СПОСОБ ВИРТУАЛИЗАЦИИ ТЕРМИНАЛЬНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2012 года по МПК G06F19/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для создания автоматизированных терминальных систем управления.

В настоящее время известно множество принципов построения терминальных вычислительных систем с многопользовательским доступом на основе использования технологий виртуализации.

Известна система Citrix XenServer и аналогичные ей по функциональным возможностям Citrix XenDesktop, VMware vSphere, Virtual Iron, которые позволяет предоставлять доступ к виртуализированным ресурсам компьютера посредством локальных и глобальных компьютерных сетей в режиме веб-доступа и прямого доступа к рабочему столу операционной системы, работающей в виртуальной машине, используя технологию Virtual Network Computing (VNC) или другие технологии, использующие протокол Remote FrameBufer [1, 2, 3].

Недостатком известных систем является использование сетевых технологий, что хоть и возлагает вычислительную нагрузку каждого пользователя на единый вычислительный сервер, но не позволяет отказаться от использования компьютеров в качестве аппаратной основы автоматизированных рабочих мест операторов.

Известна система «Астер», которая представляет собой многопользовательское расширение Windows 98, обеспечивающее подключение к стандартному персональному компьютеру нескольких дополнительных рабочих мест (Windows-терминалов). В системе «Астер» многопользовательское расширение ядра операционной системы MS Windows 98 существенно меняет свойства и режимы работы операционной системы, использует ее недокументированные возможности и функции [4].

Недостатком известной системы является ее низкие показатели надежности и быстродействия, а также использование устаревших программных платформ.

Известна система Microsoft Windows Multipoint Server, за основу которой была принята технология терминального доступа. Заключается она в том, что при загрузке Multipoint Server происходит загрузка специальной среды под служебной учетной записью в консольном режиме. В данной среде происходит разделение всех подключенных пользовательских устройств ввода (клавиатуры и мышки) для независимой работы, а также запускается n - количество (n соответствует количеству подключенных мониторов) приложений «Подключения к удаленному рабочему столу», который производит «удаленное» подключение к этому же компьютеру (то есть подключение происходит само на себя). Каждое такое приложение выводится строго на отведенный монитор, соответственно каждый оператор видит свое индивидуальное приглашение для входа на «удаленную» систему [5].

Недостатком известной системы также является ее невысокая надежность и ориентирование на применение в образовательных учреждениях, а также недостаточная изоляция рабочих мест в рамках одной ЭВМ MultiPoint, что проявляется взаимным влиянием операторов.

Наиболее близким по технической сущности к предъявляемому способу является способ обработки вызовов графического интерфейса прикладного программирования на основе способа виртуализации графических подсистем, согласно которому обработка вызовов графического интерфейса прикладного программирования (API) в вычислительной системе, имеющей главную операционную систему, первую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется в первой виртуальной машине, и вторую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется во второй виртуальной машине, включающий в себя этапы, на которых:

- принимают первый вызов графического API для обработки графическим процессором (GPU) графической подсистемы вычислительной системы, причем первый вызов графического API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов графической подсистемы, и создан упомянутой первой виртуальной машиной;

- обрабатывают упомянутый вызов графического API графическим компонентом монитора виртуальной машины компонента монитора виртуальной машины, который дает возможность функционирования виртуальной машине, при этом графический компонент монитора виртуальной машины отделен от главной операционной системы;

- принимают второй вызов графического API для обработки графическим процессором графической подсистемы, причем второй вызов графического API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов графической подсистемы, и создан упомянутой второй виртуальной машиной;

- обрабатывают упомянутый второй вызов графического API графическим компонентом монитора виртуальной машины;

- составляют компонентом составления отображения, содержащие обработанный первый вызов графического API и обработанный второй вызов графического API, причем компонент составления имеет доступ к памяти GPU, в которой хранится обработанный первый вызов графического API, и памяти GPU, в которой хранится обработанный второй вызов графического API; и отображают отображение на устройстве отображения [6].

Недостатком известного способа при общей схожести технологии виртуализации видеоподсистем является ориентирование его на единственного оператора и, как следствие, отсутствие возможности многопользовательского доступа к виртуальным машинам, поскольку графическая информация из всех виртуальных машин перенаправляется в окно даже в случае использования множественных устройств отображения, создавая единую вычислительную среду.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, а именно в обеспечении многопользовательского режима работы без использования в качестве рабочих мест операторов отдельных ЭВМ за счет введения в систему дополнительных контроллеров ввода информации и создания каналов доступа физических видеоадаптеров и контроллеров ввода в виртуальные машины, причем каждой виртуальной машине соответствует уникальный видеоадаптер и контроллер ввода.

