟系统使用时，仅需把USB设备从当 前接口拨出，然后再接到和虚拟系统颜色相同的USB接口上。
图1为ICH10主板硬件逻辑图
图2为USB主控制器芯片组与USB接口对应关系图
图3为VMM的USB管理界面中USB控制器与虛拟系统的对应关系配置
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
如图1所示，以intel ICH10主板为例，ICH10下面有2组EHCI (Enhanced Host Controller Interface, USB主控制器芯片组)，ECHI下面还有若干个UHCI (通用主机控制器接口 )连接到USB接口 。虚拟化时把ECHI作为USB控制器来区别USB接口 。
主板在设计开发时，可以根据EHCI设计主板USB接口把EHCI 1拉出的USB接口 的颜色置成红色，把EHCI2拉出的USB口置成蓝色，这样用户很容易从接口颜色上区分 相关的USB接口对应的控制器(EHCI)，如图2所示。
电脑虚拟化后，电脑中运行了 VMM虚拟平台，在VMM虚拟平台上电脑虚拟了两个 电脑系统分别运行XP (虚拟系统l)和VISTA (虚拟系统2) 。 VMM虚拟平台中装有 利用本发明方法开发的虚拟化管理器软件，该软件负责管理VMM管理的真实硬件设备和虚 拟系统的虚拟的硬件设备，VMM管理的一些真实硬件设备共享给两个虚拟系统同时使用， 如网卡； 一些硬件被虚拟后，给两个虚拟系统使用，如一块真实的硬盘被虚拟成两个虚拟 硬盘，分别由两个虚拟系统使用。还有一些硬件设备被直接分配给两个虚拟系统直接使用， 如系统中有两个显示卡，虚拟化管理器将第一个显示卡控制权分配给第一个虚拟系统使 用，另一个显示卡分配给另一个虚拟系统使用。同样虚拟化管理器把真实系统中的USB控 制器及所属的USB接口，直接分配给两个虚拟系统，具体实现方式如下
电脑在出厂前，电脑厂家使用本发明方法开发的虚拟化管理器把扫描到系统中的两个 ECHI (EHCI 1和EHCI 2)，将ECHI 1设置成红色，分配给虚拟系统1，然后虚拟系统1 也表示成红色。EHCI 2设置成蓝色分配给虚拟系统2，然后虚拟系统2也表示成蓝色，如 图3所示，可以通过VMM的USB管理界面中直观显示。这样以后电脑运行时，系统l能访 问ECHI1及所属USB接口中的USB设备，系统2能访问ECHI2及所属USB接口中的USB设 备。
电脑启动时，虚拟机VMM (或称为Supervisor)先启动后。此时VMM拥有EHCI和UHCI -的访问控制权，然后VMM控制两个虚拟电脑系统启动。当虚拟系统1 (XP)启动时，VMM 把EHCI 1所属USB接口的访问权限交给虚拟系统1，虚拟系统1可以访问EHCI 1所属USB 设备。同样，虚拟系统2 (VISTA)启动后，拥有EHCI 2所属USB接口的访问权限，可以 访问EHCI2所属USB设备。例如在ECHI 1所属USB接口 (红色USB接口)中接入的键盘、 鼠标可以在虚拟系统l中使用，在ECHI 2所属USB接口 (蓝色USB接口)中接入的键盘、 鼠标可以在虚拟系统2中使用。
VMM将虚拟系统1表示成红色，与EHCI 1所属的红色USB接口对应，虚拟系统2 ' 用蓝色表示，与EHCI2所属的蓝色USB接口对应。这种颜色表示包括在VMM启动操 作系统前，提示用户启动虚拟系统时，也包括在操作系统运行过程中，用相同的边框或界 面颜色表示操作系统和对应的USB接口。当然还可以用相同的图形、文字等诸如此类的方法表示虚拟系统与对应USB接口的关系。 具体实现方法为
VMM在启动操作系统1时，利用公知技术，把EHCI 1控制权和Memory-mapped I/O, 和Port-mapped 1/0.地址交给操作系统1，而不告知操作系统1系统中存在EHCI 2。虛拟' 系统1上运行的操作系统获取ECHI1及所接USB接口上USB设备的访问权限，这样虚拟 系统1上操作系统可以访问ECHI 1及其所属USB接口上设备。
同样在启动启动操作系统2时，把EHCI 2控制权和Memory-mapped 1/0，和Port-mapped 1/0.地址交给虚拟系统2,而不告知操作系统2系统中存在EHCI 1。虚拟系统2上运行的 操作系统获取ECHI 2及所属设备的访问权限，这样操作系统2可以访问EHCI 2及其所属 USB接口上的USB设备。
同样在系统运行过程中，接入EHCI 1所属USB接口的USB设备可以被虚拟系统1 ' 上运行的操作系统识别和使用。接入EHCI 2所属USB接口的USB设备可以被虚拟系统2 上运行的操作系统识别和使用。
这样用户可以直观地看到，想在蓝色操作系统中使用的USB设备，即把USB设备插 到蓝色USB接口 。想在红色操作系统中使用的USB设备，即把USB设备连接到红色USB 接口。
权利要求
1、一种基于虚拟化系统的USB设备管理方法，其步骤包括1)在电脑上安装虚拟机平台，同时运行多个虚拟系统；2)虚拟机平台收集电脑主板上USB控制器信息及虚拟系统信息，列出列表；3)根据列表进行配置，建立USB控制器与虚拟系统的对应关系；4)用标记区别出各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口；5)根据标记直接判断出USB设备在指定虚拟系统下应当接入的USB接口。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤2)在虚拟机平台的USB管理 界面列出主板上USB控制器信息及虚拟系统信息。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤3) USB控制器与虚拟系统的对 应关系为一个USB控制器对应一个虚拟系统，而一个虚拟系统能够对应多个USB控制器。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，对应的过程为把一个USB控制器的控制 权交给一个虚拟系统，而不告知其他虚拟系统。
5、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤4)用颜色区别出各虚拟系统与 对应的USB控制器及所属的USB接口 。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，在管理界面中USB控制器与所属的USB 接口用相同的颜色表示。
7、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，将虚拟系统启动界面的边框或图形或文 字与对应USB接口用相同颜色表示。
8、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤4)用文字或数字编号区别出各 虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口 。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，同一USB控制器所属的USB接口用同样 的文字或数字表示，或者将USB接口按顺序用文字或数字表示。
10、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)用不同颜色的发光二极管 区别出各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口 。
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟化系统的USB设备管理方法，其步骤包括1)在电脑上安装虚拟机平台，同时运行多个虚拟系统；2)虚拟机平台收集电脑主板上USB控制器信息及虚拟系统信息，列出列表；3)根据列表进行配置，建立USB控制器与虚拟系统的对应关系；4)用标记区别出各虚拟系统与对应的USB控制器及所属的USB接口；5)根据标记直接判断出USB设备在指定虚拟系统下应当接入的USB接口。本发明的方法是针对USB控制器的，不需要接入USB设备，就可以完成USB设备的管理，用户仅需要根据虚拟系统的标记就可以知其对应USB接口，插接USB设备。
文档编号G06F13/10GK101620578SQ200910053669
公开日2010年1月6日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者杨文兵 申请人:上海北大方正科技电脑系统有限公司