(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-20
(54)【発明の名称】仮想機能リソースのハードウェアベースの保護
(51)【国際特許分類】
G06F 9/455 20180101AFI20231213BHJP
【ＦＩ】
G06F9/455 150
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023534605
(86)(22)【出願日】2021-12-07
(85)【翻訳文提出日】2023-06-30
(86)【国際出願番号】 IB2021061430
(87)【国際公開番号】W WO2022123450
(87)【国際公開日】2022-06-16
(31)【優先権主張番号】17/117,530
(32)【優先日】2020-12-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508301087
【氏名又は名称】エーティーアイ・テクノロジーズ・ユーエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＡＴＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＵＬＣ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｖａｌｌｅｙ Ｄｒｉｖｅ Ｅａｓｔ， Ｍａｒｋｈａｍ， Ｏｎｔａｒｉｏ， Ｌ３Ｔ ７Ｘ６ Ｃａｎａｄａ
(74)【代理人】
【識別番号】100108833
【弁理士】
【氏名又は名称】早川 裕司
(74)【代理人】
【識別番号】100111615
【弁理士】
【氏名又は名称】佐野 良太
(74)【代理人】
【識別番号】100162156
【弁理士】
【氏名又は名称】村雨 圭介
(72)【発明者】
【氏名】イーナン ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ミン ジャン
(57)【要約】
仮想機能は、複数のリソース［２２０］、及び複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能［２１５］を実行する物理機能回路［２１０］を使用して実装される。処理ユニット［１０５］は、処理ユニットの動作状態に基づいて、仮想機能による複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にするホストドライバ［２０５］を実行する。場合によっては、状態機械［３００］は、仮想機能の状態を決定し、ホストドライバは、処理ユニット上で実行されている仮想機能の状態に基づいて、仮想機能による複数のリソースへのアクセスを有効にする。複数のリソースのサブセットは、フレームバッファ［２２２］、１つ以上のコンテキストレジスタ［２２５、２２６］、ドアベル［２３１］、及び、１つ以上のメールボックスレジスタ［２３５、２３６］を実装するために使用される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、情報を記憶するように構成された複数のリソースと、
前記複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行するように構成された物理機能回路と、
処理ユニットと、を備え、
前記処理ユニットは、前記処理ユニットの動作状態に基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にするホストドライバを実行するように構成されている、
装置。
【請求項2】
前記処理ユニットは、前記処理ユニットが異なる動作状態にあるのと同時に、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットの異なる組み合わせへのアクセスを選択的に有効にするように構成されている、請求項１の装置。
【請求項3】
前記複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む、請求項２の装置。
【請求項4】
前記処理ユニットの動作状態は、前記仮想機能のデフォルト状態である第１の状態と、前記仮想機能の初期化、再初期化及びリセットのために使用される前記仮想機能の第２の状態と、前記仮想機能が前記物理機能回路上で実行されている前記仮想機能の第３の状態と、のうち何れかを含む、請求項３の装置。
【請求項5】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第１の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット及び前記第３のサブセットへのアクセスを無効にし、前記仮想機能による前記第４のサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている、請求項４の装置。
【請求項6】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第２の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている、請求項４又は５の装置。
【請求項7】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル及び脅威レベルのうち少なくとも１つに基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている、請求項４、５又は６の装置。
【請求項8】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にし、前記仮想機能による前記第２のサブセットへのアクセスを無効にするように構成されている、請求項７の装置。
【請求項9】
方法であって、物理機能回路において、情報を記憶するように構成された複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行することと、
処理ユニット上で実行されているホストドライバにおいて、前記処理ユニットの動作状態に基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることと、を含む、
方法。
