一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法及系统，涉及ARM硬件架构的虚拟化技术领域，该方法包括：虚拟中断采集步骤：将虚拟机的中断请求送入对应的虚拟中断控制器中的寄存器；虚拟中断注入步骤：虚拟中断控制器采集到虚拟中断请求，将按照VMM排定的优先级，将虚拟中断逐一注入到对应的vCPU中。本发明专利技术能够满足嵌入式操作系统的实时性需求，具有良好的通用性，且适用于嵌入式多核系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及ARM硬件架构的虚拟化
，具体地，涉及一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法及系统。

技术介绍

[0002]ARM硬件架构中对中断的处理流程为：由中断控制器GIC汇集硬中断产生的中断信号或者由指令直接给出软中断的中断信号，然后通知CPU；CPU保存当前程序的运行环境，然后调用中断服务程序来处理该中断；中断服务程序通过读取相关寄存器识别出中断类型，接着执行相应的处理；中断请求执行完毕后，将通过读写相关中断控制寄存器清除中断；最后恢复被中断程序的执行环境，继续执行被中断的程序。
[0003]为了支持在同一个嵌入式硬件平台上同时运行多个隔离的执行环境，需要在原有的架构基础上，添加一个虚拟机管理器VMM的中间层，由VMM作为系统软件直接管理所有的硬件设备，多个隔离的执行环境通过调用VMM提供的服务接口运行在VMM之上。在添加虚拟机管理器VMM之后，为了不影响应用执行环境内客户操作系统对中断响应过程，需要VMM对中断进行虚拟化处理，主要涉及虚拟中断采集与虚拟中断注入，对于中断的处理则交由虚拟机的客户操作系统进行实现。
[0004]由于嵌入式领域的独特性，将虚拟化技术应用到嵌入式领域内，通常采用基于微内核设计模式的VMM。现有的基于微内核设计模式的虚拟化方案有Xen，但是Xen为了降低设计的复杂性，将大部分硬件设备都移交给Linux根域进行管控，对于中断虚拟化的处理也需要VMM和根域共同完成，这种处理流程不仅复杂而且低效。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法及系统，能够满足嵌入式操作系统的实时性需求，具有良好的通用性，且适用于嵌入式多核系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法及系统，所述方案如下：
[0007]第一方面，提供了一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法，所述方法包括：
[0008]虚拟中断采集步骤：将虚拟机的中断请求送入对应的虚拟中断控制器中的寄存器；
[0009]虚拟中断注入步骤：虚拟中断控制器采集到虚拟中断请求，将按照VMM排定的优先级，将虚拟中断逐一注入到对应的vCPU中。
[0010]优选的，所述虚拟中断采集步骤包括：
[0011]VMM在收到中断请求后，首先将中断类型修改为HYP_IRQ，接着VMM将会把该HYP_IRQ发送给对应的虚拟机；
[0012]虚拟机在收到HYP_IRQ时，需要判断该中断是不是该虚拟机所拥有的：
[0013]若是，接着将中断发送给对应的虚拟中断控制器；
[0014]若不是，该虚拟机所拥有的中断，则不需要任何处理。
[0015]优选的，所述虚拟中断注入步骤包括：
[0016]当某个vCPU被调度到重新获得物理CPU的使用权时，就按照虚拟机内客户操作系统的中断服务处理流程进行中断处理。
[0017]优选的，所述虚拟中断注入步骤包括：
[0018]虚拟时钟设备vTimer所产生的时钟IRQ中断：
[0019]步骤2
‑
1：虚拟机正常执行，此时虚拟时钟设备vTimer发出时钟IRQ中断；
[0020]步骤2
‑
2：触发时钟IRQ中断将会使虚拟机退出，并交由位于VMM内核态中vbar_el2所对应中断处理函数进行中断处理，依据中断处理函数，VMM内核态的vCPU管理模块分析虚拟机退出原因，接着会切换到VMM用户态的vCPU管理模块；
[0021]步骤2
‑
3：返回VMM用户态vCPU管理模块，会再一次触发时钟IRQ中断，触发IRQ中断将会进入到宿主机的vbar_el1所对应中断处理函数进行中断处理；
[0022]步骤2
‑
4：vbar_el1所对应中断处理函数将根据请求的中断号，进行相应的中断处理；
[0023]步骤2
‑
5：中断请求完毕后，将HYP_IRQ中断发送到VMM用户态vCPU管理模块进行逻辑处理；
[0024]步骤2
‑
6：VMM用户态vCPU管理模块根据VMM内核态vCPU管理模块返回的HYP_IRQ中断信息，调用VMM内核态所提供的服务，获取HYP_IRQ中断号，并将该中断号注入到对应的vCPU内；
[0025]步骤2
‑
7：中断注入之后，VMM用户态vCPU管理模块将会调用VMM内核态服务重新运行被中断的虚拟机的vCPU。
[0026]优选的，所述步骤2
‑
5具体包括：
[0027]中断请求完毕后，VMM用户态vCPU管理模块接着进行后续RERUN处理；
[0028]RERUN处理结束后，进入到VMM内核态vCPU管理模块，VMM内核态vCPU管理模块将虚拟机退出原因修改为HYP_IRQ中断所导致的，因此会将HYP_IRQ中断发送到VMM用户态vCPU管理模块进行逻辑处理。
