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公開番号2025102848
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2025051079,2022554566
出願日2025-03-26,2021-03-15
発明の名称ハイパーバイザのホットリスタート
出願人マイクロソフトテクノロジーライセンシング,エルエルシー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G06F 11/20 20060101AFI20250701BHJP(計算;計数)
要約【課題】ゲストパーティションに対する最小限の動作不能時間を伴って実行中の第1のハイパーバイザを第2のハイパーバイザと置換することによるハイパーバイザのホットリスタートを実現する計算システムを提供する。
【解決手段】計算システムは、第1のハイパーバイザを実行し、1つ又は複数の仮想パーティションを作成し、ホットリスタート中にサービスパーティションを生成し、第2のハイパーバイザを初期設定し、第1のハイパーバイザのランタイム状態の少なくとも一部を、逆ハイパーコールを使用して第2のハイパーバイザに移行して同期し、同期後、第1のハイパーバイザを置換するために第2のハイパーバイザをサービスパーティションから仮想化解除する。仮想化解除は、過去に移行され同期されたランタイム状態を使用して第1のハイパーバイザから第2のハイパーバイザにハードウェア資源の制御を移すことを含む。
【選択図】図6A
特許請求の範囲【請求項１】
１つ又は複数のプロセッサと、
前記１つ又は複数のプロセッサによって実行されるとき、
１つ又は複数のゲストパーティションを作成する第１のハイパーバイザを実行すること、
サービスパーティションを作成すること、
前記第１のハイパーバイザの静的システム状態を用いて前記サービスパーティション内の第２のハイパーバイザを初期設定することであって、前記静的システム状態はほぼ全てのゲスト物理アドレスの計算システムの物理アドレスへのアイデンティティマッピングを少なくとも含む、初期設定すること、
前記第１のハイパーバイザのランタイム状態の少なくとも一部を前記第２のハイパーバイザと同期すること、及び
前記第１のハイパーバイザを置換するために前記第２のハイパーバイザを前記サービスパーティションから仮想化解除すること
を前記計算システムに行わせるように構成されるコンピュータ実行可能命令をその上に記憶している１つ又は複数のコンピュータ可読媒体と
を含む、計算システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記サービスパーティション内の前記第２のハイパーバイザを初期設定することが、前記計算システムの前記１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の特定の部分に対する読み出し専用の固有アクセスを付与することを更に含む、請求項１に記載の計算システム。
【請求項３】
前記ランタイム状態が（１）前記ゲストパーティションのゲスト物理メモリを前記計算システムのホスト物理メモリにマップする１つ又は複数の第２レベルメモリページテーブル、（２）１つ又は複数のページフレーム番号データベース、又は（３）ゲストパーティションに付加される物理装置のリスト及び前記物理装置のリストの割り当てのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の計算システム。
【請求項４】
前記１つ又は複数のゲストパーティションの少なくとも１つが特権親パーティションを含み、
前記親パーティションがホストオペレーティングシステム又は仮想化サービスモジュールを動作させ、
前記ホストオペレーティングシステム又は前記仮想化サービスモジュールが、前記第２のハイパーバイザの前記初期設定及び同期を調整するように構成されるオーケストレータを含み、
前記第１のハイパーバイザは前記第２のハイパーバイザから前記第１のハイパーバイザへの特定の要求を前記オーケストレータがインターセプトすることを可能にする、
請求項１に記載の計算システム。
【請求項５】
前記第２のハイパーバイザから前記第１のハイパーバイザへの要求を前記オーケストレータがインターセプトするとき、前記オーケストレータは前記第２のハイパーバイザに逆ハイパーコールを発行し、メモリページの一部を通信目的で前記第２のハイパーバイザと共用する、請求項４に記載の計算システム。
【請求項６】
前記第２のハイパーバイザを前記初期設定することが、
前記第２のハイパーバイザ用のローダブロックを前記第１のハイパーバイザによって生成することであって、前記ローダブロックは初期設定のための前記静的システム状態の少なくとも一部を記述する論理的構成体を含む、生成すること、
前記オーケストレータによって前記計算システムの１つ又は複数のシステム不変条件を得ること、
前記１つ又は複数のシステム不変条件を前記第２のハイパーバイザと共用すること、及び