【請求項10】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記処理ユニットが異なる動作状態にあるのと同時に、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットの異なる組み合わせへのアクセスを選択的に有効にすることを含む、請求項９の方法。
【請求項11】
前記複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む、請求項１０の方法。
【請求項12】
前記処理ユニットの動作状態は、前記仮想機能のデフォルト状態である第１の状態と、前記仮想機能の初期化、再初期化及びリセットのために使用される前記仮想機能の第２の状態と、前記仮想機能が前記物理機能回路上で実行されている前記仮想機能の第３の状態と、のうち何れかを含む、請求項１１の方法。
【請求項13】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第１の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット及び前記第３のサブセットへのアクセスを無効にすることと、前記仮想機能による前記第４のサブセットへのアクセスを有効にすることと、を含む、請求項１２の方法。
【請求項14】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第２の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にすることを含む、請求項１２又は１３の方法。
【請求項15】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル及び脅威レベルのうち少なくとも１つに基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットへのアクセスを有効にすることを含む、請求項１２、１３又は１４の方法。
【請求項16】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にすることと、前記仮想機能による前記第２のサブセットへのアクセスを無効にすることと、を含む、請求項１５の方法。
【請求項17】
装置であって、複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行するように構成された物理機能回路と、
前記仮想機能の状態を決定するように構成された状態機械と、
前記仮想機能の状態に基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にするホストドライバを実行するように構成された処理ユニットと、を備える、
装置。
【請求項18】
前記ホストドライバは、前記状態機械が前記仮想機能の状態を変更することに応じて、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットへのアクセスを選択的に変更するように構成されている、請求項１７の装置。
【請求項19】
前記複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む、請求項１８の装置。
【請求項20】
前記仮想機能の状態は、前記仮想機能のデフォルト状態である第１の状態と、前記仮想機能の初期化、再初期化及びリセットのために使用される前記仮想機能の第２の状態と、前記仮想機能が前記物理機能回路上で実行されている前記仮想機能の第３の状態と、のうち何れかを含む、請求項１７～１９の何れかの装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
グラフィックス処理ユニット（graphics processing unit、ＧＰＵ）等の処理ユニットは、複数の仮想機械が処理ユニットのハードウェアリソースを使用することを可能にする仮想化をサポートする。各仮想機械は、処理ユニットのハードウェアリソースを使用する個別のプロセスとして実行される。いくつかの仮想機械は、仮想機械が実際の機械をエミュレートすることを可能にするオペレーティングシステムを実装する。他の仮想機械は、プラットフォーム独立環境においてコードを実行するように設計されている。ハイパーバイザが、仮想機械を生成して動かし、仮想機械は、ゲスト機械又はゲストとも称される。処理ユニット上に実装された仮想環境は、物理機械上に実装された他の仮想コンポーネントに仮想機能を提供する。処理ユニットに実装された単一の物理機能が、１つ以上の仮想機能をサポートするために使用される。物理機能は、タイムスライスベースで物理機械上の異なる仮想機械に仮想機能を割り振る。例えば、物理機能は、第１の時間間隔において第１の仮想機能を第１の仮想機械に割り振り、第２の後続の時間間隔において第２の仮想機能を第２の仮想機械に割り振る。場合によっては、処理ユニット内の物理機能が、３１個もの仮想機能をサポートするが、他の場合には、より多くの又はより少ない仮想機能がサポートされる。シングルルート入力／出力仮想化（single root input/output virtualization、ＳＲ ＩＯＶ）仕様は、複数の仮想機械（virtual machine、ＶＭ）が、ペリフェラルコンポーネントインターコネクトエクスプレス（peripheral component interconnect express、ＰＣＩｅ）バス等の単一のバスへのプロセッサインターフェースを共有することを可能にする。コンポーネントは、バスを介して要求を送信することによって仮想機能にアクセスする。
【0002】
本開示は、添付の図面を参照することによってより良好に理解され、その数々の特徴及び利点が当業者に明らかになり得る。異なる図面における同じ符号の使用は、類似又は同一のアイテムを示す。
【図面の簡単な説明】
【0003】
【図1】いくつかの実施形態による、仮想化環境における物理機能の共有を実装するグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を含む処理システムのブロック図である。
【図2】いくつかの実施形態による、仮想機能（virtual function、ＶＦ）によってリソースへの選択的アクセスを提供にする処理システムのブロック図である。
【図3】いくつかの実施形態による、ＶＦの状態を決定し、ＶＦによるリソースアクセスを選択的に有効にするために使用される状態機械のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0004】
