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JP2007514238A - 仮想ネットワークインターフェース - Google Patents

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Abstract

本システムは、ドライバを実行するインターフェースデバイス、及び仮想マシンを稼動させ、ドライバと仮想マシンとの間での通信を行う目的でコンフィギュアブルである仮想ネットワークインターフェースカードを稼動させる命令を実行するプロセッシングデバイスを含む。プロセッサは、仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする命令を実行する。

Description

本発明は、仮想ネットワークインターフェースカード(ＶＮＩＣ)のコンフィギュレーションに関する。
仮想マシン(ＶＭ)とは、ハードウェアプラットフォームをエミュレートし、「ゲスト」オペレーティングシステムを実行できる自己完結型オペレーティング環境である。ＶＭは基盤となるハードウェアプラットフォーム上で実行されるオペレーティングシステムである仮想マシンモニタ(ＶＭＭ)の「上層」で稼動する。ＶＭＭは多様な仮想デバイスを含み、仮想デバイスとは仮想ネットワークインターフェースカード(ＶＮＩＣ)等である。ＶＮＩＣはＶＭＭの一部として稼動し、ハードウェアプラットフォーム上のネットワークインターフェースカード(ＮＩＣ)と各種のＶＭとの間においてデータパケットのルーティングを行う。
ハードウェアプラットフォーム上でＶＭを実行するためのシステムのブロック図である。
図１の前記システム及び図３のプロセスが実行されるコンピュータの一例である。
図１のシステムにおいて、ＶＮＩＣをコンフィギュアするためのプロセスのフローチャートである。異なる図面における同様の参照番号は同様の要素を表す。
図１は、１つ以上のＶＭを実行できるシステム１０のアーキテクチャを示す。システム１０は、図２で示すようなハードウェアプラットフォーム１１を含む。
ハードウェアプラットフォーム１１は、パーソナルコンピュータ、サーバ、メインフレームコンピュータ、又は如何なるタイプのコンピュータ機器であってもよい。ハードウェアプラットフォーム１１は、マイクロプロセッサ、コントローラ、及び１つ以上のメモリデバイス１４等のプロセッシングデバイスを含む。メモリデバイス１４は、ＶＭＭ１６及びＶＭ１７(図１)を実行する目的でプロセッシングデバイス１２によって実行されるマシン実行可能命令１５を格納する。更に追加のＶＭＭ及びＶＭがシステム１０内に実装されてもよい。
各ＶＭは「シェル」を含み、シェル内で「ゲスト」オペレーティングシステムは実行される。ゲストオペレーティングシステムは、自分がＶＭＭ１６の上層で稼動していることを意識しない。ＶＭＭ１６はゲストオペレーティングシステムがまるでハードウェア上で稼動しているかのようにゲストオペレーティングシステムを動作させることができる。ＶＭＭ１６がこれを行う方法を以下に記載する。
ＮＩＣ２０は、ハードウェアプラットフォーム１１にインストールされ、ハードウェアプラットフォーム１１をネットワークに接続する拡張ボードである。ＮＩＣ２０は、如何なるタイプのネットワークインターフェースカードでもよい。例えば、ＮＩＣ２０はイーサネット（登録商標）接続をサポートするイーサネット（登録商標）ＮＩＣ、又はイーサネット（登録商標）及びハイパフォーマンスファーストイーサネット（登録商標）接続両方をサポートする１０／１００/１０００ＮＩＣであってもよい。ＮＩＣ２０はまた、ワイアレスネットワークをサポートしてもよい。ワイアレスネットワークは、配線を通す代わりに空中を通して信号を送るラジオ周波数(ＲＦ)技術を用いる。そのようなＮＩＣは、媒体を介しての送信、及び媒体からのデータの受信をする目的でデータを準備するといった有線環境上のＮＩＣと実質的に同一の機能を遂行する。
プロセッシングデバイス１２は、ＮＩＣ２０をＶＭＭ１６と通信させるＮＩＣドライバ２１を実行する。ＮＩＣドライバ２１は、ＮＩＣ２０とインターアクトするソフトウェアとＮＩＣ２０との間の仲介役として働く。特にＮＩＣドライバ２１は、ＮＩＣ２０上で稼動するソフトウェアモジュールに対してハイレベル・インターフェースとして働く。