前記１つ又は複数のシステム不変条件に基づいて前記第２のハイパーバイザを初期設定すること
を含む、請求項５に記載の計算システム。
【請求項７】
前記１つ又は複数のシステム不変条件が、前記計算システムの１つ又は複数のハードウェア資源によってサポートされる１つ又は複数の特徴を含む、請求項６に記載の計算システム。
【請求項８】
前記オーケストレータが、前記１つ又は複数の特徴を（１）前記第１のハイパーバイザからハイパーコールによって又は（２）ハードウェア資源から直接、のうちの少なくとも１つから得る、請求項７に記載の計算システム。
【請求項９】
前記オーケストレータが、ハードウェア機能を発見し又はクエリするバイナリインタフェースによって前記特徴の少なくとも１つを得る、請求項８に記載の計算システム。
【請求項１０】
前記１つ又は複数のシステム不変条件を前記第２のハイパーバイザと前記共用することが、
前記第１のハイパーバイザからの前記システム不変条件の少なくとも１つに対する要求を共用メモリ上でインターセプトすること、及び
前記共用メモリを介して前記第１のハイパーバイザに前記少なくとも１つの不変条件を伝送するために前記第２のハイパーバイザに逆ハイパーコールを発行すること
を含む、請求項８に記載の計算システム。

発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
背景
[0001] 計算における仮想化は、物理コンポーネントを論理オブジェクトへと抽象化することをしばしば指す。仮想マシン（ＶＭ）は、プロセッサ、メモリ、記憶域、及びネットワークの接続性を含むハードウェア資源を仮想化し、仮想化した資源をホストオペレーティングに示すことができる。ＶＭの仮想化のプロセスは（１）基礎を成す物理的ハードウェア内の実資源に仮想資源又は状態、例えばレジスタ、メモリ、又はファイルをマッピングすること、及び（２）仮想マシン命令及び／又はシステムコールによって指定されるアクション、例えば仮想マシンのアプリケーションバイナリインタフェース（ＡＢＩ）又は命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）インタフェースのエミュレーションを実行するために、機械命令及び／又はシステムコールを使用することの少なくとも２つの部分を含む。
続きを表示（約 3,300 文字）【０００２】
[0002] ハイパーバイザは、仮想マシンがその内部で動作する環境（即ち仮想化されたハードウェアパーティション）を提供するソフトウェア層である。ハイパーバイザは、物理的なハードウェア計算システム上の物理資源とＶＭとの間に位置する。ハイパーバイザなしでは、オペレーティングシステムが自らの下にあるハードウェアと直接通信し、即ちディスクオペレーションがディスクサブシステムに直接行き、メモリ呼び出しが物理メモリから直接フェッチされる。複数のＶＭの複数のオペレーティングシステムが単一のマシン上で同時に実行されている場合、複数のＶＭによる共用ハードウェアの同時制御を防ぐようにハイパーバイザが各ＶＭと共用ハードウェアとの間の対話を管理する。
【０００３】
[0003] ハイパーバイザが（例えばソフトウェアのアップグレードにより）リセット又はリスタートする場合、ハイパーバイザ上で実行されている全てのＶＭが中断（例えばリスタート、一時停止等）され、そのことは作業負荷及びＶＭ上で動作しているサービスに著しく影響を与え得る。
【０００４】
[0004] 本明細書で主張する内容は任意の不利点を解決する実施形態、又は上記のような環境内でのみ動作する実施形態に限定されない。むしろこの背景は、本明細書に記載する一部の実施形態を実践することができる或る例示的な技術分野を例示するために与えるに過ぎない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単な概要
[0005] この概要は、以下の詳細な説明の中で更に説明する一連の概念を単純化した形で紹介するために提供する。この概要は、特許請求の範囲に記載する内容の重要な特徴又は本質的な特徴を識別することも、特許請求の範囲に記載する内容の範囲を決定する際の助けとして使用されることも意図しない。
【０００６】
[0006] 本明細書に記載する実施形態は、現在実行されているゲストパーティションへの干渉が殆どない状態で第１のハイパーバイザを第２のハイパーバイザと置換するハイパーバイザのホットリスタートに関する。本明細書に記載する実施形態は計算システムにおいて実装される。まず、計算システムが計算システム上で第１のハイパーバイザを実行する。第１のハイパーバイザは１つ又は複数のゲストパーティションを作成するように構成される。ハイパーバイザのソフトリスタート中にサービスパーティションが作成される。第２のハイパーバイザがサービスパーティション内で初期設定される。サービスパーティションは、そのゲスト物理アドレス（ＧＰＡ）空間とホスト物理アドレス（ＨＰＡ）空間との間のアイデンティティマッピングと共に作成される。任意選択的に、サービスパーティションはその初期設定を促進するために従来のパーティション／仮想マシンを超える追加の特権を与えられ得る。