ＧＰＵのハードウェアリソースは、物理機能（physical function、ＰＦ）及び１つ以上の仮想機能（ＶＦ）を使用して、ＳＲ－ＩＯＶに従って区分される。各仮想機能は、単一の物理機能に関連付けられ、それによって、仮想機能は、関連する物理機能の物理リソース及び回路を使用して実装される。ネイティブ（ホストＯＳ）環境では、物理機能が、ネイティブユーザモード及びカーネルモードドライバによって使用され、全ての仮想機能が無効にされる。全てのＧＰＵリソースは、信頼できるアクセスを介して物理機能にマッピングされる。仮想環境では、物理機能は、ハイパーバイザ（ホストＶＭ）によって使用され、ＧＰＵは、ゲストＶＭごとに１つの仮想機能等のように、ＰＣＩｅ ＳＲ－ＩＯＶ規格に従って特定の数の仮想機能を公開する。各仮想機能は、ハイパーバイザによってゲストＶＭに割り当てられる。ＧＰＵリソースのサブセットが仮想機能にマッピングされ、サブセットは、フレームバッファ、コンテキストレジスタ、ドアベルアパーチャ及び、ＶＦ－ＰＦ同期のために使用される１つ以上のメールボックスレジスタを含むように区分される。ＶＦの初期化中、ＶＦに割り当てれたフレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのアクセスは、ホストドライバによって有効にされる。しかしながら、場合によっては、ホストドライバは、これらのリソースを所有するＶＦに代わって、フレームバッファ、コンテキストレジスタ又はドアベルに情報を同時に書き込む。したがって、ＶＦ及びホストドライバによるリソースへの連続的な調整されていない書き込みによって、リソースの内容が破損する可能性があり、又は、競合状態が生じる可能性がある。破損又は競合状態は、ＶＦのリセット中にも生じ得る。
【0005】
図１～図３は、処理ユニットの動作状態に応じて仮想機能（ＶＦ）によるリソースのサブセットへのアクセスを選択的に有効にすることによって、ＶＦに割り当てれたリソースへのホストドライバ及びＶＦによる同時アクセスから生じる処理ユニットにおける破損及び競合状態を低減又は回避するための技術を開示する。いくつかの実施形態では、リソースのサブセットは、フレームバッファ、１つ以上のコンテキストレジスタ、ドアベル、及び、１つ以上のメールボックスレジスタを含む。ホストドライバは、処理ユニットが異なる状態にある場合に、リソースの異なるサブセットへのＶＦアクセスを有効にする。状態は、フレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのＶＦアクセスを無効にする一方で、メールボックスレジスタへのＶＦアクセスを許可する第１の（デフォルト）状態を含む。第２の状態では、ホストドライバは、フレームバッファ、コンテキストレジスタ、ドアベル及びメールボックスレジスタへのＶＦアクセスを有効にする。第２の状態は、ＶＦの初期化、再初期化及びリセットのために使用される。第３の状態では、ホストドライバは、サブセットに関連付けられたリスク、セキュリティ又は脅威レベルに基づいて、リソースのサブセットへのＶＦアクセスを選択的に有効にする。いくつかの実施形態では、フレームバッファ及びドアベルへのＶＦアクセスは、第３のセットにおいて有効化されるが、コンテキストレジスタへのＶＦアクセスは、コンテキストレジスタへのアクセスを可能にすることに関連付けられた比較的高いリスクに起因して、無効化される。いくつかの実施形態では、処理ユニットは、ドライバの障害又は無効等ライバ若しくは悪意のあるドライバの検出に応じて、第１の状態に遷移する。ホストドライバは、例えば、ドライバのリセット又は新しいドライバのインストール／初期化に応じて、ＶＦが第１の（デフォルト）状態に遷移するまで、メールボックスレジスタ、フレームバッファ及びドアベルへのアクセスを有効にし、且つ、ＶＦによる他のレジスタへのアクセスを無効にする。
【0006】
説明を容易にするために、本開示のシステム及び技術について、処理ユニットとしてのＧＰＵの例示的なコンテキストにおいて説明する。しかし、これらのシステム及び技術は、この例に限定されず、したがって、ＧＰＵの参照は、様々な並列プロセッサ（例えば、ベクトルプロセッサ、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、汎用ＧＰＵ（general-purpose GPU、ＧＰＧＰＵ）、非スカラプロセッサ、高並列プロセッサ、人工知能（artificial intelligence、ＡＩ）プロセッサ、推論エンジン、機械学習プロセッサ、他のマルチスレッド処理ユニット等）の何れにも同様に当てはまる。
【0007】
図１は、いくつかの実施形態による、仮想化環境における物理機能の共有を実装するグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）１０５を含む処理システム１００のブロック図である。ＧＰＵ１０５は、同時に又は並列に命令を独立して実行する１つ以上のＧＰＵコア１０６と、３Ｄグラフィックス又はビデオレンダリングをサポートする１つ以上のシェーダシステム１０７と、を含む。例えば、シェーダシステム１０７は、グラフィックスエンジンがシーンを正確にレンダリングしなかったレンダリングされた画像のグラフィックスレンダリングフレーム毎秒スコア又はパッチング領域を増加させることによって視覚的表現を改善するために使用され得る。メモリコントローラ１０８は、レンダリングプロセス中にフレームを記憶するフレームバッファ１０９へのインターフェースを提供する。フレームバッファ１０９のいくつかの実施形態は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（dynamic random access memory、ＤＲＡＭ）として実装される。しかしながら、フレームバッファ１０９は、スタティックランダムアクセスメモリ（static random access memory、ＳＲＡＭ）、不揮発性ＲＡＭ等を含む他のタイプのメモリを使用して実装することもできる。ＧＰＵ１０５のいくつかの実施形態は、エンコーダフォーマットコンバータ、マルチフォーマットビデオコーデック、ディスプレイ又はスクリーンへのインターフェースを提供するディスプレイ出力回路、オーディオコプロセッサ、オーディオ信号を符号化／復号するためのオーディオコーデック等の他の回路を含む。
【0008】