ＶＭＭ１６は包括的仮想ＮＩＣ(ＧＶＮＩＣ)２２を含む。ＧＶＮＩＣ２２はＮＩＣ２０と多様なＶＭ(例えばＶＭ１７)との間でのデータパケットのルーティングを行う目的でコンフィギュアブルである。ＧＶＮＩＣ２２はハイレベル・アプリケーションプログラミングインターフェース(ＡＰＩ)を介してＮＩＣドライバ２１とインターフェースする。
ＧＶＮＩＣ２２はＮＩＣドライバ２１に関わるＡＰＩを用いること、及びＶＭ１７のゲストオペレーティングシステム上で実行されるＮＩＣドライバ２４をサポートすることに必要なコア機能を含んでいるという意味において「包括的」である。このコア機能は、一連の共通タスクを含んでおり、共通タスクは以下のことを含むがそれらには限定されない。ＧＶＮＩＣの周辺機器相互接続(ＰＣＩ)ヘッダへのゲストオペレーティングシステムアクセスを許す目的で、コンフィギュレーションスペースにおいて領域を要求すること。ＮＩＣドライバ２４のＧＶＮＩＣのコントロール・ステータスレジスタ(ＣＳＲ)へのアクセスを許す目的で、メモリ及び/又は入力/出力(Ｉ／Ｏ)スペースにおいて領域を要求すること。ＶＭ１７へ割り込みを入れる、データフレームを送信及び受信すること。例えば送信リクエストの完了、フレームの受付及び診断等のＮＩＣドライバ２１からのコールバックのハンドリングを行うこと。更に、例えばマルチキャスティング及びブロードキャスティングに対する受信側フィルタのプログラミングを行うことである。ＧＶＮＩＣ２２は下記に示すとおり、これらの機能を実行するハードウェアをエミュレートするようプログラムされる。
ＶＭＭ１６はまた仮想スペースモジュール２５、仮想プログラマブル割り込みコントロール(ＰＩＣ)モジュール２６、及び仮想ＰＣＩモジュール２７を含む。仮想スペースモジュール２５はＶＭ１７からＧＶＮＩＣ２２へのメモリアクセスのルーティングを行う。例えば、仮想スペースモジュール２５は、００〜ＦＦのように事前に要求された指定範囲内において、ＧＶＮＩＣ２２又は他の仮想デバイスへの全てのメモリアクセスを監督する。仮想ＰＩＣモジュール２６はＶＭ１７への割り込みをルーティングする。仮想ＰＣＩモジュール２７により、ゲストオペレーティングシステムはＧＶＮＩＣ２２のディスカバリ及びプログラミングを行うことができる。
より具体的には、仮想ＰＣＩモジュール２７はＶＭＭ１６に関連する仮想ＰＣＩバスをスキャンし、ＶＭ１７上で稼動するゲストオペレーティングシステムに、例えばＧＶＮＩＣ２２のような仮想ＰＣＩバス上のデバイスのアイデンティティを知らせる。アイデンティティはデバイスのタイプ、デバイス識別子(ＩＤ)、及び/又は製造会社/ベンダＩＤを含んでもよい。ゲストオペレーティングシステムは、識別されたデバイスをゲストオペレーティングシステムと共に動かす目的で、識別されたデバイスをコンフィギュアする。このコンフィギュレーションは各デバイスにおけるゲストオペレーティングシステムに対しての、メモリアドレススペース及び入力/出力(Ｉ／Ｏ)アドレスレンジの割り当てを含むが、それだけには限定されない。ＧＶＮＩＣ２２等の各デバイスがプログラムされた後で、デバイスはそれに応じて、ゲストオペレーティングシステムとＧＶＮＩＣ２２との間の通信(例えばデータパケット)のルーティングを行う仮想スペースモジュール２５に通知する。
図３に、ＧＶＮＩＣ２２をコンフィギュアするためのプロセス１９を示す。プロセス１９はプログラミングに先立ってＧＶＮＩＣ２２をコンフィギュアする(３２)。ＧＶＮＩＣ２２のコンフィギュレーションは様々な方法で行われてもよい。１つの形態としては、ＧＶＮＩＣ２２はコンフィギュレーション・ファイルを用いてコンフィギュアされる。コンフィギュレーション・ファイルは予めＧＶＮＩＣ２２に関連して格納されても、又は外部ソースから取得されてもよい。コンフィギレーションファイルは、ＮＩＣドライバ２１、及びＶＭ１７のゲストオペレーティングシステム上で実行されるＮＩＣドライバ２４にインターフェースを提供するＮＩＣをＧＶＮＩＣ２２がエミュレートできるよう、ＧＶＮＩＣ２２をコンフィギュアする目的で用いられるコンフィギュレーション情報(下記記載)を含む。