Указанный технический результат достигается тем, что способ виртуализации терминальных систем содержит главную операционную систему, первую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется в первой виртуальной машине, и вторую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется во второй виртуальной машине, и включает в себя этапы, на которых:

- принимают первый вызов графического API для обработки графическим процессором (GPU) графической подсистемы вычислительной системы, причем первый вызов графического API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов графической подсистемы, и создан упомянутой первой виртуальной машиной;

- обрабатывают упомянутый вызов графического API графическим компонентом монитора виртуальной машины, который дает возможность функционирования виртуальной машине, при этом графический компонент монитора виртуальной машины отделен от главной операционной системы;

- принимают второй вызов графического API для обработки графическим процессором графической подсистемы, причем второй вызов графического API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов графической подсистемы, и создан упомянутой второй виртуальной машиной;

- обрабатывают упомянутый второй вызов графического API графическим компонентом монитора виртуальной машины;

- составляют компонентом составления отображения, содержащие обработанный первый вызов графического API и обработанный второй вызов графического API, причем компонент составления имеет доступ к памяти GPU, в которой хранится обработанный первый вызов графического API, и памяти GPU, в которой хранится обработанный второй вызов графического API; и отображают отображения на устройствах отображения,

причем новым является то, что способ виртуализации терминальных систем дополнительно содержит следующие этапы:

- принимают вызов API ввода-вывода для обработки контроллером ввода, причем первый вызов API ввода-вывода имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов системы ввода-вывода, принадлежащий назначенному контроллеру ввода, и создан первой виртуальной машиной;

- обрабатывают вызов API ввода-вывода компонентом ввода-вывода монитора виртуальных машин;

- принимают вызов API ввода-вывода для обработки контроллером ввода-вывода, причем второй вызов API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов системы ввода-вывода, принадлежащий назначенному контроллеру ввода, и создан второй виртуальной машиной.

Предлагаемый способ виртуализации терминальных систем осуществляется следующим образом.

Каждому из некоторого числа операторов (1, 2, 3) соответствует уникальная виртуальная машина (4, 5, 6) с исполняемой в ней гостевой операционной системой и свои уникальные устройства ввода (клавиатура, мышь, сенсорная панель и др.) информации (7, 8, 9) и устройства вывода (монитор и др.) информации (10, 11, 12), а также установленные в компьютер (22) видеоадаптеры (13, 14, 15) и контроллеры интерфейсов ввода информации (16, 17, 18). Монитор виртуальных машин (19) обеспечивает доступ гостевой операционной системе (5) каждого оператора (2) к назначенному ему аппаратному обеспечению (видеоадаптеру (14), контроллеру ввода (17)), а гостевая операционная система (5) работает с предоставленным ей аппаратным обеспечением посредством стандартных драйверов. Гостевая операционная система (5) оператора (2) формирует рабочий стол и обрабатывает графические элементы на видеопроцессоре назначенного ей адаптера (14), выводит графическую информацию, задействуя видеоинтерфейс того же физического адаптера (14) не используя виртуализацию устройства монитором виртуальных машин (19). Информация, предназначенная для отображения пользователю, поступает с видеоинтерфейса на монитор пользователя (11), подключенный к видеоадаптеру, соответствующему этому пользователю (14). При вводе данных пользователем (2) посредством клавиатуры или иных устройств ввода (8), подключенных к соответствующему этому пользователю физическому контроллеру ввода (17), монитор виртуальных машин (19) не перехватывает данные с контроллера ввода информации (17), предоставляя их обработчику гостевой операционной системы (5) пользователя. Каждый оператор работает с виртуальной машиной аналогично, посредством монитора виртуальных машин (19) и назначенных ему устройств ввода-вывода информации (9), и имеет впечатление работы на отдельном выделенном ему компьютере. Оператор (1), программное обеспечение (20) автоматизированного рабочего места которого не нуждается в виртуализации, работает с операционной системой хоста (4) также посредством назначенных ему видеоадаптера (13) и контроллера ввода (16).

Предлагаемый способ виртуализации терминальных систем позволяет расширить функциональные возможности способа за счет создания функции многопользовательского доступа без использования в качестве рабочих мест операторов отдельных ЭВМ и обмена данными между пользователями в режиме реального времени.

Таким образом, заявляемые система и способ виртуализации терминальных систем обладают новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Литература

1. Citrix Systems - Virtualization, Networking and Cloud. Simplified. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.citrix.ru, свободный. Загл. с экрана.

