重定向物理設備控制器的中斷而提供多個虛擬設備控制器的製作方法

2023-08-02 09:30:01

專利名稱：重定向物理設備控制器的中斷而提供多個虛擬設備控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種裝置，包括 處理器； 物理設備控制器；以及 虛擬化邏輯，用於接收來自所述物理設備控制器的第一中斷，並作為響應，將來自多個虛擬設備控制器之一 的第二中斷發送至所述處理器。


附圖中舉例而非限制性地示出本發明。
圖1示出根據本發明一個實施例用於重定向中斷的設備。
圖2示出根據本發明一個實施例用於重定向中斷的方法。 圖3示出根據本發明一個實施例存儲用於重定向中斷的信息的條目。
具體實施例方式
如下所述，本發明能以用於重定向中斷的裝置或方法的形式實施。在本描述中，闡述了諸如組件和系統配置的眾多具體細節，以便可以更全面地理解本發明。但是，本領域技術人員將明白，沒有這些具體細節也可實現本發明。另外，沒有詳細示出一些熟知的結構、電路等，以免不必要地使本發明的描述晦澀難懂。 希望多個虛擬機可共享單個物理設備控制器，而無需VMM攔截涉及該設備控制器的所有事務，或無需將設備控制器重新設計成支持虛擬化。因此，本發明的實施例可用於重定向來自單個物理設備控制器的中斷，以使得物理設備控制器看起來就像是多個虛擬設備控制器一樣。 本發明的實施例的元件能以硬體、軟體、固件、或硬體、軟體或固件的任何組合的形式實現。術語"硬體"一般是指具有物理結構的元件，如電子、電磁、光、光電、機械、機電零件等。術語"軟體"一般是指邏輯結構、方法、過程、程序、例行程序、進程、算法、公式、表達式等。術語"固件"一般是指在硬體結構(如快閃記憶體或只讀存儲器)中實現或實施的邏輯結構、方法、過程、程序、例行程序、進程、算法、公式或表達式。固件的實例有微代碼、可寫控制存儲和微編程結構。 圖1示出根據本發明一個實施例可在其中重定向中斷的信息處理系統100。信息處理系統100包括裸平臺硬體110，它可以是能夠執行任何0S、 V匪或其它軟體的任何裝置。例如，裸平臺硬體110可以是個人計算機、大型計算機、可攜式計算機、手持設備、機頂盒、伺服器或任何其它計算系統的硬體。在此實施例中，裸平臺硬體110包括處理器120、晶片集130、系統存儲器140和設備控制器150。 處理器120可以是具有一個或多個執行核的任何組件，其中每個執行核可基於各種不同類型的處理器中的任何處理器，這些不同類型的處理器包括通用微處理器，例如
Intel Pentium 處理器系列、Itanium 處理器系列、Intel 公司的其它處理器系列中的處理器或另一公司的另一處理器；或數位訊號處理器或微控制器。儘管圖1隻示出一個
這樣的處理器120，但裸處理硬體110可包括任何數量的處理器，包括任何數量的多核處
理器，每個多核處理器具有任何數量的執行核；以及任何數量的多線程處理器，每個多線程處理器具有任何數量的線程。 晶片集130可以是支持存儲器操作、輸入/輸出操作、配置、控制、內部或外部接口、連接、或通信功能(例如，"膠合"邏輯和總線橋)和/或處理器120和/或系統100的任何類似功能的任何電路和邏輯組。晶片集130的各個元件可集合在單個晶片上、一對晶片上、散布在多個晶片中，和/或部分地、全部地、冗餘地、或根據分布式方法集成到包括處理器120在內的一個或多個處理器中。在此實施例中，晶片集130包括如下所述的根據本發明一個實施例用於重定向中斷的虛擬化邏輯132。在其它實施例中，虛擬化邏輯132可包含在系統100的其它地方。 系統存儲器140可包括其上可存儲諸如數據和/或指令的信息的任何介質，例如
靜態或動態隨機存取存儲器、基於半導體的只讀存儲器或閃速存儲器、磁或光碟存儲器、或
可由處理器120讀取的任何其它類型的介質、或這些介質的任何組合。 設備控制器150可表示任何類型的1/0、外圍設備或可作為中斷請求的來源的其
它設備的控制器，例如硬碟控制器、音頻控制器、網絡接口控制器、外圍總線控制器等。設備
控制器150可在離散組件中實施，或可包含在具有任何其它設備控制器的集成組件中。在
