专利名称：虚拟机器监视器以及多处理器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及由虚拟机器监视器在物理计算机上使虚拟服 务器工作，向虚拟服务器分配1/0器件的虚拟计算机的改良。
背景技术：
在逻辑分割方式中，在虛拟机器监视器提供的逻辑服务器 上执行各操作系统(宾OS)，根据虚拟机器监视器，通过多个逻辑 处理器向物理处理器映射，能够以比节点更细微的单位分割区划。进 而，关于处理器(芯片)，在多个逻辑区划之间，还能够在时分切换 一个物理处理器(芯片)的同时执行。由此，能够生成并且同时执行 比物理处理器(芯片)数多的逻辑区划。作为以逻辑分割为目的的虚 拟机器监视器软件，专利文献l中记载的技术是代表性的。 ， Inter Corp.,平成19年 8月24日检索，互联网〈ftp: //download.inter.com/technology / computing / vptech ( r ) 一 VT — for - Direct — 10.pdf >
非专利文献2Advanced Configuration and Power Interface Specification Revision 3.0, [online] ， Hewlett - Packard, Intel, Microsoft, Phoenix, and Toshiba,平成19年8月24日检索，互联 网< http: / / www.acpi.info/ >
发明的内容本发明的目的在于在具有I/O器件的专有分配功能的虚
拟才;u器监一见器上，具有取得1/0器件的物理位置信息的接口，使用
所取得的物理位置信息，遵从所指定的方针优化对虚拟服务器的资源 分配。进而，目的在于具有把虚拟机器监视器取得的物理位置信息适
当变换后通知给虚拟服务器的接口 ，对虚拟服务器上的宾OS也能执 行与在物理服务器上执行了宾OS时同样的Affinity控制。 用于解决课题的方法本发明是具备用内部网络连接一个以上服务、 一个以上存 储器和一个以上I/O器件，向虚拟服务器分配上述处理器和存储器 以及1/0器件的虚拟机器监视器的多处理器系统，上述虚拟机器监 视器具备取得把包括上述多处理器系统的上述处理器、存储器和1/ O器件以及网络的硬件的物理位置信息包括在内的硬件的结构信息的 物理硬件信息取得单元、接受包括所生成的虚拟服务器的处理器数、 存储量和I/O器件以及资源的分配方针的生成请求的接受单元、在 根据上述接收的生成请求，把1/0器件分配到上述虛拟服务器中以 后，把上述处理器和存储器分配到上述虚拟服务器中使得满足上述分 配方针的分配处理单元。
。接着，在图21 ~28中，表示在上述
图18~图20的虛拟服 务器l的分配以后，进行了图21表示的逻辑硬件请求I/F350e的虚 拟服务器2的资源请求，进行了图22表示的逻辑硬件请求1/F350f 的虛拟服务器2的资源请求的情况。虚拟服务器2与上述第1实施形 态相同，请求I/O转接器180b和CPU芯片数2、 4GB的存储器。 但在图21的逻辑硬件请求1/F350e中，作为资源分配方针356，指 定rCPU-存储器优先J ,在350f中，作为资源分配方针356，指定 r CPU-I/O优先J 。这 样的值，而在700i中成为265 [ W ]这样的值。以上是第1实施形态的第2变形例。步骤805判定在逻辑硬件请求I/F350a中请求的1/0转 接器353的分配请求是专有还是共有。如果判定结果是专有则进入到 步骤810,如果是共有则进入到步骤830。步骤840是把分配候选CPU841和分配候选存储器842设 定为空集合(cp)的步骤。这里，分配候选CPU841和分配候选存储 器842表示在至此为止的组合中最接近分配方针的CPU与存储器的 组合的候选。在该时刻由于还没有选择CPU.存储器，因此作为空集 合(cp)。然后进入到步骤850。图57表示CPU/存储器选择处理850的子程序。首先进 入到步骤905。
00961步骤905是判定是否能够分配在逻辑硬件请求1/F350a 请求的CPU芯片数354和存储量355的步骤。在不能分配的情况下 进入到步骤907。如果能分配则进入到步骤906。[00971步骤906是从未分配的组合中，选择满足在逻辑硬件请求 I / F350a请求的CPU芯片数354和存储量355的CPU芯片和存储器， 设定在暂时分配CPU851和暂时分配存储器852中的步骤。由此，CPU /存储器选择处理850结束。步骤950是功耗计算处理。图62表示子程序的流程。结 束后进入步骤911。步骤922是根据逻辑硬件请求1/F350a的分配方针356 进行条件分支的步骤。在方针356是CPU-存储器优先的情况下，进 入到步骤923。在方针356是CPU-1/O优先的情况下，进入到步 骤924。在方针356是I/0-存储器优先的情况下，进入到步骤925。 在方针356是CPU -I/O -存储器优先的情况下，进入到步骤926。[0112j步骤923是把与资源间距离计算表600的类别601的CPU -存储器相对应的i:605作为暂时分配方针值853的步骤。由此，组 件间距离计算920结束。步骤941是把使用了逻辑硬件请求I / F350a的I / O转接器353、暂时分配CPU851、暂时分配存储器852的虚拟服务器351 包括在内，对于所有分配完毕的虚拟服务器，生成组件*网络分配表 650的步骤。具体地讲，包括以下的处理。