また、処理システム１００は、命令を実行するための中央処理ユニット（central processing unit、ＣＰＵ）１１５を含む。ＣＰＵ１１５は、命令を独立して同時に又は並列に実行することができる複数のプロセッサコア１２０、１２１、１２２（本明細書ではまとめて「プロセッサコア１２０～１２２」と称する）を含む。いくつかの実施形態では、ＧＰＵ１０５は、バス１２５（ＰＣＩ－ｅバス等）及びノースブリッジ１３０を介してＣＰＵ１１５に接続されたディスクリートＧＰＵ（discrete GPU、ｄＧＰＵ）として動作する。また、ＣＰＵ１１５は、ＣＰＵ１１５とメモリ１４０との間のインターフェースを提供するメモリコントローラ１３５を含む。メモリ１４０のいくつかの実施形態は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等として実装される。ＣＰＵ１１５は、メモリ１４０に記憶されたプログラムコード１４５等の命令を実行し、ＣＰＵ１１５は、実行された命令の結果等の情報１５０をメモリ１４０に記憶する。また、ＣＰＵ１１５は、ＧＰＵ１０５にドローコールを発行することによって、グラフィックス処理を開始することができる。ドローコールは、ＣＰＵ１１５によって生成され、且つ、ＧＰＵ１０５がフレーム内のオブジェクト（又はオブジェクトの一部分）をレンダリングするように命令するためにＧＰＵ１０５に送信されるコマンドである。
【0009】
ノースブリッジ１３０は、サウスブリッジ１５５に接続されている。サウスブリッジ１５５は、処理システム１００に関連付けられた周辺ユニットに１つ以上のインターフェース１６０を提供する。インターフェース１６０のいくつかの実施形態は、ユニバーサルシリアルバス（universal serial bus、ＵＳＢ）デバイス、汎用Ｉ／Ｏ（General Purpose I/O、ＧＰＩＯ）、ハードディスクドライブのためのＳＡＴＡ、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ等のようなシリアル周辺バスインターフェース等の周辺ユニットへのインターフェースを含む。
【0010】
ＧＰＵ１０５は、アドレス変換コントローラを有するＧＰＵ仮想メモリ管理ユニット（GPU memory management unit with address translation controller、ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ）１６５を含み、ＣＰＵ１１５は、ＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０を含む。ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１６５及びＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０は、マルチレベル変換論理と、オペレーティングシステムカーネルモードドライバ（kernel mode driver、ＫＭＤ）によって維持される変換テーブルのセットとを使用することによって、仮想メモリアドレス（ＶＡ）から物理メモリアドレス（ＰＡ）への変換を行う。したがって、メインＯＳ上又はゲストＯＳ内で実行されるアプリケーションプロセスの各々は、ＣＰＵ動作及びＧＰＵレンダリングのためのそれら自体の仮想アドレス空間を有する。したがって、ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１６５及びＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０は、ＧＰＵ及びＣＰＵコアの仮想化をサポートする。ＧＰＵ１０５は、それ自体のメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）を有し、メモリ管理ユニットは、プロセスごとのＧＰＵ仮想アドレスを物理アドレスに変換する。各プロセスは、個別のページテーブルを使用する個別のＣＰＵ及びＧＰＵ仮想アドレス空間を有する。ビデオメモリマネージャは、全てのプロセスのＧＰＵ仮想アドレス空間を管理し、メモリページの割り当て、増大、更新、常駐の保証、及び、ページテーブルの解放を管理する。
【0011】
また、ＧＰＵ１０５は、１つ以上の物理機能（ＰＦ）１７５を含む。いくつかの実施形態では、物理機能１７５は、マルチメディア復号、マルチメディア符号化、ビデオ復号、ビデオ符号化、オーディオ復号及びオーディオ符号化等のハードウェアアクセラレーション機能である。メモリ１４０内に実装された仮想環境は、ゲストＶＭに公開される物理機能及び仮想機能（ＶＦ）のセットをサポートする。ＧＰＵ１０５は、カーネルモードユニットによって実行される処理に関連付けられた情報を記憶するリソースのセット（明確にするために図１には示さず）を更に含む。リソースのセットのサブセットは、仮想機能に関連付けられた情報を記憶するために割り当てられる。いくつかの実施形態では、ＧＰＵリソースのサブセットは、仮想機能にマッピングされ、サブセットは、フレームバッファ、コンテキストレジスタ、ドアベルアパーチャ及びＶＦ ＰＦ同期のために使用される１つ以上のメールボックスレジスタを含むように区分される。物理機能１７５は、本明細書で詳細に説明されるように、サブセットのうち対応するサブセットに記憶された情報に基づいて、ゲストＶＭの何れかの仮想機能のうち何れかの代わりに実行される。
【0012】
ＧＰＵ１０５のいくつかの実施形態は、ホストドライバを実行し、ホストドライバは、ＧＰＵ１０５の動作状態に基づいてＶＦによるリソースへのアクセスを選択的に有効にする。例えば、ホストドライバは、ＧＰＵ１０５上で実行されているＶＦの全ての状態についてメールボックスレジスタへのアクセスを有効にする。しかしながら、ホストドライバは、ＶＦの第１の（デフォルト）状態の間、フレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのアクセスを無効にする。ホストドライバは、ＶＦの第２の状態の間フレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのアクセスを有効にして、ＶＦがＶＦの初期化、再初期化又はリセットに関連する動作を実行することを可能にする。ＶＦは、通常、第３の状態で実行されており、したがって、ホストドライバは、サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル又は脅威レベルに基づいて、リソースのサブセットへのアクセスを選択的に有効にする。ホストドライバのいくつかの実施形態は、フレームバッファ及びドアベルへのアクセスを有効にするが、例えば、フレームバッファ、ドアベル及びメールボックスレジスタに関連付けられたより低いリスク／脅威と比較して、ランタイムにおいてコンテキストレジスタをＶＦに公開する比較的高いリスク／脅威に起因して、コンテキストレジスタへのアクセスを無効にする。いくつかの実施形態では、ＧＰＵ１０５は、ＧＰＵ１０５内のＶＦの状態を管理又は変更する状態機械（明確にするために図１に示さず）を実装する。
