异构CPU的计算核虚拟化方法技术

本发明专利技术公开了一种异构CPU的计算核虚拟化方法，包括以下步骤：宿主机核心启动后，宿主机核心会完成计算核资源的扫描并建立可用计算核资源位图，此计算核资源为计算核的数目以及计算核可访问内存空间；虚拟机管理模块依照虚拟机硬件配置，申请资源，并创建虚拟机CPU线程，具体步骤如下：虚拟机内计算核的初始化，以及虚拟机穿透访问计算核资源配置；虚拟机CPU线程开始运行虚拟机核心，虚拟机核心向虚拟机管理驱动模块申请对计算核进行初始化；驱动模块调用宿主机核心计算核初始化接口，完成计算核的初始化，同时将该计算核资源对应的IO地址设置为穿透读写。本发明专利技术实现了虚拟机对计算核资源的管理和使用，不同计算核间相互不冲突，减少了管理的复杂性，保证了计算核资源管理和使用的正确性和高效性。

【技术实现步骤摘要】
异构CPU的计算核虚拟化方法
本专利技术属于计算机
，尤其涉及一种异构CPU的计算核虚拟化方法。
技术介绍
虚拟化技术在云计算和集群服务中的作用越来越重要，超级计算机的虚拟化重点在于扩展应用的多元性，但是同时要保证足够的计算能力，因此虚拟机必须能够正确且高效的管理和使用计算核的计算能力。异构CPU物理结构和使用逻辑上，管控核和计算核是绑定的，运行时它们密切相关。这使得计算核的虚拟化更加复杂，现有技术很难覆盖这种需求。现阶段没有一个完整的对异构CPU的计算核进行虚拟化的方案。通用的虚拟机化技术包括CPU的虚拟化和设备的虚拟化。其中CPU的虚拟化需要物理CPU支持完整的线程切换模型，计算核不具备这个功能，因此不适用。普通设备的虚拟化方案中，无需将设备同物理核之间进行绑定，而且各种通用设备的虚拟化架构方案无法覆盖所有计算核使用和控制接口，也无法有效针对异构CPU的计算核进行资源划分。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种异构CPU的计算核虚拟化方法，该计算核虚拟化方法解决了通用CPU虚拟化和设备虚拟化技术在异构CPU的计算核虚拟化中无法适配的问题，实现了虚拟机对计算核资源的管理和使用，不同计算核间相互不冲突，减少了管理的复杂性，保证了计算核资源管理和使用的正确性和高效性。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种异构CPU的计算核虚拟化方法，所述计算核虚拟化方法基于管控核、计算核、宿主机核心、虚拟机核心和KVM管理模块，所述管控核负责给宿主机核心提供宿主机核心运行必要的指令译码执行，各类中断和异常等，同时管控核在物理上提供对计算核控制通路，可以向计算核发送控制信号，所述计算核负责提供计算能力；所述宿主机核心负责探测和整合硬件资源，且接收虚拟机管理模块的资源查询请求，所述硬件资源包括可用的管控核和计算核资源，向虚拟机管理模块提供硬件资源查询和占用功能接口；所述虚拟机核心为运行于虚拟机CPU线程之上操作系统内核，用于整合计算核资源并对其进行初始化操作，计算核的初始化为通过写IO寄存器配置计算核硬件功能可用；所述虚拟机管理模块完成管控核虚拟机CPU线程的创建，并且将线程同物理核进行绑定，保证虚拟机核心穿透直接访问计算核资源的功能的正确性，同时向虚拟机核心提供查询不同虚拟机独占的硬件资源的接口；所述虚拟机核心调用虚拟机管理模块的资源查询接口获取本虚拟机分配的硬件资源，并且提供完整的计算核管控软件接口，在宿主机内核层对计算核资源进行抽象，建立可用计算核资源位图，宿主机核心根据该位图分配计算核资源，并更新位图状态，虚拟机核心直接通过IO或者内存对计算核资源进行控制；所述计算核虚拟化方法包括以下步骤：S1、宿主机核心启动后，宿主机核心会完成计算核资源的扫描并建立可用计算核资源位图，此计算核资源为计算核的数目以及计算核可访问内存空间；S2、虚拟机管理模块依照虚拟机硬件配置，申请资源，并创建虚拟机CPU线程，具体步骤如下：S2-1、用户模块接受虚拟机硬件配置，通过系统调用向驱动模块提出资源申请请求；