(1) 从物理组件结构表400求出各资源所属的组件。
(2) 从物理网络结构表550求在组件间使用的网络，设定到网 络# 653中。
(3) 把在不同虛拟服务器之间共用的网络#653设定到共用网 络#652中的中。
(4) 从物理网络结构表550的频带560求各网络的频带，把用 共有数654除该频带的值设定到有效频带655中。
然后，进入到步骤942。图44表示与上述图43的逻辑硬件请求1/F350k相对应 的物理-逻辑硬件分配表310k。图45中表示分配在图1的多处理器 系统100上的虛拟服务器1 — 370a的配置。图中用虛线包围的部分是 虚拟"良务器1 — 370a。图46表示位于虚拟机器监视器300上的物理硬件结构信 息750。这是从物理-逻辑硬件分配表310 二次制作的信息，由表示 CPU芯片120的识别符或者连续号码的主CPU芯片#751、表示所分 配的存储器150的物理地址的起点的主物理地址基础752以及表示所分配的存储器150的量的主物理地址范围753构成。然而，即使对宾 OSl- 360a直接通知该信息，宾OSl- 360a也不能正确地进行 Affinity控制。这是因为虚拟才几器监视器300分配到宾OS360a的多 处理器系统100上的主物理地址基础与宾OS1 - 360a中的宾物理地址 基础不同。
[0136图48表示主物理地址空间与宾物理地址空间的关系。对 于主物理地址基础的0x2-0000-0000分配了宾OS1-360a的情况 下，产生地址的移动，使得宾物理地址基础的0x0-0000-0000相当 于主物理地址基础的0x2 —0000 —0000。从而，在对于宾OS1 - 360a 通知逻辑硬件结构信息的情况下，需要考虑该移动进行通知。
[0137图47表示从虚拟机器监视器300对宾OS1 - 360a的逻辑 硬件结构信息通知I/F340。逻辑硬件结构信息通知I/F340由表示 分配到宾OS360的CPU芯片120的识别符或者连续号码的宾CPU芯 片#341、表示分配到宾OS360的基础地址的宾物理地址基础342、 表示分配到宾OS360的地址范围的宾物理地址范围343构成。图47 中，宾CPU芯片#341在宾OS360内从0起顺序地重新排号。宾物 理地址基础342成为从主物理地址基础752减去虚拟"良务器1 - 370a 的基础地址0x2 — 0000-0000的值。宾物理地址范围343设是与主物 理地址范围753相同的值。根据上述，宾OSl-360a生成为了进行以 ACPI为基础的Affinity控制而能够利用的使用逻辑硬件结构信息。 虚拟机器监视器300生成该逻辑硬件结构信息通知I/F340,通知给 宾OS360。另外，这里采用了仅通知CPU#341和存储器的地址范围 的组，而还能够通知更高度的信息(例如包括资源间距离计算表600 那样的距离的信息)。这种情况下，把主物理地址变换为宾物理地址 这样的原则没有改变。
[0138j如上所述，依据本发明的第2实施形态，虛拟机器监视器 300对虚拟服务器分配适当的资源，虛拟服务器上的宾OS360通过取 得虛拟机器监视器300生成的逻辑硬件结构信息通知I/F340,能够 正确地利用所使用的组件的物理位置信息，能够使宾OS360的Affinity控制正确动作，确保与物理服务器同等的性能或者可靠性。 <第3实施形态>(资源的再分配)
[0139使用图43~图45以及图49 ~图54，说明本发明的第3实 施形态。与上述第2实施形态相同，图45表示根据图43表示的逻辑 硬件请求I/F350k，虚拟机器监视器300像图44表示的物理-逻辑 硬件分配表310k那样分配了虛拟服务器1 —370a的结果。
[0140在如图45那样分配了虚拟服务器l-370a的状态下，假 定与图49表示的虚拟服务器2有关的逻辑硬件请求I / F350m从控制 台230输入到虛拟机器监视器300。在图49的逻辑硬件请求I / F350m 中，优先度357成为10，成为比虚拟服务器1的逻辑硬件请求I / F350k 的优先度5大的值。在这种情况下，向虚拟机器监视器300请求再次 分配已经分配到虚拟服务器1的资源，使得满足优先度更高的虚拟服 务器2的资源分配方针。
[01411图50表示在虚拟服务器1 —370a中保持分配完毕的资源 不变，虚拟机器监视器300对虚拟服务器2 - 370b分配了资源时的物 理-逻辑硬件分配表310m。另外，图51表示从虛拟服务器l-370a 暂时接受分配完毕的资源，在对虚拟服务器2 — 370b分配了资源以后， 重新在虛拟服务器1 -370a中分配了资源时的物理-逻辑硬件分配表 310n。另外，图52表示根据图50的物理-逻辑硬件分配表310m计 算的资源间距离计算表600m，图53表示根据图51的物理-逻辑硬 件分配表31 On计算的资源间距离计算表600n 。