コンフィギュレーション情報は、ＧＶＮＩＣ２２によってエミュレートされるハードウェアに固有であるＰＣＩレジスタのコンテンツ、ＧＶＮＩＣ２２によってエミュレートされるハードウェアによって実行されるダイレクトメモリアクセス(ＤＭＡ)を実行する方法、及びＮＩＣドライバ２１とＶＭ１７との間でデータを送信するのに使用されるデータ構造のコンフィギュレーションを特定するデータを含んでもよい。また他のタイプのコンフィギュレーション情報も同様に含まれてよい。
１つの形態として、コンフィギレーションファイルは様々なフィールドにおけるパラメータ(又はタグ)としてのコンフィギレーション情報を格納する拡張マークアップ言語(ＸＭＬ)ファイルである。ＧＶＮＩＣ２２は、ＧＶＮＩＣ２２自身をコンフィギュアするべく、適宜パラメータを取得、使用する目的でＸＭＬファイルを解析する(３４ａ)。またＸＭＬ以外のコンフィギュレーション・ファイルを使用してもよい。
コンフィギュレーション・ファイルを解析することによってＧＶＮＩＣ２２をコンフィギアする代わりに、ＧＶＮＩＣ２２はセパレートモジュール３０を「コール」(例えば、ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ)する目的でコンフィギュアされてもよい。具体的には、ハードウェアデバイスの識別に応じて、ＧＶＮＩＣ２２はモジュール３０をコールする目的で命令を読み出す。命令は内部又は外部のデータベースから読み出されてもよい。モジュール３０は１回だけ、又は必要であればエミュレートされるハードウェアの要求に従ってコールされてもよい。
モジュール３０をコールする代わりに、モジュール３０はＧＶＮＩＣ２２をコンフィギュアする目的で、ＧＶＮＩＣ２２にロードされ、ＧＶＮＩＣ２２から実行されてもよい。
モジュール３０は、ＧＶＮＩＣ２２によってエミュレートされるハードウェアに特有の機能を実行する目的で使用される。例えば、モジュール３０はＧＶＮＩＣ２２によってエミュレートされるハードウェアに固有であるＰＣＩレジスタのコンテンツを特定するデータを提供してもよく、ＧＶＮＩＣ２２によってエミュレートされるハードウェアによって実行されるダイレクトメモリアクセス(ＤＭＡ)を実行してもよく、ＮＩＣドライバ２１とＶＭ１７との間での送信のためのデータをコンフィギュアしてもよい。この関連で、ＧＶＮＩＣ２２はまたＮＩＣドライバ２１とＶＭ１７との間で転送されるデータをモジュール３０に提供してもよい。このデータはモジュール３０によって処理及び/又はフォーマットされ、それから転送のためＧＶＮＩＣ２２に送り返されてもよい。
モジュール３０は、インタプリンタ型モジュール(３４ｂ)又はコンパイル型モジュール(３４ｃ)であってもよい。インタプリンタ型モジュールは、Ｃ＋＋等のインタプリンタ型言語によって書かれている。インタプリンタ型モジュールにおけるコードは、ＧＶＮＩＣ２２をコンフィギュアする目的で、コンパイルされる必要がある。様々なタイプのコードが様々なハードウェアプラットフォームに対して要求されるであろう。それに反して、コンパイル型モジュールはすでにバイナリ形式である。それゆえコンパイルは不要であり、バイナリコードをプラットフォーム間で移植できる。
図３によると、プロセス１９において、仮想ＰＣＩモジュール２７はゲストオペレーティングシステムにとってのＧＶＮＩＣ２２を識別する(３６)。上述のとおり、仮想ＰＣＩモジュール２７は識別子又はＧＶＮＩＣ２２に対応した類似物をＧＶＮＩＣ２２に提供してもよい。ＶＭ１７内で稼動しているゲストオペレーティングシステムは、上述のとおり、ゲストオペレーティングシステムと共に実行するようＧＶＮＩＣ２２をプログラムする(３８)目的で識別子を用いる。
ここに記載されたシステム１０は多数の利点を備える。例えば、このシステムは包括的ＶＮＩＣ機能とＶＭ特有の機能を切り分ける。それゆえシステム１０において開発者は、ＶＭ特有の機能に対するコードだけを書けばよいので、開発時間を減らすことができる。システム１０はまた、ＶＭＭをリコンパイルせずにＧＶＮＩＣをコンフィギアすることがでるので、ＧＶＮＩＣ及びＶＭＭを異なったベンダによって提供することができる。システム１０においては、ＶＮＩＣモジュールのダイナミックローディング及びアンローディングができ、ＶＮＩＣモジュールをＶＭＭの外部に置くことができる。システム１０は、様々なタイプの仮想ＰＣＩデバイス及びＶＭをサポートする。１つ以上のＶＭがＧＶＮＩＣ２２にインターフェースされてもよい。