一個實施例中，設備控制器150可表示多功能1/0、外圍設備或其它設備控制器中的功能。設備控制器150可包括用於存儲配置信息的配置存儲設備152。 處理器120、晶片集130、系統存儲器140和設備控制器150可根據任何已知方法彼此耦合或相互通信，這些已知方法可以是例如直接法、或通過一種或多種並行、順序、流水線、異步、同步、有線、無線或其它總線或點對點連接或通信方式的間接法。例如，在此實施例中，晶片集130包括接口 131，接口 131用於通過任何這樣的連接或其它通信方式從設備控制器150接收信號、消息和/或諸如中斷請求的事務，或將信號、消息和/或事務傳送至設備控制器150和/或系統100中的任何其它代理或組件。類似地，設備控制器150包括接口 151，接口 151用於向和/或從晶片集130和/或系統100中的任何其它代理或組件傳送和/或接收信號、消息和/或事務。系統100還可包括任何數量的額外代理、組件或連接。 系統100還包括V匪160與VM 162和164。 V匪160可以是經安裝而可在裸平臺硬體110上運行或可供裸平臺硬體110訪問以向訪客呈現VM( S卩，裸平臺硬體110的抽象)或以其它方式創建VM、管理VM並在系統100內實現虛擬化策略的任何軟體、固件或硬體主機。在其它實施例中，主機可以是能夠控制裸平臺硬體110的任何V匪、管理程序、OS、或其它軟體、固件或硬體。訪客可以是任何OS、包括V匪160的另一實例在內的任何V匪、任何管理程序、或任何應用或其它軟體。 根據VM中呈現的處理器和平臺的體系結構，每個訪客預期能訪問裸平臺硬體110或由V匪160虛擬化的平臺的資源，例如處理器和平臺寄存器、存儲器和輸入/輸出設備。圖1示出兩個VM 162和164，可在每個VM上安裝訪客0S和任何數量的訪客應用。儘管圖1示出兩個VM，但在本發明的範圍內，可創建任何數量的VM，並且可以安裝任何數量的訪客OS和訪客應用以在每個VM上運行。 返回到晶片集130，虛擬化邏輯132可包括用於重定向來自物理設備控制器(如物理設備控制器150)的中斷的任何電路、邏輯或其它結構，如固件。晶片集130還包括如上所述的接口 131、配置存儲設備134和數據存儲設備136。配置存儲設備134和數據存儲設備136可包括其上可存儲信息的任何介質；例如，配置存儲設備134可包括可編程寄存器，而數據存儲設備136可包括靜態隨機存取存儲器。虛擬化邏輯132可從配置存儲設備134和/或數據存儲設備136讀取信息以及將信息寫入到配置存儲設備134和/或數據存儲設備136，以確定要捕獲哪些物理設備控制器的中斷、每個共享的物理設備控制器當前分配給哪個VM、要將所捕獲的每個VM的中斷重定向到哪裡等等，以及維持這樣的狀態。配置存儲設備134和數據存儲設備136可映射到處理器110的地址空間，以便可以利用它們來在虛擬化邏輯132與VM 162和164之間交換信息。 晶片集130可通過接口 131從設備控制器150接收中斷請求。在一個實施例中，可根據任何已知的信令協議通過輸入端子作為諸如水平或邊緣觸發中斷信號的信號接收中斷請求("管腳中斷")。在另一實施例中，可根據任何已知的消息、事務或其它通信協議作為諸如總線消息或點對點事務的消息接收中斷請求。例如，在設備控制器150通過外圍組件互連E鄧ress( "PCI-E鄧ress")總線耦合到晶片集130的實施例中，總線協議可包括消息信號中斷("MSI")，其中中斷消息可包括32位地址欄位和32位數據欄位。包括利用基於信號和消息的中斷請求的實施例在內的其它實施例也是可能的。 系統100可包括用於將中斷請求按優先級排序並將它們遞送給處理器120和/或
5系統100中的任何其它代理的一個或多個中斷控制器。在一個實施例中，處理器120包括本地中斷控制器122，晶片集130包括I/O中斷控制器138。 可將中斷請求引至處理器120以執行與設備控制器150相關聯的中斷處理程序。目標(intended)中斷處理程序可由中斷請求所傳達的信息(例如，MSI中的地址和/或數據欄位的內容)指示，或對於管腳中斷，預期的中斷處理程序可由輸入端子、管腳或信號路徑的身份(identity)指示。但是，為了支持設備控制器150的虛擬化，虛擬化邏輯132可捕獲中斷請求，即，虛擬化邏輯132攔截並修改要到處理器120的中斷消息或信號。