[0142图49的逻辑石更件请求I / F350m的资源分配方针356成为 「I/O-存储器优先」，如果比较资源间距离计算表600的「I/O -存储器」的组件间距离的总和605，则图52的计算表600m中是2， 而图53的计算表600n中成为1，可知进行了资源的再配置成为能够 更满足虚拟服务器2的资源分配方针的配置。图54表示根据物理-逻辑硬件分配表310n,虚拟机器监视器300在多处理器系统100上分 配了虛拟服务器1 —370a和虚拟服务器2 —370b的情况。
[0143这样在有优先度不同的多个逻辑硬件请求的情况下，通过从优先度高的逻辑硬件请求I / F350起顺序分配资源，对于优先度更 高的请求能够优先分配资源。其中，在进行资源的再配置的情况下， 有时需要CPU以及存储器的移动。关于CPU的移动，需要寄存器内 容的复制、超高速緩沖存储器或者TLB的闪存等，另外，关于存储 器的移动需要存储器的复制。关于CPU或者存储器的具体的移动方 法可以使用已知或者众所周知的方法。
[0144如上所述，依据本发明的第3实施形态，在向多处理器系 统IOO新分配虚拟服务器时，在暂时释放已经分配的资源以后，通过 按照虚拟服务器的优先度高的顺序进行资源的再次分配，能够构成更 适宜的虚拟服务器。
产业上的可利用性
[0145如上所述，本发明能够适用于由多个处理器或者I/O器 件构成，分割为多个虛拟服务器的计算机系统及其虚拟机器监视器。
权利要求
1. 一种虚拟机器监视器，在用内部网络连接一个以上的处理器、一个以上的存储器和一个以上的I/O器件的多处理器系统上使虚拟服务器工作，所述虚拟机器监视器的特征在于上述虚拟机器监视器具备物理硬件信息取得单元，取得包括硬件的物理位置信息的硬件的结构信息，所述硬件包括上述多处理器系统的上述处理器、存储器和I/O器件以及网络；接受单元，接受包括所生成的虚拟服务器的处理器数、存储量和I/O器件以及资源的分配方针的生成请求；分配处理单元，在根据上述接受的生成请求，把I/O器件分配到上述虚拟服务器中以后，把上述处理器和存储器分配到上述虚拟服务器中，以便满足上述分配方针。
2. 根据权利要求1所述的虛拟机器监视器，其特征在于 上述虛拟机器监视器还具备通知单元，向上述虚拟服务器通知对上述虚拟服务器分配的处理 器、存储器以及I/0器件的物理位置信息。
3. 根据权利要求1所述的虚拟机器监视器，其特征在于 上述接受单元接受第2虚拟服务器的生成请求， 上述分配处理单元，保存对上述虛拟服务器已经分配的处理器、存储器以及I/O器件的物理位置信息，从包含在上述第2虚拟服务 器的生成请求中的处理器数、存储量以及I/O器件的信息和资源分 配方针，基于能够在上述多处理器上分配的处理器、存储器以及1/ O器件的位置信息，向该第2虚拟服务器分配上述能利用的I/O器 件和处理器以及存储器，基于上述分配完毕的虚拟服务器的资源的分 配方针，再次配置该虚拟服务器的处理器和存储器。
4. 根据权利要求1所述的虛拟机器监视器，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出处理器、存储器以及I/0器件的距离，上述分配处理单元，基于上述资源的分配方针，向上述虚拟服务 器分配处理器、存储器以及i/o器件，使得上述处理器、存储器以 及1/0器件的距离的总和成为最小。
5. 根据权利要求1所述虚拟机器监视器，其特征在于 上述分配处理单元把上述一个I/O器件分配给一个虛拟服务器。
6. —种多处理器系统，具备用内部网络连接一个以上处理器、一 个以上存储器和一个以上I/O器件，向虚拟服务器分配上述处理器、 存储器以及I/0器件的虚拟机器监视器，所述多处理器系统的特征 在于上述虛拟机器监视器具备物理硬件信息取得单元，取得包括硬件的物理位置信息的硬件的 结构信息，所述硬件包括上述多处理器系统的上述处理器、存储器和 I/O器件以及网络；接受单元，接受包括所生成的虚拟服务器的处理器数、存储量和 I /O器件以及资源的分配方针的生成请求；分配处理单元，在根据上述接受到的生成请求，把i/o器件分 配到上述虚拟服务器中以后，把上述处理器和存储器分配到上述虚拟 服务器中，以便满足上述分配方针。
7. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出处理器、存储器以及i/o器件的距离，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为优先对处理器的存 储器的访问的情况下，向上述虛拟服务器分配处理器、存储器以及I/o器件，使得上述处理器与存储器的距离的总和成为最小。
8. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出处理器、存储器以及I/0器件的距离，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为优先对处理器和I /o器件的访问的情况下，向上述虚拟服务器分配处理器、存储器以 及1/0器件，使得上述处理器与I/O器件的距离的总和成为最小。
9. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出处理器、存储器以及I/0器件的距离，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为优先对存储器和I /o器件的访问的情况下，向上述虚拟服务器分配处理器、存储器以 及I/0器件，使得上述存储器与1/0器件的距离的总和成为最小。
10. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出处理器、存储器以及IVO器件的距离，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为确保虚拟服务器的 整体性能的情况下，向上述虛拟服务器分配处理器、存储器以及I/ O器件，使得上述处理器、存储器以及I/O器件的距离的总和成为 最小。
11. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出连接处理器、存储器以及I/0器件的内部网络的路径，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为优先虚拟服务器的 可靠性的情况下，向上述新的虚拟服务器分配处理器、存储器以及I/o器件，使得在已经分配的虚拟服务器使用的内部网络和有上述生成请求的新的虛拟服务器使用的内部网络中，重复的内部网络的数量总和成为最小。
12. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元从上述硬件的物理位置信息求出连接处理器、存储器以及I/0器件的内部网络的路径，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为使内部网络的频带 优先的情况下，在已经分配的虚拟服务器使用的内部网络和有上述生 成请求的新的虛拟服务器使用的内部网络中，把用虛拟服务器的数除重复的内部网络的频带的值作为有效频带，为了使该有效频带成为最 大值，向上述新的虛拟服务器分配处理器和存储器以及1/0器件。
13. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述物理硬件信息取得单元分别求出使上述处理器、存储器和I/O器件以及上述硬件动作的组件的耗电，上述分配处理单元，在上述资源的分配方针为使耗电优先的情况 下，向上述新的虚拟服务器分配处理器、存储器以及i/o器件，以 使已经分配的虚拟服务器的处理器、存储器和I/O器件以及组件的 耗电、与有上述生成请求的新的虚拟服务器使用的处理器、存储器和 I/O器件以及组件的耗电的总和成为最小。
14. 根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述虚拟机器监视器还具备通知单元，向上述虚拟服务器通知对上述虚拟服务器分配的处理 器和存储器以及1/0器件的物理位置信息。
15.根据权利要求14所述的多处理器系统，其特征在于 上述通知单元对上述虛拟服务器，变换成以ACPI为基准的物理 位置信息后通知。
16.根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述接受单元接受第2虛拟服务器的生成请求， 上述分配处理单元，保存对上述虛拟服务器已经分配的处理器、 存储器以及I/0器件的物理位置信息，从包含在上述第2虛拟服务 器的生成请求中的处理器数、存储量以及I/0器件的信息和资源分 配方针，基于能够在上述多处理器上分配的处理器、存储器以及1/ O器件的位置信息，向该第2虛拟服务器分配上述能利用的I/O器 件和处理器以及存储器，基于上述分配完毕的虚拟服务器的资源的分 配方针，再次配置该虚拟服务器的处理器和存储器。
17.根据权利要求6所述的多处理器系统，其特征在于 上述分配处理单元向一个虛拟服务器分配上述一个1/0器件。
全文摘要
在有I/O器件的专有分配功能的虚拟机器监视器上，具有取得I/O器件的物理位置信息的接口，使用所取得的物理位置信息，根据所指定的方针，优化对虚拟服务器的资源的分配，虚拟机器监视器具备对宾OS所请求的I/O器件、CPU数、存储量，根据所提供的方针(在资源分配中决定优先进行哪一种分配的参数)分配资源的接口，另外，在虚拟机器监视器中具备把虚机器监视器分配的资源的物理位置信息适当变换后通知给宾OS的接口。
文档编号G06F13/10GK101446928SQ20081021064
公开日2009年6月3日 申请日期2008年8月13日 优先权日2007年11月28日
发明者上原敬太郎, 对马雄次 申请人:株式会社日立制作所