【0013】
図２は、いくつかの実施形態による、ＶＦによるリソースへの選択的なアクセスを有効にする処理システム２００のブロック図である。処理システム２００は、図１に示される処理システム１００のいくつかの実施形態を実装するために使用される。図示した実施形態では、処理システム２００は、本明細書で説明するように、ホストドライバ２０５、物理機能回路２１０、及び、物理機能回路２１０上で実行される１つ以上の仮想機能（ＶＦ）２１５を実装する。
【0014】
処理システム２００は、物理機能回路２１０上で実行されているＶＦ２１５に割り当てられたリソースのセット２２０を実装する。図示した実施形態では、セット２２０は、異なるＶＦ２１５に割り当てられたリソースのサブセットに区分される。例えば、フレームバッファ用に予約されたリソースのサブセットは、ＶＦ２１５に割り当てられたフレームバッファサブセット２２１と、他の仮想機能に割り当てられた１つ以上の他のフレームバッファサブセット２２２と、に区分される。コンテキストレジスタ用に予約されるリソースのサブセットは、ＶＦ２１５に割り当てられたコンテキストサブセット２２５と、他の仮想機能に割り当てられた１つ以上の他のコンテキストサブセット２２６と、に区分される。ドアベル用に予約されたリソースのサブセットは、ＶＦ２１５に割り当てられたドアベル２３１と、他の仮想機能に割り当てられた１つ以上の他のドアベル２３２と、に区分される。メールボックスレジスタ用に予約されたリソースのサブセットは、ＶＦ２１５に割り当てられたメールボックスサブセット２３５と、他の仮想機能に割り当てられた１つ以上の他のメールボックスサブセット２３６と、に区分される。
【0015】
ＶＦ２１５（又は他の仮想機能）の初期化中に、ホストドライバ２０５は、ＶＦ２１５に割り当てられたフレームバッファ２２１、コンテキストレジスタ２２５、ドアベル２３１及びメールボックスレジスタ２３５へのアクセスをＶＦ２１５に選択的に有効にするシグナリング２４０をＶＦ２１５（又は他の仮想機能）に提供する。しかしながら、場合によっては、ホストドライバ２０５は、これらのレジスタを所有するＶＦ２１５に代わって、フレームバッファ２２１、コンテキストレジスタ２２５又はドアベル２３１のうち１つ以上に情報を同時に書き込む。したがって、ＶＦ２１５及びホストドライバ２０５によるリソースへの連続的な調整がされていない書き込みによって、リソースの内容が破損する可能性があり、又は、競合状態が生じる可能性がある。また、破損又は競合状態は、ＶＦ２１５及び対応するリソース２２１、２２５、２３１のリセット中に生じ得る。したがって、ホストドライバ２０５は、シグナリング２４０を使用して、対応するＶＦ２１５の動作状態に基づいてリソースのセット２２０のサブセットを選択的に有効にする。
【0016】
図３は、いくつかの実施形態による、ＶＦの状態を決定し、ＶＦによるリソースアクセスを選択的に有効にするために使用される状態機械３００のブロック図である。状態機械３００は、図１に示される処理システム１００及び図２に示される処理システム２００のいくつかの実施形態において実装される。図示した実施形態では、状態機械３００は、状態のセットを提供し、ＶＦの状態間の遷移を定義する。状態のセットは、デフォルト状態３０５を含み、デフォルト状態３０５は、他の状態の条件がＶＦによって満たされない場合にＶＦに適用される。また、状態のセットは、ＶＦの初期化、再初期化又はリセットに使用される「全アクセス（all access）」状態３１０と、ＶＦのランタイム中に使用される「部分アクセス（partial access）」状態３１５と、を含む。
【0017】
動作中、状態機械３００は、ＶＦのための他の適切な状態がない場合、ＶＦをデフォルト状態３０５に置く。例えば、状態機械３００は、処理ユニットがＶＦの実行を停止又は一時停止し、別のＶＦの実行に変更する場合にワールドスイッチに応じて、ＶＦをデフォルト状態３０５に置く。デフォルト状態３０５では、ホストドライバは、フレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのアクセスを無効にする。また、ホストドライバは、ＶＦとＶＦを実装するＰＦとの間の通信をサポートするために、デフォルト状態３０５でメールボックスレジスタへのアクセスを有効にする。
【0018】
状態機械３００は、ＶＦの初期化、再初期化又はリセット中に、ＶＦの状態を「全アクセス」状態３１０に変更する。例えば、状態機械３００は、処理ユニットがＶＦを初期化したことに応じて、ＶＦを「全アクセス」状態３１０に置く。ホストドライバは、ＶＦが「全アクセス」状態３１０にある場合に、フレームバッファ、コンテキストレジスタ、ドアベル及びメールボックスレジスタへのアクセスを有効にする。したがって、ＶＦは、必要に応じて、フレームバッファ、コンテキストレジスタ、ドアベル又はメールボックスレジスタに情報を書き込むことによって、ＶＦを開始又はリセットすることに関連する構成動作を実行することができる。「全アクセス」状態３１０を、ＶＦの初期化、再初期化又はリセットに使用される時間間隔に制限することによっても、レジスタの内容を公開するリスクが低減される。
【0019】
しかしながら、状態機械３００が、例えば、ＶＦ及び対応するドライバを初期化したことに応じて、ＶＦに関連付けられたドライバの障害、又は、無効であるか、サポートされていないか若しくは悪意のあるドライバを検出した場合、状態機械３００は、ＶＦを「全アクセス」状態３１０からデフォルト状態３０５に遷移させる。ホストドライバは、デフォルト状態３０５において、フレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのアクセスを無効にして、これらのリソースの内容の破損又は悪意のある変更を防止する。状態機械３００は、現在のドライバが有効なドライバによって再初期化されるか又は新しいドライバがロードされるまでデフォルト状態３０５のままであり、現在のドライバが再初期化されるか又は新しいドライバがロードされた場合、状態機械３００は、「全アクセス」状態３１０に遷移して、ＶＦの初期化、再初期化又はリセットを継続する。
【0020】