2. VMware vSphere 4: частные «облака», виртуализация серверов и ЦОД [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vmware.com/ru/products/vsphere/overview.html, свободный. Загл. с экрана.

3. Virtual Iron [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.oracle.com/us/corporate/Acquisitions/virtualiron/virtualiron-general-presentation-072284-pdf, свободный. Загл. с экрана.

4. Патент №28260 РФ, G06F 13/00. Система «Астер» // Инвалев А.С. (РФ) Заявка 2002112914/20, 21.05.2002. Опубл. 10.03.2003.

5. Windows MultiPoint Server 2010 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://technet.microsoft.com/en-us/library/wms-2010-multipoint-server-index.aspx, свободный. Загл. с экрана.

6. Патент №2406128 РФ, G06F 17/00. Система и способ для виртуализации графических подсистем // Блит Дэвид Р. (US) Заявка: 2005136419/08, 23.11.2005. Опубл. 10.12.2010.

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для создания автоматизированных терминальных систем управления. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей терминальной системы управления за счет введения в систему дополнительных контроллеров ввода информации и создания каналов доступа физических видеоадаптеров и контроллеров ввода в виртуальные машины, причем каждой виртуальной машине соответствует уникальный видеоадаптер и контроллер ввода. Способ виртуализации терминальных систем содержит главную операционную систему, первую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется в первой виртуальной машине, и вторую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется во второй виртуальной машине, и включает в себя этапы, на которых: принимают первый вызов графического API; обрабатывают упомянутый вызов графического API; принимают второй вызов графического API; обрабатывают упомянутый второй вызов графического API; составляют компонентом составления отображения, содержащие обработанный первый вызов графического API и обработанный второй вызов графического API, и отображают отображения на устройствах отображения; принимают вызов API ввода-вывода для обработки контроллером ввода; обрабатывают вызов API ввода-вывода компонентом ввода-вывода монитора виртуальных машин; принимают вызов API ввода-вывода для обработки контроллером ввода-вывода. 1 ил.

Способ виртуализации терминальных систем, заключающийся в том, что обработка вызовов графического интерфейса прикладного программирования (API) в вычислительной системе, имеющей главную операционную систему, первую гостевую операционную систему, хостинг которой осуществляется в первой виртуальной машине с ассоциированными с ней контроллером ввода-вывода информации, видеоадаптером и устройствами ввода-вывода информации, и вторую гостевую операционную систему с ассоциированными с ней контроллером ввода-вывода информации, видеоадаптером и устройствами ввода-вывода информации, хостинг которой осуществляется во второй виртуальной машине, включающий в себя этапы, на которых:
- принимают первый вызов графического API для обработки графическим процессором (GPU) графической подсистемы вычислительной системы, причем первый вызов графического API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов графической подсистемы, принадлежащий GPU 1, и создан первой виртуальной машиной;
- обрабатывают упомянутый вызов графического API графическим компонентом монитора виртуальной машины компонента монитора виртуальной машины, который дает возможность функционирования виртуальной машине, при этом графический компонент монитора виртуальной машины отделен от главной операционной системы;
- принимают второй вызов графического API для обработки GPU, причем второй вызов графического API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов графической подсистемы, принадлежащий GPU 2, и создан упомянутой второй виртуальной машиной;
- обрабатывают упомянутый второй вызов графического API графическим компонентом монитора виртуальной машины;
- составляют компонентом составления отображения для каждой виртуальной машины, содержащие:
для первой виртуальной машины обработанный первый вызов графического API, причем компонент составления имеет доступ к памяти GPU 1, в которой хранится обработанный первый вызов графического API;
для второй виртуальной машины обработанный второй вызов графического API, причем компонент составления имеет доступ к памяти GPU 2, в которой хранится обработанный второй вызов графического API;
и отображают отображения с помощью видеосистем графических подсистем на подключенных к ним устройствах отображения, причем виртуальной машине 1 соответствует видеосистема графической подсистемы 1, виртуальной машине 2 соответствует видеосистема графической подсистемы 2, отличающийся тем, что способ виртуализации терминальных систем дополнительно содержит следующие этапы:
- принимают вызов API ввода-вывода для обработки контроллером ввода, причем первый вызов API ввода-вывода имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов системы ввода-вывода, принадлежащий назначенному контроллеру ввода 1, и создан первой виртуальной машиной;
- обрабатывают вызов API ввода-вывода компонентом ввода-вывода монитора виртуальных машин;
- принимают вызов API ввода-вывода, причем второй вызов API имеет виртуальный адрес, соответствующий пространству реальных адресов системы ввода-вывода, принадлежащий назначенному контроллеру ввода 2, и создан второй виртуальной машиной.