システム１０は、図１〜３におけるハードウェア及びソフトウェアを用いることに限定しておらず、本システムはあらゆるコンピューティング又はプロセッサ環境において適用性を見出せるであろう。
システム１０はデジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせによって実施されてもよい。例えばプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又はマルチプルコンピュータ等のデータ処理装置の動作を制御するための、又は当該データ処理装置による実行のための、例えばマシン読み出し可能記憶装置又は伝播信号等の情報キャリアにおいて明確に具現化されたコンピュータプログラム等のコンピュータプログラム製品又は他の製造物品として実現されてもよい。コンピュータプログラムはコンパイラ型言語又はインタプリンタ形言語を含むあらゆる形式のプログラミング言語によって書くことができ、スタンドアロンプログラム、モジュール、コンポーネント、サブルーティン、又はコンピューティング環境における使用に適した他のユニットを含むあらゆる形式で実施できる。コンピュータプログラムは、１つの地点又は分散した複数の地点において、１台又は複数のコンピュータ上で実行されること、及び通信ネットワークによって相互接続される目的で展開されてもよい。
システム１０はファンクションを実行する目的で、コンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサを介して実現されてもよい。システム１０/システム１０の装置はそれぞれ、例えばＦＰＧＡ(フィールドプログラマブルゲートアレイ)又はＡＳＩＣ(特定用途向け集積回路)等の特殊用途ロジック回路によって/として実現されてもよい。
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、一例として、汎用及び特殊用途用マイクロプロセッサの両方、及びあらゆる種類のデジタルコンピュータの１つ以上の複数のプロセッサを含む。一般的に、プロセッサは読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はその両方からの命令及びデータを受信する。コンピュータの要素は命令を実行するプロセッサ、及び命令とデータとを格納する１つ以上のメモリデバイスを含んでもよい。一般的に、磁気、磁気光学ディスク、又は光学ディスク等のデータを保存するための１つ以上の大容量記憶デバイスからデータを受信、又は/及び該記憶デバイスにデータを転送する目的で、コンピュータは該記憶デバイスを含むか、又は動作できるよう該記憶デバイスに連結されてもよい。
コンピュータプログラム命令及びデータを具現化することに適した情報キャリアは、一例として、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリデバイス等の半導体メモリデバイス、例えば内部ハードディスク又はリムーバブルディスク等の磁気ディスク、及び例えばＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭディスク等の磁気光学ディスクを含むあらゆる形式の非揮発性メモリを含む。プロセッサ及びメモリは、特殊用途ロジック回路に組み込まれても、特殊用途ロジック回路によって補完されてもよい。
システム１０は、データサーバ等としてのバックエンドコンポーネント、アプリケーションサーバ等のミドルウェアコンポーネント、システムアドミニストレータが管理モジュールと交信できるグラフィカルユーザインターフェース又はウェブブラウザを備えるクライアントコンピュータ等のフロントエンドコンピュータ、又はそのようなバックエンド、ミドルウェア、又はフロントエンドコンポーネントの組み合わせを含むコンピューティングシステムにおいて実現されてもよい。