状態機械３００は、ＶＦの初期化、再初期化又はリセットの完了に応じて、「全アクセス」状態３１０から「部分アクセス」状態３１５に遷移する。「部分アクセス」状態３１５は、ＶＦのランタイム中に使用され、リソースのサブセットへのアクセスは、サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル又は脅威レベルに基づいて決定される。状態機械３００のいくつかの実施形態は、フレームバッファへのアクセスを有効にし、ドアベルは「部分アクセス」状態３１５において有効にされるが、コンテキストレジスタへのアクセスを可能にすることに関連付けられた比較的高いリスクに起因して、コンテキストレジスタへのアクセスを無効にする。しかし、他の実施形態では、レジスタの他の組み合わせが有効又は無効にされる。状態機械３００は、ドライバアンロードイベントに応じて、ＶＦの状態を全アクセス状態３１０に戻し、使用ＶＦ通知の終了に応じて又はＶＦ使用の終了の検出に応じて、デフォルト状態３０５に遷移する。
【0021】
しかしながら、状態機械３００がＶＦ使用の終了の通知を受信した場合、状態機械３００は、ＶＦを「全アクセス」状態３１０からデフォルト状態３０５に遷移させる。ホストドライバは、デフォルト状態３０５において、フレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルへのアクセスを無効にして、これらのリソースの内容の破損又は悪意のある変更を防止する。状態機械３００は、新しいドライバがロードされるまでデフォルト状態３０５のままであり、ロードされた場合、状態機械３００は、「全アクセス」状態３１０に遷移し、ＶＦの初期化、再初期化又はリセットを継続する。
【0022】
本明細書で開示されるように、いくつかの実施形態では、装置は、情報を記憶するように構成された複数のリソースと、複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行するように構成された物理機能回路と、処理ユニットと、を含み、処理ユニットは、処理ユニットの動作状態に基づいて、仮想機能による複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にするホストドライバを実行するように構成されている。一態様では、処理ユニットは、異なる動作状態にある処理ユニットと同時に、仮想機能による複数のリソースのサブセットの異なる組み合わせへのアクセスを選択的に有効にするように構成されている。別の態様では、複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む。更に別の態様では、処理ユニットの動作状態は、仮想機能のデフォルト状態である第１の状態、仮想機能の初期化、再初期化、及び、リセットに使用される仮想機能の第２の状態、並びに、仮想機能が物理機能回路上で実行されている仮想機能の第３の状態のうち何れかを含む。
【0023】
一態様では、ホストドライバは、仮想機能が第１の状態にあることに応じて、仮想機能による第１のサブセット、第２のサブセット及び第３のサブセットへのアクセスを無効にし、仮想機能による第４のサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている。別の態様では、ホストドライバは、仮想機能が第２の状態にあることに応じて、仮想機能による第１のサブセット、第２のサブセット、第３のサブセット及び第４のサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている。更に別の態様では、ホストドライバは、仮想機能が第３の状態にあることに応じて、サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル及び脅威レベルのうち少なくとも１つに基づいて、仮想機能によるリソースのサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている。更に別の態様では、ホストドライバは、仮想機能が第３の状態にあることに応じて、仮想機能による第１のサブセット、第３のサブセット及び第４のサブセットへのアクセスを有効にし、仮想機能による第２のサブセットへのアクセスを無効にするように構成されている。
【0024】
いくつかの実施形態では、方法は、物理機能回路上で、情報を記憶するように構成された複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行することと、処理ユニット上で実行されているホストドライバにおいて、処理ユニットの動作状態に基づいて仮想機能による複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることと、を含む。別の態様では、複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、処理ユニットが異なる動作状態にあるのと同時に、仮想機能による複数のリソースのサブセットの異なる組み合わせへのアクセスを選択的に有効にすることを含む。更に別の態様では、複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む。
【0025】
一態様では、処理ユニットの動作状態は、仮想機能のデフォルト状態である第１の状態、仮想機能の初期化、再初期化及びリセットに使用される仮想機能の第２の状態、並びに、仮想機能が物理機能回路上で実行されている仮想機能の第３の状態のうち何れかを含む。別の態様では、複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、仮想機能が第１の状態にあることに応じて、仮想機能による第１のサブセット、第２のサブセット及び第３のサブセットへのアクセスを無効にすることと、仮想機能による第４のサブセットへのアクセスを有効にすることと、を含む。更に別の態様では、複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、仮想機能が第２の状態にあることに応じて、仮想機能による第１のサブセット、第２のサブセット、第３のサブセット及び第４のサブセットへのアクセスを有効にすることを含む。更に別の態様では、複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、仮想機能が第３の状態にあることに応じて、サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル及び脅威レベルのうち少なくとも１つに基づいて、仮想機能によるリソースのサブセットへのアクセスを有効にすることを含む。別の態様では、複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、仮想機能が第３の状態にあることに応じて、仮想機能による第１のサブセット、第３のサブセット及び第４のサブセットへのアクセスを有効にすることと、仮想機能による第２のサブセットへのアクセスを無効にすることと、を含む。