プラットフォームのブート及びセキュリティ要件を満たすことができる如何なる実行環境もサービスパーティションを作成し及び／又は初期設定することができる。例えば第１のハイパーバイザ等の計算システムの高信頼計算処理機構（ＴＣＢ）内のコンポーネントが、第２のハイパーバイザを作成又は初期設定するタスクを課され得る。初期設定中、第１のハイパーバイザの状態の少なくとも一部が第２のハイパーバイザに初期設定される。第１のハイパーバイザの状態は、これだけに限定されないが（１）静的システム状態、（２）動的システム状態、及び（３）論理的ソフトウェア状態を含む。静的システム状態は、これだけに限定されないが第１のハイパーバイザのシステムトポロジ、メモリマップ、及びメモリレイアウトを含む。動的システム状態は、これだけに限定されないが汎用レジスタ、モード制御レジスタを含むゲストから見えるハードウェアアーキテクチャ状態を含む。動的システム状態は、これだけに限定されないが仮想中央処理装置（ＣＰＵ）の状態等のゲストＶＭの状態、第２レベルページテーブル（入れ子ページテーブルとしても知られる）、及び割り当てられたハードウェア装置（例えばネットワークカード）のリストを含む、仮想化命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）固有ハードウェア状態も含む。論理的ソフトウェア状態は、これだけに限定されないがページフレーム番号（ＰＦＮ）データベースを含む。動的システム状態及び論理的ソフトウェア状態はランタイム中に絶えず変化し得るので、これらの状態はランタイム状態とも呼ばれる。最後に、第１のハイパーバイザを置換するために第２のハイパーバイザがサービスパーティションから仮想化解除され、各ＶＭの状態が第２のハイパーバイザによって回復される。
【０００７】
[0007] 一部の実施形態では、１つ又は複数のゲストパーティションの少なくとも１つが特権親パーティションを含み、親パーティションは第２のハイパーバイザの初期設定及び同期を調整するように構成されるオーケストレータを含むホストオペレーティングシステムを動作させる。一部の実施形態では、第１のハイパーバイザは第２のハイパーバイザから受信される一定の要求（例えばハイパーコールインターセプト、レジスタインターセプト）をオーケストレータが登録すること及び完了することを可能にしてサポートする。（第２のハイパーバイザから第１のハイパーバイザに送信される）これらの要求はオーケストレータによってインターセプト（例えば登録及び完了）されるので、かかる要求は「インターセプト」とも呼ばれる。一部の実施形態では、インターセプトを受信することに応答し、関連する状態を移行するためにハイパーコールのアプリケーションバイナリインタフェース（ＡＢＩ）に従う第２のハイパーバイザにオーケストレータが「逆ハイパーコール」を発行する。ハイパーコールはゲストパーティションからハイパーバイザへの呼び出しであり、「逆ハイパーコール」は特権ソフトウェア又はハードウェアコンポーネント（例えばオーケストレータ）からサービスパーティション内の第２のハイパーバイザへの呼び出しである。一部の実施形態では、オーケストレータがメモリページの一部を通信目的（例えばハイパーコール、インターセプト、及び／又は逆ハイパーコール）で第１のハイパーバイザ及び第２のハイパーバイザと共用し得る。
【０００８】
[0008] 実施形態の例はハイパーバイザにサービス提供するための専用パーティション（例えばサービスパーティション）内で実装されるが、サービスの動作不能時間を減らし、より優れた動作可能時間及び継続性を提供するために仮想マシン内のデータ構造を事前に初期設定する及び／又はＶＭ／パーティション内のランタイム状態を移行／同期する全体的な技法は任意のＶＭのＯＳの任意の部分に使用され得る。
【０００９】
[0009] 更なる特徴及び利点が以下の説明に記載され、説明から部分的に明らかになり、又は本明細書の教示を実践することによって知られ得る。本発明の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲の中で具体的に指摘する器具及び組み合わせによって実現し得ることができる。本発明の特徴は以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになり、又は以下に記載する本発明を実践することによって知ることができる。
【００１０】
図面の簡単な説明
[0010] 上記に挙げた利点及び特徴並びに他の利点及び特徴を得ることができる方法を説明するために、上記で簡潔に記載した内容のより具体的な説明を添付図面に示す特定の実施形態を参照することによって行う。これらの図面は典型的な実施形態を示すに過ぎず、従って範囲を限定するものと見なすべきではないことを理解し、添付図面を用いて実施形態を更なる特定性及び詳細と共に記載し説明する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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