システム１０のコンポーネントは、如何なる形式又は媒体のデジタルデータ通信、例えば通信ネットワークであるが、によって相互接続されてもよい。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク(「ＬＡＮ」)及び、例えばインターネット等のワイドエリアネットワーク(「ＷＡＮ」)を含む。
コンピュータシステムはクライアント及びサーバを含んでもよい。クライアントとサーバは一般的にお互い離れていて、主に通信ネットワークを通して相互接続される。クライアントとサーバとの関係は、それぞれのコンピュータ上で稼動し、お互いがクライアント-サーバ関係を持つコンピュータプログラムによって生まれる。
システム１０はここで述べられた特定の形態には限定されない。例えば、システム１０は図３で示した特定の処理手順には限定されない。より正確に記せば、図３におけるブロックは上記に示した結果を達成する目的で、要求どおりに手順を変更及び/又は省略されてもよい。
ここに記されていない他の形態もまた、以下の請求項の範囲となる。

Claims (27)

  1. 仮想マシンを稼動する工程と、
    前記仮想マシンとハードウェアデバイスとの間でデータパケットをルーティングする目的で、仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする工程とを含む方法。
  2. 前記コンフィギュアする工程は、
    コンフィギュレーション情報を含むファイルを解析する工程を含み、
    前記仮想ネットワークインターフェースカードは、前記コンフィギュレーション情報に従って、コンフィギュアされる請求項１に記載の方法。
  3. 前記コンフィギュアする工程は、
    前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアすることに用いるソフトウェアモジュールをコールするよう、前記仮想ネットワークインターフェースカードに命令する工程を含む請求項１に記載の方法。
  4. 前記コンフィギュアする工程は、メモリアクセス処理、及びハードウェアに対するコンフィギュレーション・レジスタに関する内容の少なくとも１つを特定することに関連する請求項３に記載の方法。
  5. 前記ソフトウェアモジュールは、前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする目的で実行される実行可能モジュールを含む請求項３に記載の方法。
  6. 前記ソフトウェアモジュールは、バイナリモジュールを含む請求項３に記載の方法。
  7. 前記仮想マシン及び前記仮想ネットワークインターフェースカードは、
    前記ハードウェアデバイスを含むネットワークインターフェースカードを含むデバイスのプロセッサ上で実行される請求項１に記載の方法。
  8. 前記コンフィギュアする工程は、
    ハードウェア特定のダイレクトメモリアクセスの実行、
    コントロール・ステータスレジスタのコンフィギュレーション、及び
    メモリモジュールへのアクセスの少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
  9. 前記仮想ネットワークインターフェースカードは、様々なタイプの仮想マシンに共通である機能を実行する請求項１に記載の方法。
  10. ドライバを実行するインターフェースデバイス、及び
    前記ドライバと仮想マシンとの間で通信する目的でコンフィギュアブルである仮想ネットワークインターフェースカード、及び前記仮想マシンを稼動する命令を実行するプロセッシングデバイスを含むシステム。
  11. 前記プロセッサは、前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする命令を実行する請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記プロセッサは前記仮想ネットワークインターフェースをコンフィギュアする命令を実行し、
    前記命令は前記プロセッサに
    コンフィギュレーション情報を含むファイルの解析、及び
    前記コンフィギュレーション情報に従って、前記仮想ネットワークインターフェースカードのコンフィギュアをさせる請求項１０に記載のシステム。