【0026】
いくつかの実施形態では、装置は、複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行するように構成された物理機能回路と、仮想機能の状態を決定するように構成された状態機械と、仮想機能の状態に基づいて、仮想機能による複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にするホストドライバを実行するように構成された処理ユニットと、を含む。一態様では、ホストドライバは、状態機械が仮想機能の状態を変更することに応じて、仮想機能による複数のリソースのサブセットへのアクセスを選択的に変更するように構成されている。別の態様では、複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む。更に別の態様では、仮想機能の状態は、仮想機能のデフォルト状態である第１の状態、仮想機能の初期化、再初期化及びリセットのために使用される仮想機能の第２の状態、及び、仮想機能が物理機能回路上で実行されている仮想機能の第３の状態のうち何れかを含む。
【0027】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令及び／又はデータをコンピュータシステムに提供するために、使用中にコンピュータシステムによってアクセス可能な任意の非一時的な記憶媒体又は非一時的な記憶媒体の組み合わせを含む。このような記憶媒体には、限定されないが、光学媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク）、磁気媒体（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ、磁気ハードドライブ）、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくはキャッシュ）、不揮発性メモリ（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）若しくはフラッシュメモリ）、又は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの記憶媒体が含まれ得る。コンピュータ可読記憶媒体（例えば、システムＲＡＭ又はＲＯＭ）はコンピューティングシステムに内蔵されてもよいし、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、磁気ハードドライブ）はコンピューティングシステムに固定的に取り付けられてもよいし、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、光学ディスク又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ベースのフラッシュメモリ）はコンピューティングシステムに着脱可能に取り付けられてもよいし、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、ネットワークアクセス可能ストレージ（ＮＡＳ））は有線又は無線ネットワークを介してコンピュータシステムに結合されてもよい。
【0028】
いくつかの実施形態では、上述した技術の特定の態様は、ソフトウェアを実行する処理システムの１つ以上のプロセッサによって実装される。ソフトウェアは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されるか、別の方法で明確に具体化された実行可能命令の１つ以上のセットを含む。ソフトウェアは、命令及び特定のデータを含んでもよく、当該命令及び特定のデータは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、上述した技術の１つ以上の態様を実行するように１つ以上のプロセッサを操作する。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気又は光ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリ等のソリッドステート記憶デバイス、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は、他の不揮発性メモリデバイス（単数又は複数）等を含み得る。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶された実行可能命令は、ソースコード、アセンブリ言語コード、オブジェクトコード、又は、１つ以上のプロセッサによって解釈され若しくは別の方法で実行可能な他の命令形式で実装可能である。
【0029】
上述したものに加えて、概要説明において説明した全てのアクティビティ又は要素が必要とされているわけではなく、特定のアクティビティ又はデバイスの一部が必要とされない場合があり、１つ以上のさらなるアクティビティが実行される場合があり、１つ以上のさらなる要素が含まれる場合があることに留意されたい。さらに、アクティビティが列挙された順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。また、概念は、特定の実施形態を参照して説明された。しかしながら、当業者であれば、特許請求の範囲に記載されているような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形を行うことができるのを理解するであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考慮されるべきであり、これらの変更形態の全ては、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【0030】