圖2示出根據本發明一個實施例可重定向中斷的方法200。在對圖2的方法實施例的描述中，可參照圖1中的系統實施例的元件，但是，本發明的方法實施例在這方面不受限制。 在方法200的方框210中，配置信息處理系統(如系統100)，使得將可以作為中斷請求的來源的每個物理設備控制器(如設備控制器150)與中斷處理程序相關聯。可將配置信息存儲在配置存儲設備152中，配置存儲設備152可以是例如MSI寄存器。
在包括MSI的實施例中，可通過例如虛擬化邏輯132來配置物理設備控制器150以利用它的MSI的地址欄位中的第一地址值和數據欄位中的第一數據值。根據由V匪160維持的系統存儲器的視圖，第一地址值可以是與本地中斷控制器122相關聯的地址。根據由VMM 160維持的系統存儲器的視圖，第一數據值可以是與設備控制器150的中斷處理程序相關聯的地址。 在包括管腳中斷的實施例中，可通過以下方法來配置物理設備控制器150 :硬接線或軟接線要由I/O中斷控制器138接收的該物理設備控制器150的中斷請求輸出，使得該中斷請求輸出可由虛擬化邏輯132攔截。例如，可將中斷請求輸出多路傳送至I/O中斷控制器134或虛擬化邏輯132。 I/O中斷控制器138可編程為使設備控制器150的中斷處理程序與來自設備控制器150的中斷請求輸出所連接到的輸入相關聯。
在方框212，將虛擬化邏輯132配置成捕獲來自設備控制器150的中斷請求。
在包括MSI的實施例中，虛擬化邏輯132可包括配置存儲設備134中的多個位置(location)，這些位置可用在晶片集130和設備控制器150之間的總線上捕獲的MSI事務的地址和數據值編程。例如，圖3示出配置存儲設備134中的條目300，條目300包括物理MSI地址欄位310、物理MSI數據欄位320、虛擬MSI地址欄位330和虛擬MSI數據欄位340。在此實施例中，可將第一地址值和第一數據值分別編程到物理MSI地址欄位310和物理MSI數據欄位320中。然後，如下文進一步描述的，可使用條目300來將虛擬設備控制器與物理設備控制器150相關聯。也可用第一地址和第一數據值來編程以條目300格式的額外條目，以將額外虛擬設備控制器與物理設備控制器150相關聯。 在包括管腳中斷的實施例中，可將中斷請求信號從可由本地中斷控制器138接收切換為可由虛擬化邏輯132接收。 在方框214，可將虛擬化邏輯132配置成使表示物理設備控制器150的虛擬設備控制器中的一個或多個虛擬設備控制器與一個或多個VM相關聯。 在利用MSI的實施例中，可用所捕獲的MSI事務的地址和數據值編程的配置存儲設備134中的位置可包括可用與VM相關聯的地址和數據值編程的額外的對應位置(例如，虛擬MSI地址欄位330和虛擬MSI數據欄位340)。例如，VM 152可能不能訪問所有系統存 儲器140;因此，VM 152的系統存儲器140視圖可能不同於V匪150的視圖。根據VM 152 的系統存儲器140視圖，與本地中斷控制器122相關聯的地址可能不是結合方框212描述 的第一地址值，而可能是第二地址，並且與設備控制器150的中斷處理程序相關聯的地址 可能不是第一數據值，而可能是第二數據值。因此，可用第二地址值編程虛擬MSI地址欄位 330，並用第二數據值編程虛擬MSI數據欄位340。 在利用管腳中斷的實施例中，虛擬化邏輯132可配置成代表對應於物理設備控制 器150的虛擬設備控制器將中斷請求發送至I/O中斷控制器138。配置存儲設備134或數 據存儲設備136可包括用於存儲來自物理設備控制器的中斷請求輸入與去往I/O中斷控制 器138的中斷請求輸出之間的映射的位置。 在方框220，物理設備控制器150通過例如發出MSI事務或通過斷言中斷信號而 做出第一中斷請求。在方框222，虛擬化邏輯132捕獲中斷請求。在方框224，虛擬化邏輯 132基於例如存儲在數據存儲設備136中的信息和/或通過輪詢物理設備控制器150來確 定要將第一中斷請求給哪個VM。在方框226，虛擬化邏輯132在數據存儲設備136的隊列、 緩衝器或其它位置中輸入第一中斷請求，使得VM可找到該請求以與虛擬化邏輯132交換信 息。 