JP2008257687A - マルチモードコンピュータオペレーション - Google Patents

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Abstract

【課題】ノートブックのような移動型マシンにおいて、マシンネットワークベースのブーティングを可能にするとともに仮想マシンを実行させること。
【解決方法】ラップトップまたはノートブックコンピュータのような移動型装置であり、上記移動型装置の第1動作モードと第2モードを供給するように動作するハイパーバイザを装備している。この第1動作モードは第1動作環境に関連し、第2動作モードは第2動作環境に関連している。
【選択図】 図1

Description

本発明は、概してネットワークコンピューティング・システムに関し、特に、遠隔管理されたコンピュータに関する。また特に、本発明は、遠隔管理されたコンピュータまたはスタンドアロンコンピュータとしての移動型コンピューティング・システムを実装した方法およびシステムに関する。
ある環境においては、オペレーティングシステム(OS)のブートストラッピングが必要となる。コンピュータの電源がオンになると、まずそのOSの2値イメージが記憶装置からメモリにロードされ、これにより、OSがコンピュータシステム全体を実行および制御するように設定される。従来、OSのロードは、ブート機構、またはブートストラッピング機構を使用してコンピュータシステムの実行を開始またはスタートさせることで行われてきた。
過去、OSは、コンピュータのハードディスクドライブからブートストラップされていた。大抵の移動型コンピュータを含む従来のコンピュータシステムは、いわゆるデスクトップタイプのモデルであるかノートブックタイプのモデルであるかに関係なく、そのオペレーティングシステムをブートストラッピングする(または短縮して「ブートする」)ハードディスクを含む必須のハードウェアコンポーネント全てを、例えばコンピュータのハウジングといった筐体内に一まとめに配置していた。しかし、状況によっては、コンピュータシステムを、オペレーティングシステムを実装した、さらにはコンピュータユーザの個人データを含んでいるシステムハードディスクを他と一まとめに配置しないように、もしくはコンピュータシステムの全体のその他の部分から物理的に分離して維持するように構成することが望ましい。
したがって、小規模および大規模な企業の間では、現在、ネットワーク内の各コンピューティング・システムにハードドライブを設ける必要性を排除するディスクレスクライアントを提供するという、似たような傾向がある。一般に、こうしたディスクレスクライアントは、デスクトップタイプのコンピューティング・システムであり、典型的に、そのオペレーティングシステムをネットワークサーバから、インターネットまたはイントラネット接続上でブートストラップするものである。全てのデータは中央サーバにあるため、ファイル管理を1つの中央の場所において制御することができる。バックアップ実施時に多数のコンピューティング・システムを起動させる必要がないため、システムバックアップが大幅に促進され、さらに、必要な全ての「パッチ管理」をサーバ側で実施することができる。
遠隔ブートストラップをディスクレスクライアントで使用するように実現する公知の工程には様々なものがある。こうした方法の1つがPXE(プリブート実行環境)ブートである。他にも、iSCSI(InternetSmall Computer Systems Interface)プロトコルを利用するものもある。プレブート実行環境(PXE)の仕様書(http:..//www.pix.net/software/pxeboot/archive/pxespect.pdf)ではPXEブートに関するさらなる情報が入手可能である。RFC3720ではiSCSIに関するさらなる情報が入手可能である(http://www.faqs.org/rfcs/rfc3720.html)。
しかし、こうしたディスクレスクライアントには問題および制限がある。最も顕著な制限は、クライアントコンピュータが、OSイメージを含有したネットワークサーバへの一貫した継続する接続に依存することである。そのため、ディスクレスクライアントはデスクトップのような静止型マシンである傾向にあり、ノートブックのような移動型マシンではない。
ある別の環境においては、異なるオペレーティングシステム毎に書かれたアプリケーションを共通のハードウェアプラットホーム上で同時に実行する必要性と、利用可能なハードウェアリソースを完全に利用する必要性とによって生じた仮想マシンと仮想マシンモニタが必要となる。仮想マシンモニタは1960年代後半より研究対象とされ続け、「仮想マシンモニタ」(VMM)として知られるようになった。当業者には、例えば、R.P.Goldberg,“Survey of Virtual Machine Research,”IEEE Computer,Vol.7,No.6,1974を参照されることを強く奨励する。さらなる例として、1970年代に、IBM(International Business Machines)社が、VM/370システムで使用するための仮想マシンモニタを採用した。