S2-2、驱动模块向宿主机核心发起硬件资源查询，宿主机核心已经S1中建立的资源位图进行判定，如果资源不可用，则返回错误；否则进入下一步；S2-3、驱动模块通知宿主机核心更新资源位图，将其申请的资源设置为占用状态；将结果返回给用户模块；S2-4、用户模块根据资源申请的计算核资源所在的核组创建虚拟机CPU线程，并设置虚拟机CPU线程同对应物理核组绑定运行；S3、虚拟机内计算核的初始化，以及虚拟机穿透访问计算核资源配置；S3-1、虚拟机CPU线程开始运行虚拟机核心，虚拟机核心向虚拟机管理驱动模块申请对计算核进行初始化；S3-2、驱动模块调用宿主机核心计算核初始化接口，完成计算核的初始化，同时将该计算核资源对应的IO地址设置为穿透读写。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术异构CPU的计算核虚拟化方法，其解决了通用CPU虚拟化和设备虚拟化技术在异构CPU的计算核虚拟化中无法适配的问题，实现了虚拟机对计算核资源的管理和使用，不同计算核间相互不冲突，减少了管理的复杂性，保证了计算核资源管理和使用的正确性和高效性。附图说明附图1为本专利技术计算核虚拟化运行状态示意图；附图2为本专利技术计算核虚拟化方法的流程图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例：一种异构CPU的计算核虚拟化方法，所述计算核虚拟化方法基于管控核、计算核、宿主机核心、虚拟机核心和KVM管理模块，所述管控核负责给宿主机核心提供宿主机核心运行必要的指令译码执行，各类中断和异常等，同时管控核在物理上提供对计算核控制通路，可以向计算核发送控制信号，负责操作系统运行和计算核的运行，所述计算核负责提供计算能力；所述宿主机核心负责探测和整合硬件资源，且接收虚拟机管理模块的资源查询请求，所述硬件资源包括可用的管控核和计算核资源，向虚拟机管理模块提供硬件资源查询和占用功能接口；所述虚拟机核心为运行于虚拟机CPU线程之上操作系统内核，用于整合计算核资源并对其进行初始化操作，计算核的初始化为通过写IO寄存器配置计算核硬件功能可用；所述虚拟机管理模块完成管控核虚拟机CPU线程的创建，并且将线程同物理核进行绑定，保证虚拟机核心穿透直接访问计算核资源的功能的正确性，同时向虚拟机核心提供查询不同虚拟机独占的硬件资源的接口；所述虚拟机核心调用虚拟机管理模块的资源查询接口获取本虚拟机分配的硬件资源，并且提供完整的计算核管控软件接口，在宿主机内核层对计算核资源进行抽象，建立可用计算核资源位图，宿主机核心根据该位图分配计算核资源，并更新位图状态，使得不同虚拟机使用独立的计算核资源，保证不出现对计算核的越权访问，虚拟机核心直接通过IO或者内存对计算核资源进行控制；所述计算核虚拟化方法包括以下步骤：S1、宿主机核心启动后，宿主机核心会完成计算核资源的扫描并建立可用计算核资源位图，此计算核资源为计算核的数目以及计算核可访问内存空间；S2、虚拟机管理模块依照虚拟机硬件配置，申请资源，并创建虚拟机CPU线程，具体步骤如下：S2-1、用户模块接受虚拟机硬件配置，通过系统调用向驱动模块提出资源申请请求；S2-2、驱动模块向宿主机核心发起硬件资源查询，宿主机核心已经S1中建立的资源位图进行判定，如果资源不可用，则返回错误；否则进入下一步；S2-3、驱动模块通知宿主机核心更新资源位图，将其申请的资源设置为占用状态；将结果返回给用户模块；S2-4、用户模块根据资源申请的计算核资源所在的核组创建虚拟机CPU线程，并设置虚拟机CPU线程同对应物理核组绑定运行；S3、虚拟机内计算核的初始化，以及虚拟机穿透访问计算核资源配置。