[0029]第二方面，提供了一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理系统，所述系统包括：
[0030]虚拟中断采集模块：将虚拟机的中断请求送入对应的虚拟中断控制器中的寄存器；
[0031]虚拟中断注入模块：虚拟中断控制器采集到虚拟中断请求，将按照VMM排定的优先级，将虚拟中断逐一注入到对应的vCPU中。
[0032]优选的，所述虚拟中断采集模块包括：
[0033]VMM在收到中断请求后，首先将中断类型修改为HYP_IRQ，接着VMM将会把该HYP_IRQ发送给对应的虚拟机；
[0034]虚拟机在收到HYP_IRQ时，需要判断该中断是不是该虚拟机所拥有的：
[0035]若是，接着将中断发送给对应的虚拟中断控制器；
[0036]若不是，该虚拟机所拥有的中断，则不需要任何处理。
[0037]优选的，所述虚拟中断注入模块包括：
[0038]当某个vCPU被调度到重新获得物理CPU的使用权时，就按照虚拟机内客户操作系统的中断服务处理流程进行中断处理。
[0039]优选的，所述虚拟中断注入模块包括：
[0040]虚拟时钟设备vTimer所产生的时钟IRQ中断：
[0041]模块2
‑
1：虚拟机正常执行，此时虚拟时钟设备vTimer发出时钟IRQ中断；
[0042]模块2
‑
2：触发时钟IRQ中断将会使虚拟机退出，并交由位于VMM内核态中vbar_el2所对应中断处理函数进行中断处理，依据中断处理函数，VMM内核态的vCPU管理模块分析虚拟机退出原因，接着会切换到VMM用户态的vCPU管理模块；
[0043]模块2
‑
3：返回VMM用户态vCPU管理模块，会再一次触发时钟IRQ中断，触发IRQ中断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向ARM架构虚拟化领域的中断虚拟化处理方法，其特征在于，所述方法包括：虚拟中断采集步骤：将虚拟机的中断请求送入对应的虚拟中断控制器中的寄存器；虚拟中断注入步骤：虚拟中断控制器采集到虚拟中断请求，将按照VMM排定的优先级，将虚拟中断逐一注入到对应的vCPU中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟中断采集步骤包括：步骤1
‑
1：VMM在收到中断请求后，首先将中断类型修改为HYP_IRQ，接着VMM将会把该HYP_IRQ发送给对应的虚拟机；步骤1
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2：虚拟机在收到HYP_IRQ时，需要判断该中断是不是该虚拟机所拥有的：若是，接着将中断发送给对应的虚拟中断控制器；若不是，该虚拟机所拥有的中断，则不需要任何处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟中断注入步骤包括：当某个vCPU被调度到重新获得物理CPU的使用权时，就按照虚拟机内客户操作系统的中断服务处理流程进行中断处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟中断注入步骤包括：虚拟时钟设备vTimer所产生的时钟IRQ中断：步骤2
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1：虚拟机正常执行，此时虚拟时钟设备vTimer发出时钟IRQ中断；步骤2
‑
2：触发时钟IRQ中断将会使虚拟机退出，并交由位于VMM内核态中vbar_el2所对应中断处理函数进行中断处理，依据中断处理函数，VMM内核态的vCPU管理模块分析虚拟机退出原因，接着会切换到VMM用户态的vCPU管理模块；步骤2
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3：返回VMM用户态vCPU管理模块，会再一次触发时钟IRQ中断，触发IRQ中断将会进入到宿主机的vbar_el1所对应中断处理函数进行中断处理；步骤2
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4：vbar_el1所对应中断处理函数将根据请求的中断号，进行相应的中断处理；步骤2
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5：中断请求完毕后，将HYP_IRQ中断发送到VMM用户态vCPU管理模块进行逻辑处理；步骤2
‑
6：VMM用户态vCPU管理模块根据VMM内核态vCPU管理模块返回的HYP_IRQ中断信息，调用VMM内核态所提供的服务，获取HYP_IRQ中断号，并将该中断号注入到对应的vCPU内；步骤2
‑
7：中断注入之后，VMM用户态vCPU管理模块将会调用VMM内核态服务重新运行被中断的虚拟机的vCPU。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2
‑
5具体包括：步骤2
‑5‑
1：中断请求完毕后，VMM用户态vCPU管理模块接着进行后续RERUN处理；步骤2
‑5‑
2：RERUN处理结束后，进入到VMM内核态vCPU管理模块，VMM内核态vCPU管理模块将虚拟机退出原因修改为HYP_IRQ中断所导致的，因...

【专利技术属性】
技术研发人员：左龙，王涵，杨沧海，夏卫，
申请(专利权)人：华东计算技术研究所中国电子科技集团公司第三十二研究所，
类型：发明
国别省市：