允许用户方式处理在特许执行方式下操作的方法和装置

具体实施方式

参见例图，类似的数字对应于图中描绘的类似部件。本发明将被描述为实现在一个包括两个或更多群集的信息存储和检索系统中，其中那些群集中的每一个都包括一个或多个处理器、一个或多个数据高速缓存、以及一个或多个非易失性存储设备。然而，对申请人的方法的下列描述并不意味着把申请人的发明限制到通常的数据处理系统或者包括多个群集的数据处理系统，这是因为本发明在此能够被应用于授权在计算设备中设置的操作系统中设置的串在特许执行方式下进行操作。

在图1所示的实施例中，申请人的信息存储和检索系统100包括第一群集101A和第二群集101B。每个群集分别包括一个处理器部分130/140和一个输入/输出部分160/170。每个群集中的内部PCI总线分别经由处理器部分130/140和设备I/O部分160/170之间的远程I/O电桥155/165进行连接。

信息存储和检索系统100进一步包括多个设置在四个主机架(host bays)101、106、111和116中的主机适配器102-105、107-110、112-115、和117-120。每个主机适配器可以包括一个或多个光纤信道端口、一个或多个FICON端口、一个或多个ESCON端口、或者一个或多个SCSI端口。每个主机适配器通过一条或多条公共平台互连总线121连接到两个群集，从而使每个群集能够处理来自任一主机适配器的I/O。

处理器部分130包括微代码131、处理器132、高速缓存134和操作系统135。在某些实施例中，处理器部分130进一步包括存储器133。在某些实施例中，存储器设备133包括随机存取存储器。在某些实施例中，存储器设备133包括非易失性存储器。

处理器部分140包括微代码141、处理器142、高速缓存144和操作系统145。在某些实施例中，处理器部分140进一步包括存储器143。在某些实施例中，存储器设备143包括随机存取存储器。在某些实施例中，存储器设备143包括非易失性存储器。

I/O部分160包括非易失性存储器(“NVS”)162和NVS电池164。I/O部分170包括NVS 172和NVS电池174。

I/O部分160进一步包括多个设备适配器，诸如设备适配器165、166、167和168，并且包括组织成两个阵列、即阵列“A”和阵列“B”的16个盘驱动器。图1所示的实施例显示了两个磁盘阵列。在其他实施例中，申请人的信息存储和检索系统包括大于两个的硬盘阵列。每个驱动器阵列对于主计算机来说看来像是一个或多个逻辑驱动器。

在某些实施例中，阵列“A”和“B”利用RAID协议。在某些实施例中，阵列“A”和“B”包括其中阵列不是依照RAID进行配置的并且有时被称作JBOD阵列、即“Just a Bunch Of Dish(仅仅是一串盘)”的阵列。如本领域技术人员将会理解的那样，RAID(独立盘冗余阵列，Redundant Array of Independent Disks)排列包括按盘驱动器阵列配置的独立的盘驱动器，以获得优于单个大驱动器的性能、容量和可靠性。

在图1所示的实施例中，磁盘阵列“A”包括盘驱动器181、182、183、191、192、193和194。磁盘阵列“B”包括盘驱动器185、186、187、188、196、197和198。

为了使信息存储和检索系统的微代码，例如微代码131(图1)，访问硬件和直接管理数据结构与高速缓存，在执行那个微代码时需要特许执行方式访问。为了将系统的微代码编译为在Linux下运行的用户方式二进制应用程序，申请人已经修改了Linux内核的PowerPC分支，以允许具有根许可(UID 0)的用户方式应用程序利用处理器、诸如处理器132(图1)在特许执行方式下执行。

下面参见图2，在步骤210，申请人的方法提供了一种计算设备，它包括处理器、多个用户串、以及包括特许执行方式和非特许执行方式的操作系统。在某些实施例中，步骤210中的计算设备包括信息存储和检索系统、例如系统100。

在步骤220，多个用户串中的一个、即第一用户方式串请求在特许执行方式下进行操作以执行一个或多个指定任务。例如，用户串可以请求在特许执行方式下进行操作以在不允许系统中断时执行微代码。在某些实施例中，步骤220中的请求包括允许请求用户串在“priv_usermode”、即特许执行方式下进行操作的请求。

在某些实施例中，步骤220中的请求通过一个最优先的系统调用激活。在其他实施例中，申请人的“priv_usermode”机制通过一个设备驱动器接口激活。在某些实施例中，具有根级别访问的处理能够经由proc文件、例如“/proc/user_privmode”、设置/查询“user_privmode”状态。

在某些实施例中，申请人的方法从步骤220转到步骤250。在其他实施例中，申请人的方法从步骤220转到步骤230，在其中申请人的方法确定请求串是否被授权使用特许执行方式。在某些实施例中，系统的微代码、例如微代码131、包括一个查找表，它指示哪些用户方式串被授权在特许执行方式下进行操作。在某些实施例中，被授权在特许执行方式下操作的用户方式串包括一个这样指示的标志。

