一种内核虚拟机组织架构模式的实现方法

摘要

本发明主要是涉及内核虚拟机架构及其优化技术，以内核虚拟机为基础，对其软件结构进行优化，以达到降低虚拟机占用的主机资源，及提供更加高效的虚拟机运行方式的目的。尤其是为每个虚拟机进程创建的VPCS结构，为实现物理资源与逻辑资源的直接映射提供了良好的接口。同时因为硬件虚拟化技术需要硬件技术支持，而当前各大数据中心、公司所拥有的服务器中仍有很大一部分不支持硬件虚拟化技术，采用这种技术可以使虚拟化技术在这部分计算资源上发挥更大作用。因此，本发明具有良好的应用前景。

主权项

一种内核虚拟机组织架构模式的实现方法，包括如下步骤：(一)、创建对应的虚拟机状态记录数据结构：步骤1：在虚拟机启动时，构建一个特定的struct架构VPCS，用于记录虚拟机的虚拟设备与底层物理资源的对应关系；步骤2：VPCS数据结构用于记录虚拟机中的各种逻辑部件与真实的物理器件之间的映射关系，并设置相应的数据缓冲区；步骤3：虚拟机启动后，VPCS结构常驻内存；步骤4：在执行用户态指令时，依照原有KVM运行模式执行指令；步骤5：在执行需要内核态执行的指令时，虚拟机进程挂起，Linux操作系统调度KVM进行处理，并将所需处理结果直接送至虚拟机进程地址空间相应位置，继续调度虚拟机进程运行；步骤6：在执行块型I/O操作时，通过VPCS结构中的设备映射关系直接将虚拟机内存空间与物理机内存空间进行映射，并进行相应数据传输操作；步骤7：在执行键盘或鼠标等低频率中断操作时，依照中断模拟的方法进行设备映射，保证在虚拟机进程活动时，鼠标、键盘产生的中断被处理后直接反映在虚拟机进程的地址空间中；步骤8：在执行网络I/O等高频率中断操作时，为每块网络设备开辟buffer，在buffer充满之后，一次性将其移入对应虚拟机进程的相应地址空间中；(二)、对内核虚拟机的运行模式进行修改步骤1：KVM作为内核模块，负责vCPU与vMemory的模拟，作为Daemon进程常驻Linux内核态；步骤2：QEMU作为I/O管理模块，运行在Linux用户态；步骤3：活动的虚拟机进程作为普通的Linux用户进程被Linux内核调度程序控制。步骤4：如果虚拟机进程需要Ring0级别权限，则更新VPCS，将控制权交给KVM；KVM调用QEMU处理I/O操作，或直接在内核态下执行特权指令。KVM按照自己所保持的VPCS链表中相应VPCS结构的映射关系，将结果直接写入某块物理内存，该块物理内存的地址由VPCS结构中描述的地址映射关系与虚拟机进程挂起前更新在VPCS中的逻辑地址空间共同决定。