しばしば文献において「ハイパーバイザ」と呼ばれる仮想マシンモニタは、ハードウェアの頂部の直上で直接実行され、マシンの全てのハードウェアリソースを仮想化する薄型のソフトウェア部品である。仮想マシンモニタのインターフェースは同マシンのハードウェアインターフェースと同じであるため、オペレーティングシステムはVMMの存在を決定することができない。その結果、ハードウェアインターフェースがその下のハードウェアと一対一対応型の互換性を有するものである場合に、同一のオペレーティングシステムを仮想マシンモニタ上あるいは生ハードウェア上で実行できるようになる。これにより、システムリソースの小部分のみが必要な場合には、オペレーティングシステムの複数のインスタンスか、単にオペレーティングシステムのカーネルのインスタンスを実行できるようになる。各インスタンスは仮想マシンと呼ばれる。オペレーティングシステムを仮想マシンに複製するか、または、仮想マシン毎に全く異なるオペレーティングシステムを使用することができる。いずれの場合でも、仮想マシンは完全に自動化されており、例えばハードウェア妨害といったハードウェアリソースにアクセスするための仮想マシンモニタに依存する。
本発明の1つの態様は、移動型装置と、上記移動型装置内に搭載されたハイパーバイザとを備えたシステムを提供し、この場合、ハイパーバイザは、上記移動型装置の第1動作モードと、上記移動型装置の第2動作モードとを実行するように動作し、上記第1動作モードは第1動作環境に関連し、上記第2動作モードは第2動作環境に関連している。
本発明の別の態様は、移動型装置内にハイパーバイザを搭載するステップと、上記ハイパーバイザにより、上記移動型装置の第1動作モードおよび第2動作モードを提供するステップとを備えた方法を提供し、この場合、上記第1動作モードは第1動作環境に関連し、上記第2動作モードは第2動作環境に関連している。
さらに、本発明のさらなる態様は、マシンによる読み出しが可能なプログラム記憶装置を提供し、このプログラム記憶装置は、移動型装置内にハイパーバイザを搭載するステップと、上記ハイパーバイザにより、上記移動型装置の第1動作モードおよび第2動作モードを提供するステップとを備えた方法を実行するために上記マシンによって実行可能な命令のプログラムを明確に具現化するものであり、この場合、上記第1動作モードは第1動作環境に関連し、上記第2動作モードは第2動作環境に関連している。
本発明を、上述したもの以外のさらなる特徴および利点と共により理解するために、添付の図面と共に以降の説明を参照し、本発明の範囲は付属の請求項において特定される。
ここでは本発明を、その好ましい実施形態を示した添付の図面を参照しながらより十分に説明するが、以降で本発明を説明する前に、適切な技術の当業者がここで説明される本発明を変更して好都合な結果を達成することも可能である点が理解されるべきである。したがって、以降の説明は、適切な当業者に向けられた、広範囲で示唆的な開示として理解されるべきであり、本発明を制限するものとして理解されるべきではない。
次に、複数の図面を通して類似の要素またはステップには同様の参照符号が付された添付の図面を特に参照しながら本発明の好ましい実施形態を説明する。本明細書全体において使用されている「一実施形態」、「実施形態」あるいは類似の表現は、実施形態に関連して説明されている特定の特性、構造、または特徴が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。そのため、本明細書中に「一実施形態」、「実施形態」および類似の表現が出てきた場合、これらは全て同一の実施形態を参照していてよいが、しかしこれに限定はされない。
図1には、コンピュータシステム100を例示する実施形態のブロック図が示されている。図1に示した実施形態は、ノートブック型コンピュータシステムであってよく、その例として、ニューヨーク州パーチェスにあるレノボ社(US)より販売されているパーソナルコンピュータのThinkPad(登録商標)シリーズや、ニューヨーク州アーモンクにあるIBM(International Business Machines)社より販売されているIntellistation(登録商標)のようなワークステーションコンピュータが挙げられる。しかしながら、以下の説明より明らかになるように、本発明は、任意のデータ処理システムによる様々な動作モードに適用される。
図1に示すように、コンピュータシステム100は少なくとも1個のシステムプロセッサ42を含んでおり、このシステムプロセッサ42はプロセッサバス44により読み出し専用メモリ(ROM)40とシステムメモリ46に接続されている。このシステムプロセッサ42は、インテル社製のプロセッサの1つが実装されてもよく、ROM40に記憶されたブートコード41を電源オン時に実行し、その後、オペレーティングシステムとシステムメモリ46に記憶されているアプリケーションソフトウェアとの制御下でデータ処理を行う汎用プロセッサである。システムプロセッサ42は、プロセッサバス44とホストブリッジ48を介して周辺コンポーネント相互接続(PCI)ローカルバス50に接続されている。