如果在步骤230中申请人的方法确定为请求串不被允许在特许执行方式下进行操作，则该方法从步骤230转到步骤240，在步骤240中该方法拒绝步骤220中的在特许执行方式下进行操作的请求。或者，如果在步骤230中申请人的方法确定为请求串被允许在特许执行方式下进行操作，则该方法从步骤230转到步骤250，在步骤250中该方法授权请求串在特许执行方式下进行操作。

在某些实施例中，请求用户串使用‘echo“1”＞/proc/user_privmode’函数激活user_privmode机制。在处理向proc文件中的写入时，user_privmode内核模块修改位于processsestask_struct中的一个标志。这个标志最初被设置为0，以指示user_privmode机制未被激活。调用函数“current-is_priv_user”会将该标志设置为1。在把这个标志设置为1之后，该标志能够由返回到用户状态的内核异常代码进行检查。在某些实施例中，在把这个标志设置为1之后，该标志能够由用于设置监控位(supervisor bit)的内核异常/ret_to_user代码进行检查。

在步骤260，甚至在请求串已经完成步骤220中的一个或多个指定任务之后，申请人的方法继续允许步骤220中的请求串在特许执行方式下进行操作。在某些实施例中，直到计算设备、诸如信息存储和检索系统100被关闭时才撤销对请求串在特许执行方式下进行操作的授权。

在申请人的装置和方法的某些实施例中，申请人的计算设备、例如系统100、利用一个操作系统、例如操作系统135(图1)和/或145(图1)。在某些实施例中，该操作系统包括Linux的修改。如本领域技术人员将会认识到的那样，Linux是一种最初由Linus Torvalds在全世界开发者的帮助下创建的自由Unix型操作系统。在GNU公众许可下开发，用于Linux的源编码可自由地获得。

如本领域技术人员将进一步认识到的那样，并且下面参见图3，Linux包括多个在非特许执行方式下操作的操作系统组成部分，包括组成部分310。操作系统用户方式组成部分310包括例如各种用户方式串。操作系统用户方式组成部分310与多个应用程序、例如应用程序340、应用程序350、应用程序360等进行接口。

包括用户方式串的在非特许执行方式下操作的多个操作系统组成部分与包括内核方式串的在特许执行方式下操作的多个操作系统组成部分320进行通信。内核方式操作系统组成部分320尤其与一个或多个系统硬件设备330进行通信。如本领域技术人员将会认识到的那样，多个操作系统内核方式组成部分320有时被统称为“内核”。

PowerPC linux内核使用MSR寄存器中的MSP_PR位以确定被中断的处理是否正在内核或用户方式空间中执行。因此，如果用户方式处理在MSP_PR打开时执行，则内核可能不正确地假定代码实际上在内核中。为了避免这个问题，申请人的user_privmode代码在到内核的入口上执行，并且将会在内核代码返回到用户空间时执行。此时，检查隐藏在task_struct中的额外变量，并且必要时在任一内核代码检查正在执行的代码包括用户代码还是内核代码之前从SRR1、即用户上下文MSR中删除MSR_PR位。将额外变量添加到task_struct中，并且保存在8KB内核堆栈的末端。

表1描述了申请人的操作系统在linux/sched.h中包括的某些修改。

                            表1

在到Linux内核中的任一入口上执行的代码位于包括在每个PowerPC异常之前的宏EXCEPTION_PROLOG中。表2描述了申请人的操作系统在linux/arc/ppc/kernel/head.S中包括的某些修改。

                             表2

表3描述了对linux/arch/ppc/kernel/entry/S的修改，其中其代码在从Linux内核异常处理程序返回到用户方式时执行。

                                 表3

在某些实施例中，可以将图2中描述的各个步骤进行组合、删除或者重新排序。

在某些实施例中，申请人的发明包括驻留在存储器133(图1)中的指令，其中那些指令由处理器132(图1)执行以执行图2中描述的步骤220、230、240、250和260，其中步骤220包括接收来自用户方式串的请求。在其他实施例中，申请人的发明包括驻留在任何其他计算机程序产品中的指令，其中那些指令由系统100之外的或者在系统100内部的计算机执行以执行图2中描述的步骤220、230、240、250和260，其中步骤220包括接收来自用户方式串的请求。不论是哪种情况，上述指令都可以被编码在一个信息存储媒体、包括例如磁信息存储介质、光信息存储介质、电信息存储介质等中。通过“电子存储介质”，申请人是指例如诸如PROM、EPROM、EEPROM、FlashPROM、压缩闪存、灵巧介质等之类的设备。

虽然已经详细地举例说明了本发明的优选实施例，但是显然本领域技术人员可以在不背离下列权利要求所阐述的本发明的范围的情况下对那些实施例进行修改和改进。