使用具有客操作系统及虚拟处理器的超管理器的系统及方法
【专利说明】使用具有客操作系统及虚拟处理器的超管理器的系统及方法
[0001]相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2013年3月14日申请的共同拥有的第13/828，183号美国非临时专利申请案的优先权，所述申请案的内容全文以引用的方式明确地并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及使用超管理器虚拟化操作系统。
【背景技术】
[0004]技术的进步已产生较小且较强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如，便携式无线电话、个人数字助理(PDA)、平板计算机及传呼装置，其体积小、重量轻且易于由用户携带。许多此些计算装置包含并入其中的其它装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态相机、数字视频相机、数字记录器及音频文件播放器。而且，此些计算装置可处理可执行指令，包含软件应用程序，例如可用于存取因特网的网页浏览器应用程序，及利用静态或视频相机并提供多媒体播放功能性的多媒体应用程序。
[0005]为支持此高级功能性，计算装置可包含操作系统。操作系统可提供可用硬件资源的抽象化。举例来说，操作系统可多路复用各种软件任务中的系统资源(例如，处理器、存储器等)。操作系统还可调度用于执行的任务，且执行存储器管理。另外，操作系统可处置事件的封锁及解除封锁。
[0006]在某些情况下，在单一计算装置处执行多个操作系统，或同一操作系统的多个实例可为有利的。超管理器(还称为虚拟机监视器)可将可用硬件资源的抽象化提供到操作系统。因此，超管理器可充当用于多个操作系统(或同一操作系统的多个实例)的操作系统。当使用超管理器时，超管理器可包含用以确定授予哪个操作系统及其任务在特定时间处存取特定硬件资源的调度程序。因此，可在系统内执行调度的多个层级:第一层级可包含每一个别操作系统的调度程序，且第二层级可包含超管理器的调度程序。
[0007]执行调度的多个层级将额外开销引入系统中(例如，归因于由超管理器所执行的上下文切换)。当操作系统中的一或多者为需要能够保证某些时延的实时操作系统时，此额外开销可为不可接受的。为将实时操作系统包含于多个操作系统环境中，实时操作系统通常给定有“特殊”优先级。举例来说，实时操作系统可具有最高可用优先级。然而，此情况可为低效的，这是因为每一操作系统内的任务优先级信息可能不可由超管理器存取。举例来说，如果实时操作系统正执行不重要的任务但另一操作系统正执行重要任务，那么超管理器可仍首先调度相对不重要的实时操作系统任务。
【发明内容】
[0008]揭示使得操作系统(例如，实时操作系统)能够在时延减少的情况下，在超管理器控制的计算环境中执行的系统及方法。代替(或除)具有内建式调度程序的常规客操作系统以外，所述所描述的技术利用包含受限的调度功能或并无调度功能，且代替地依赖于超管理器以用于调度的“精简型”客操作系统。还可由所述超管理器而非由个别操作系统处置封锁及解除封锁。另外，所述超管理器可以存取关于所述个别操作系统中的每一者的任务的优先级的信息。
[0009]每次在“精简型”操作系统处创建新任务，所述“精简型”操作系统可请求所述超管理器创建用于所述任务的“虚拟处理器”。所述超管理器可调度所述虚拟处理器以在底层物理硬件(例如，硬件处理器)上执行，且只要对应任务存在，那么可维持虚拟处理器。举例来说，每一任务可与虚拟处理器相关联，且可由所述超管理器的调度程序处置所有调度。此外，所述超管理器的所述调度程序可以存取个别任务/虚拟处理器的所述优先级，所述优先级可用于横跨所有客操作系统执行较有效的虚拟处理器调度。因此，所述所描述的系统及方法可简化个别操作系统，并减少所述超管理器控制的计算环境中的总时延，借此使得能够在所述超管理器控制的计算环境中使用一或多个实时操作系统及其它操作系统。
[0010]在特定实施例中，一种设备包含处理器及超管理器。所述超管理器经配置以调度虚拟处理器以由所述处理器执行。所述虚拟处理器中的每一者具有可由所述超管理器存取且对应于对应任务的任务优先级的优先级。所述任务优先级是由客操作系统指派。
[0011]在另一特定实施例中，一种方法包含在计算装置的超管理器处，接收来自客操作系统的创建虚拟处理器以执行任务的请求。所述方法还包含创建所述虚拟处理器，及调度所述虚拟处理器以在所述计算装置的硬件处理器上执行。所述虚拟处理器具有由所述客操作系统所指派的优先级，其中所述优先级对应于所述任务的任务优先级。
[0012]在另一特定实施例中，一种设备包含用于处理的装置，及可由用于处理的所述装置执行的用于调度的装置。用于调度的所述装置经配置以调度虚拟处理器以由用于处理的所述装置执行。所述虚拟处理器中的每一者具有可由用于调度的所述装置存取且对应于对应任务的任务优先级的优先级。所述任务优先级是由第一客操作系统指派。