在方框230，虛擬化邏輯132將對應於但不同於方框220中的第一中斷請求的第 二中斷請求發送給處理器120。在一個實施例中，直到處理器120的控制權轉移到第一中 斷請求要到的那個VM時才發送第二中斷請求。該第二中斷請求可以是消息或信號的形式。 在它是消息的實施例中，消息中所包含的地址、數據和/或任何其它信息可以是對應於虛 擬設備控制器而非物理設備控制器的信息。例如，可在處理器120和晶片集130之間的總 線上發送MSI，其中地址欄位中的虛擬MSI地址欄位330是第二地址值，而數據欄位中的虛 擬MSI數據欄位340是第二數據值。在第二中斷請求是信號的實施例中，可將信號從虛擬 化邏輯132發送到I/O中斷控制器138，然後可將信號從I/O中斷控制器138發送至處理器 120。基於在方框214的描述中所論述的映射，從虛擬化邏輯132發送的信號可以是對應於 虛擬設備控制器而非物理設備控制器150的信號。在任一實施例中，V匪160都可以不知道 信息對應的是虛擬設備控制器而非物理設備控制器，因為虛擬化是通過虛擬化邏輯132而 非V匪160執行的。 在方框240，處理器120接收第二中斷請求，獲取至中斷處理程序的向量，並開始 在目標VM中執行中斷處理程序。在方框242， VM可通過數據存儲設備136與虛擬化邏輯 132交換信息。 在本發明的範圍內，可在省略所示方框、增加額外方框、或重排、省略或添加額外 方框的組合的情況下執行方法200。諸如226和230的一些方框可並行執行。
可在從創建到模擬到製作的各種階段中設計根據本發明實施例設計的任何組件 或組件的部分。表示設計的數據可用多種方式來表示該設計。首先，如同在模擬中有用一 樣，可利用硬體描述語言或另一功能描述語言來表示硬體。另外或作為替代，可在設計過程 的某些階段製作具有邏輯和/或電晶體門的電路級模型。此外，在某個階段，大多數設計達 到可用表示各種設備的物理布局的數據來對其建模的程度。在利用常規半導體製造技術的 情況下，表示設備布局模型的數據可以是指定用於製造集成電路的掩膜的不同掩膜層上各種特徵存在與否的數據。 在設計的任何表示中，可將數據存儲在任何形式的機器可讀介質中。經調製或以 其它方式生成以傳送這樣的信息的光或電波、存儲器、或諸如盤的磁或光存儲介質都可作 為機器可讀介質。任何這些介質都可"攜帶"或"指示"本發明的實施例中所用的設計或其 它信息。當傳送指示或攜帶這些信息的電載波時，在執行電信號的複製、緩衝或再傳送的程 度，進行新的複製。因此，通信提供商或網絡提供商的這些動作可構成對實施本發明技術的 諸如載波的製品進行複製。 因此，公開了用於重定向中斷的裝置、方法和系統。儘管描述並在附圖中示出了某 些實施例，但應理解，這些實施例只是說明而非限制廣泛的發明，並且本發明不限於所示和 所描述的特定構造和布置，在研讀本公開後，本領域技術人員可聯想到各種其它修改。在諸 如此類的技術領域中，發展迅速且不易預知進一步的進展，在不背離本公開的原理或隨附 權利要求的範圍的情況下，在賦予技術發展的促進下，所公開的實施例可容易在布置和細 節方面做出修改。
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權利要求
一種裝置，包括處理器；物理設備控制器；以及虛擬化邏輯，用於接收來自所述物理設備控制器的第一中斷，並作為響應，將來自多個虛擬設備控制器之一的第二中斷發送至所述處理器。
全文摘要
本發明公開通過重定向來自物理設備控制器的中斷而提供多個虛擬設備控制器的裝置、方法和系統的實施例。在一個實施例中，裝置包括處理器、物理設備控制器和虛擬化邏輯。虛擬化邏輯用於接收來自物理設備控制器的第一中斷，並作為響應，將來自多個虛擬設備控制器之一的第二中斷發送至處理器。
文檔編號G06F9/455GK101777005SQ200910217299
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月25日 優先權日2008年12月31日
發明者M·塔貝特, R·納拉瓦迪, S·卡利納海利, Z·博金 申請人:英特爾公司