PCIローカルバス50は、アダプタおよびブリッジを含む多数の装置の取り付けをサポートする。こうした装置には、コンピュータシステム100とLAN(local Area Network)をインターフェースするネットワークアダプタ66、コンピュータシステム100とディスプレイ69をインターフェースするグラフィックスアダプタ68がある。PCIローカルバス50上での通信はローカルPCIコントローラ52によって管理され、次に、メモリバス54を介して不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)56に接続される。ローカルPCIコントローラ52は、第2ホストブリッジ60を介して追加のバスおよび装置への接続も可能である。
コンピュータシステム100はさらに、ISAブリッジ64によってPCIローカルバス50に接続されたISA(Industry Standard Architecture)バス62を含む。ISAバス62には、コンピュータシステム100と、例えばキーボード、マウス、ディスクドライブといった取り付けられた周辺装置との間の通信を制御する入力/出力(I/O)コントローラ70が接続されている。これに加え、I/Oコントローラ70は、コンピュータシステム100の、シリアルおよびパラレルポートを介した外部通信をサポートする。
ディスクレスコンピュータを含むいくつかのコンピュータは、そのオペレーティングシステムを、インターネットまたはイントラネット接続上で遠隔記憶装置からブートストラップする。図2は、こうした遠隔記憶装置と複数のクライアントを装備したネットワークの一例を示す。このネットワーク接続は、有線・無線の両方を含む様々なものであってよいことが理解されるべきである。ネットワークベースのブーティング工程中に、クライアントコンピュータ21,22が、ブートストラッピングに必要な遠隔記憶装置20のファイルを要求するパケット(1または複数)を送信すると、遠隔記憶装置20がクライアントコンピュータ21,22に応答して適切なブートファイルを送信する。この例でのブーティングには、ネットワーク上でサーバコンピュータ(またはコンピュータ上で実行されるサーバ処理)を介して行うブーティングや、また、プロセッサまたはCPU、メモリを実装したサーバコンピュータを介在させず、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを実行せずにネットワークに直接取り付けられた記憶装置からのブーティングが含まれることが理解されるべきである。
本開示は次に、本発明の少なくとも1つの好ましい実施形態に従って明示または実行可能な実施の説明へと移る。以下で追加の図面について説明するが、図1と図2を同時に参照し、また特に、必要な範囲で全ての図面を同時に参照することが可能である。
図3は、仮想化ソフトウェアを、本発明の実施形態を実現するためにハードウェア実現型のコントローラに関連した仮想マシンモニタを採用している本発明の一実施形態に従って実行しているコンピュータシステム内の抽象化層を示すシステム仮想層の図である。この実施形態によれば、専用ハードウェアは必要ない。最下位の抽象化はハードウェア層300であり、この層はコンピュータシステムの物理ハードウェア層である。仮想マシンモニタ層302はハードウェア層300の上に位置する中間層であり、ネットワークアダプタ66およびディスクコントローラ72への全てのアクセスの試みを、コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアによって遮断する。
本質的には、任意の適切な仮想マシンモニタ(ハイパーバイザ)を本発明の実施形態に従って使用することができるが、現在のところ「Xen」ハイパーバイザが好ましいハイパーバイザである。Xenハイパーバイザは、オープンソースソフトウェア開発である。Xenハイパーバイザに関するさらなる情報は、http://www.xensource.comで見ることができる。さらに、仮想マシンモニタの機能は、ソフトウェアにて、あるいは、例えば少なくとも1個の集積回路や少なくとも1個の集積回路の一部といったハードウェアにて実現できる。そのため、本明細書で説明された本発明の概念は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいは両方の組み合わせにて実現できることが理解されるべきである。
最上位の抽象化には、最後にオペレーティングシステムとソフトウェアアプリケーションを実行する仮想マシン304,306がある。仮想マシンを2個のみ示したが、追加の仮想マシンの利用も可能である。仮想マシンは、他の仮想マシンの存在を知覚しないように構成される。仮想マシン304は、ネットワーク装置20のような外部ソースからのOS1に関連したディスクレスオペレーションを実行できるように構成されることが好ましい一方で、仮想マシン306を、ディスクドライブ200のようなローカルソースからのOS2に関連したオペレーションを実行できるように構成することが好ましい。