利益、他の利点及び問題に対する解決手段を、特定の実施形態に関して上述した。しかし、利益、利点、問題に対する解決手段、及び、何かしらの利益、利点若しくは解決手段が発生又は顕在化する可能性のある特徴は、何れか若しくは全ての請求項に重要な、必須の、又は、不可欠な特徴と解釈されない。さらに、開示された発明は、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかな方法であって、異なっているが同様の方法で修正され実施され得ることから、上述した特定の実施形態は例示にすぎない。添付の特許請求の範囲に記載されている以外に本明細書に示されている構成又は設計の詳細については限定がない。したがって、上述した特定の実施形態は、変更又は修正されてもよく、かかる変更形態の全ては、開示された発明の範囲内にあると考えられることが明らかである。したがって、ここで要求される保護は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2023-08-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、情報を記憶するように構成された複数のリソースと、
前記複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行するように構成された物理機能回路と、
処理ユニットと、を備え、
前記処理ユニットは、前記処理ユニットの動作状態に基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にするホストドライバを実行するように構成されている、
装置。
【請求項2】
前記処理ユニットは、前記処理ユニットが異なる動作状態にあるのと同時に、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットの異なる組み合わせへのアクセスを選択的に有効にするように構成されている、請求項１の装置。
【請求項3】
前記複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む、請求項２の装置。
【請求項4】
前記処理ユニットの動作状態は、前記仮想機能のデフォルト状態である第１の状態と、前記仮想機能の初期化、再初期化及びリセットのために使用される前記仮想機能の第２の状態と、前記仮想機能が前記物理機能回路上で実行されている前記仮想機能の第３の状態と、のうち何れかを含む、請求項３の装置。
【請求項5】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第１の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット及び前記第３のサブセットへのアクセスを無効にし、前記仮想機能による前記第４のサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている、請求項４の装置。
【請求項6】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第２の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている、請求項４又は５の装置。
【請求項7】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル及び脅威レベルのうち少なくとも１つに基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットへのアクセスを有効にするように構成されている、請求項４、５又は６の装置。
【請求項8】
前記ホストドライバは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にし、前記仮想機能による前記第２のサブセットへのアクセスを無効にするように構成されている、請求項７の装置。
【請求項9】
方法であって、物理機能回路において、情報を記憶するように構成された複数のリソースに記憶された情報を使用して仮想機能を実行することと、
処理ユニット上で実行されているホストドライバにおいて、前記処理ユニットの動作状態に基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることと、を含む、
方法。
【請求項10】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記処理ユニットが異なる動作状態にあるのと同時に、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットの異なる組み合わせへのアクセスを選択的に有効にすることを含む、請求項９の方法。
【請求項11】
前記複数のリソースのサブセットは、フレームバッファを実装するための第１のサブセットと、少なくとも１つのコンテキストレジスタを実装するための第２のサブセットと、ドアベルを実装するための第３のサブセットと、少なくとも１つのメールボックスレジスタを実装するための第４のサブセットと、を含む、請求項１０の方法。
【請求項12】
前記処理ユニットの動作状態は、前記仮想機能のデフォルト状態である第１の状態と、前記仮想機能の初期化、再初期化及びリセットのために使用される前記仮想機能の第２の状態と、前記仮想機能が前記物理機能回路上で実行されている前記仮想機能の第３の状態と、のうち何れかを含む、請求項１１の方法。
【請求項13】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第１の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット及び前記第３のサブセットへのアクセスを無効にすることと、前記仮想機能による前記第４のサブセットへのアクセスを有効にすることと、を含む、請求項１２の方法。
【請求項14】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第２の状態にあることに応じて、前記仮想機能による前記第１のサブセット、前記第２のサブセット、前記第３のサブセット及び前記第４のサブセットへのアクセスを有効にすることを含む、請求項１２又は１３の方法。
【請求項15】
前記複数のリソースへのアクセスを選択的に有効にすることは、前記仮想機能が前記第３の状態にあることに応じて、前記サブセットに関連付けられたリスクレベル、セキュリティレベル及び脅威レベルのうち少なくとも１つに基づいて、前記仮想機能による前記複数のリソースのサブセットへのアクセスを有効にすることを含む、請求項１２、１３又は１４の方法。
【国際調査報告】