S3-1、虚拟机CPU线程开始运行虚拟机核心，虚拟机核心向虚拟机管理驱动模块申请对计算核进行初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构CPU的计算核虚拟化方法，其特征在于：所述计算核虚拟化方法基于管控核、计算核、宿主机核心、虚拟机核心和KVM管理模块，所述管控核负责给宿主机核心提供宿主机核心运行必要的指令译码执行，各类中断和异常，同时管控核在物理上提供对计算核控制通路，可以向计算核发送控制信号，所述计算核负责提供计算能力；/n所述宿主机核心负责探测和整合硬件资源，且接收虚拟机管理模块的资源查询请求，所述硬件资源包括可用的管控核和计算核资源，向虚拟机管理模块提供硬件资源查询和占用功能接口；/n所述虚拟机核心为运行于虚拟机CPU线程之上操作系统内核，用于整合计算核资源并对其进行初始化操作，计算核的初始化为通过写IO寄存器配置计算核硬件功能可用；/n所述虚拟机管理模块完成管控核虚拟机CPU线程的创建，并且将线程同物理核进行绑定，保证虚拟机核心穿透直接访问计算核资源的功能的正确性，同时向虚拟机核心提供查询不同虚拟机独占的硬件资源的接口；/n所述虚拟机核心调用虚拟机管理模块的资源查询接口获取本虚拟机分配的硬件资源，并且提供完整的计算核管控软件接口，在宿主机内核层对计算核资源进行抽象，建立可用计算核资源位图，宿主机核心根据该位图分配计算核资源，并更新位图状态，虚拟机核心直接通过IO或者内存对计算核资源进行控制；/n所述计算核虚拟化方法包括以下步骤：/nS1、宿主机核心启动后，宿主机核心会完成计算核资源的扫描并建立可用计算核资源位图，此计算核资源为计算核的数目以及计算核可访问内存空间；/nS2、虚拟机管理模块依照虚拟机硬件配置，申请资源，并创建虚拟机CPU线程，具体步骤如下：/nS2-1、用户模块接受虚拟机硬件配置，通过系统调用向驱动模块提出资源申请请求；/nS2-2、驱动模块向宿主机核心发起硬件资源查询，宿主机核心已经S1中建立的资源位图进行判定，如果资源不可用，则返回错误；否则进入下一步；/nS2-3、驱动模块通知宿主机核心更新资源位图，将其申请的资源设置为占用状态；将结果返回给用户模块；/nS2-4、用户模块根据资源申请的计算核资源所在的核组创建虚拟机CPU线程，并设置虚拟机CPU线程同对应物理核组绑定运行；/nS3、虚拟机内计算核的初始化，以及虚拟机穿透访问计算核资源配置；/nS3-1、虚拟机CPU线程开始运行虚拟机核心，虚拟机核心向虚拟机管理驱动模块申请对计算核进行初始化；/nS3-2、驱动模块调用宿主机核心计算核初始化接口，完成计算核的初始化，同时将该计算核资源对应的IO地址设置为穿透读写。/n...

【技术特征摘要】
1.一种异构CPU的计算核虚拟化方法，其特征在于：所述计算核虚拟化方法基于管控核、计算核、宿主机核心、虚拟机核心和KVM管理模块，所述管控核负责给宿主机核心提供宿主机核心运行必要的指令译码执行，各类中断和异常，同时管控核在物理上提供对计算核控制通路，可以向计算核发送控制信号，所述计算核负责提供计算能力；
所述宿主机核心负责探测和整合硬件资源，且接收虚拟机管理模块的资源查询请求，所述硬件资源包括可用的管控核和计算核资源，向虚拟机管理模块提供硬件资源查询和占用功能接口；
所述虚拟机核心为运行于虚拟机CPU线程之上操作系统内核，用于整合计算核资源并对其进行初始化操作，计算核的初始化为通过写IO寄存器配置计算核硬件功能可用；
所述虚拟机管理模块完成管控核虚拟机CPU线程的创建，并且将线程同物理核进行绑定，保证虚拟机核心穿透直接访问计算核资源的功能的正确性，同时向虚拟机核心提供查询不同虚拟机独占的硬件资源的接口；
所述虚拟机核心调用虚拟机管理模块的资源查询接口获取本虚拟机分配的硬件资源，并且提供完整的计算核管控软件接口，在宿主机内核层对计算核资源进行抽象，建立可用计算核资源位图，宿主机核心根据该位图分配计算核资源，并更新位图状态，虚拟机核心直接通过I...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海南，王星焱，黄高阳，郑岩，刘松，邹通，
申请(专利权)人：无锡江南计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32