[0013]在另一特定实施例中，一种非暂时性计算机可读媒体包含在由计算机执行时导致所述计算机进行以下操作的指令:在超管理器处，接收来自客操作系统的创建虚拟处理器以执行任务的请求。所述指令在由所述计算机执行时还导致所述计算机创建所述虚拟处理器且调度所述虚拟处理器以用于执行。所述虚拟处理器具有对应于所述任务的任务优先级的优先级。所述任务优先级是由所述客操作系统指派。
[0014]在另一特定实施例中，一种设备包含处理器及客操作系统。响应于接收创建任务的请求，所述客操作系统请求超管理器创建虚拟处理器以执行所述任务。所述虚拟处理器可于所述处理器上调度。
[0015]在另一特定实施例中，一种方法包含在执行于包括超管理器及至少一处理器的计算装置处的客操作系统处，接收创建任务的请求。所述方法还包含响应于创建所述任务的所述请求，请求所述超管理器创建虚拟处理器以执行所述所请求的任务。所述虚拟处理器可于所述至少一处理器上调度。
[0016]在另一特定实施例中，一种设备包含处理器及客操作系统。所述客操作系统包含用于响应于接收创建任务的请求而请求超管理器创建虚拟处理器以执行所述任务的装置。所述虚拟处理器可于所述处理器上调度。
[0017]在另一特定实施例中，一种非暂时性计算机可读媒体包含在由计算机执行时导致所述计算机进行以下操作的指令:在客操作系统处，接收创建任务的请求。所述指令在由所述计算机执行时还导致所述计算机响应于创建所述任务的所述请求，请求超管理器创建虚拟处理器以执行所述所请求的任务。所述虚拟处理器可于硬件处理器上调度。
[0018]在另一特定实施例中，一种电子装置包含处理器、超管理器、第一客操作系统及第二客操作系统。所述第一客操作系统的至少一任务是通过由所述第一客操作系统向所述超管理器请求的第一虚拟处理器来执行。所述第二客操作系统的至少一任务是通过由所述第二客操作系统向所述超管理器请求的第二虚拟处理器来执行。所述第一虚拟处理器及所述第二虚拟处理器是通过所述处理器执行。
[0019]由所揭示的实施例中的至少一者所提供的一特定优势为对来自具有减少的时延的多个客操作系统的任务，执行经优先排序的调度的能力。由所揭示的实施例中的至少一者所提供的另一特定优势为在超管理器控制的计算环境内使用实时操作系统的能力。本发明的其它方面、优势及特征将在审阅包含以下部分的完整申请案之后变得显而易见:图式简单说明、实施方式及权利要求书。
【附图说明】
[0020]图1为可操作以使用具有客操作系统及虚拟处理器的超管理器的系统的说明性实施例的框图；
[0021]图2为可操作以使用具有客操作系统及虚拟处理器的超管理器的系统的另一说明性实施例的框图；
[0022]图3为在图1的超管理器处操作的方法的说明性实施例的流程图；
[0023]图4为在图1的客操作系统中的一者处操作的方法的说明性实施例的流程图；
[0024]图5为包含可操作以支持使用具有客操作系统及虚拟处理器的超管理器的组件的无线装置的框图；及
[0025]图6为可操作以执行优先级继承的系统的说明性实施例的框图。
【具体实施方式】
[0026]图1为可操作以使用具有客操作系统及虚拟处理器的超管理器的系统100的说明性实施例的框图。系统100包含一或多个硬件资源，例如一或多个处理器110。系统还包含可由处理器110执行的超管理器120。超管理器120可仲裁由一或多个客操作系统(例如，说明性第一客操作系统130及说明性第二客操作系统140)对一或多个处理器110的存取。如本文中进一步所描述，客操作系统130、140中的一或多者可为实时操作系统(RTOS)。
[0027]超管理器120可包含各种逻辑及/或功能模块。在特定实施例中，使用可由处理器110执行的软件指令实施每一此模块。替代性地，可使用硬件装置实施超管理器120的所选定功能性，例如控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)装置或一些其它装置。在图1的实施例中，超管理器120包含优先级感知调度程序121、虚拟处理器创建/删除模块122及虚拟处理器封锁/解除封锁模块123。然而，应注意，模块121到123仅是出于说明目的。在替代性实施例中，可使用较多或较少模块进行参考超管理器120所描述的功能。
[0028]虚拟处理器创建/删除模块122可经配置以接收来自客操作系统130、140中的任一者的请求。举例来说，可经由操作系统超管理器通信机制(例如，应用编程接口(API)或共享存储器区)接收请求。响应于所述请求，虚拟处理器创建/删除模块122可创建虚拟处理器。举例来说，第一客操作系统130与四个任务151、152、153及154相关联。任务151、152、153及154中的每一者分别与对应虚拟处理器131、132、133及134相关联。类似地，第二客操作系统140与四个任务161、162、163及164相关联。任务161、162、163及164