  13. 前記プロセッサは前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする目的で命令を実行し、
    前記命令は、前記仮想ネットワークインターフェースカードに、
    前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアすることに用いるソフトウェアモジュールをコールさせる請求項１０に記載のシステム。
  14. 前記コンフィギュアする工程は、メモリアクセス処理、及びハードウェアに対するコンフィギュレーション・レジスタに関する内容の少なくとも１つを特定することに関連する請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記ソフトウェアモジュールは、前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする目的で実行される実行可能モジュールを含む請求項１３に記載のシステム。
  16. 前記ソフトウェアモジュールはバイナリモジュールを含む請求項１３に記載のシステム。
  17. 前記プロセッサは、
    スペースモジュールに、前記仮想マシンから前記仮想ネットワークインターフェースカードへのメモリアクセスのルーティングを、
    プログラマブル割り込みコントロールモジュールに、前記仮想マシンへの割り込みの送信を、
    周辺機器接続モジュールに、前記仮想ネットワークインターフェースカードの発見及び前記仮想ネットワークインターフェースカードのコンフィギュレーションの初期化をさせる命令を実行する請求項１０に記載のシステム。
  18. 前記プロセッサは、
    ハードウェア特定のダイレクトメモリアクセスの実行、コントロー・ステータスレジスタのコンフィギュレーション、及びメモリモジュールへのアクセスをする目的で、前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする命令を実行する請求項１０に記載のシステム。
  19. 前記仮想ネットワークインターフェースカードは、様々なタイプの仮想マシンに共通である機能を実行する請求項１０に記載のシステム。
  20. 仮想マシンの稼動、及び
    前記仮想マシンとハードウェアデバイスとの間でデータパケットをルーティングする目的で、仮想ネットワークインターフェースカードのコンフィギュアをマシンにさせる命令を格納するマシン読み出し可能媒体を含む物品。
  21. 前記コンフィギュアする工程は、
    コンフィギュレーション情報を含むファイルを解析する工程を含み、
    前記仮想ネットワークインターフェースカードは、前記コンフィギュレーション情報に従ってコンフィギュアされる請求項２０に記載の物品。
  22. 前記コンフィギュアする工程は、
    前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアすることに用いる ソフトウェアモジュールをコールするよう、前記仮想ネットワークインターフェースカードに命令する工程を含む請求項２０に記載の物品。
  23. 前記コンフィギュアする工程は、メモリアクセス処理、及びコンフィギュレーション・レジスタに関する内容の少なくとも１つを特定することに関連する請求項２２に記載の物品。
  24. 前記ソフトモジュールは、前記仮想ネットワークインターフェースカードをコンフィギュアする目的で実行される実行可能モジュールを含む請求項２２に記載の物品。
  25. 前記ソフトウェアモジュールはバイナリモジュールを含む請求項２２に記載の物品。
  26. 前記コンフィギュアする工程は、
    ハードウェア特定のダイレクトメモリアクセスの実行、
    コントロール・ステータスレジスタのコンフィギュレーション、及び
    メモリモジュールへのアクセスの少なくとも１つを含む請求項２０の物品。
  27. 前記仮想ネットワークインターフェースカードは、様々なタイプの仮想マシンに共通である機能を実行する請求項２２に記載の物品。
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