一般に、OS1、OS2、ネットワーク装置20、およびディスクドライブ200は単なる例示であることが理解されるべきである。そのため、本発明の現時点で好ましい少なくとも1つの実施形態により、一方が第1コンテキストあるいは環境とインターフェースするように、他方が第2コンテキストあるいは環境とインターフェースするように構成された、少なくとも2つの仮想マシン(またはセッション)を包括する仮想マシンモニタ(またはハイパーバイザ)の概念が幅広く考案される。本発明の少なくとも1つの一実施形態の有利な改良では、こうした環境の一方は外部であり、他方はローカルである。したがって、ここでの例示では、外部環境は企業ネットワークのようなネットワークであり、ローカル環境はディスクドライブを実装したローカルOSである。しかし、本発明の実施形態は、その他の幅広い内容および設定に適用できることが明白である。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、コンピュータシステム100は、優勢なオペレーティングパラダイムにより定義された所定の基準に応じて、仮想マシンモニタ302によって、1つの仮想マシンと別の仮想マシンとの間で確実に移行することができる。上述で言及したように、OS画像を含有したネットワーク装置への(仮想マシン304がディスクドライブ200へのアクセスを遮断した状態で、ネットワークアダプタ66を介し)一貫した継続する接続が存在する場合には、コンピュータシステム100はディスクレス装置として機能することができる。仮想マシンモニタ302は、こうした一貫した継続する接続が、優勢な条件の下でさえも可能であるかを決定できることが好ましい。企業ネットワークが利用可能でないと決定された場合には、仮想マシン304が休止するのが好ましく、仮想マシン306が、従来のオペレーションに対して、OS2を介してアクティブとなることが好ましい。そのため、仮想マシン306は、例えば非限定的な例により、ディスクドライブ200への完全なアクセスを許可し、一方でネットワークアダプタ66へのアクセスを遮断する。
仮想マシン304,306を介した異なる動作モードを理解することができる。例えば、仮想マシン304は、(ネットワーク装置20に固有の)安全性が高い、あるいは慎重を期するオペレーションとインターフェースし、このオペレーションを扱うことが可能であり、一方、仮想マシン306は、安全性が低い、またはそれほど慎重を期さないオペレーションとインターフェースし、これを扱うことが可能である。したがって、これは例えば、ユーザが慎重を期する、または機密扱いの情報を外部ソースから装置100にダウンロードする条件を排除することを助け、ここでは、こうした危険性の高いアプリケーションはダウンロード不可であり、仮想マシン304を介した場合のみ利用することができる。
本発明の実施形態にしたがって第3モードを考案することができる。ここでは、ディスクレスネットワークが「クライアント/サーバ」モードで動作できる。このモードでは、仮想マシンモニタ302は、外部ソースからのアプリケーションおよびデータを、ディスクドライブ200との組み合わせが可能であり、したがって一貫した継続するネットワーク接続の必要がない(無論、インストール時を除く)、さらに別の仮想マシン(図示せず)にインストールできることが好ましい。これは、明らかに安全性の低いモードであるが、一般的なアプリケーションに対して、あるいは、慎重を期さない、危険性が低く、機密扱いでない性質のアプリケーションに対して著しい便宜性を加えることができる。
図4は、本発明の一実施形態による仮想マシンモニタに利用される論理を示したフローチャートである。仮想マシンモニタ(ハイパーバイザ)は、まず、遠隔ブート要素の利用可能性を確認する。一例として、ネットワークアダプタ66を介した一貫した継続するネットワーク接続の存在が評価される(ステップS401)。あるいは、例えば、現在ユーザが一貫した継続するネットワーク接続環境にいるが、こうした環境から出ようとしている場合には、ユーザの選択を利用することができる。遠隔ブート要素の利用可能性が確認されると、仮想マシンモニタがブートモードを選択し(ステップS402)、次に、ブートを上述したとおりに実施する(ステップS403)。
図4に示した実施形態は、図3に関連して説明したように仮想マシンマネージャとして実現することができる。
本発明の実施形態は、マシン読み出し可能媒体を含んだ、コンピュータプログラムプロダクトとして提供することができる。この媒体には、コンピュータ(または他の電子装置)を本発明の任意の実施形態による工程を実行するようにプログラミングするための命令が記憶されている。このマシン読み出し可能媒体には、例えばフロッピーディスク、光学ディスク、CD−ROM、磁気光学ディスク、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁気または光学カード、あるいはこれ以外のタイプの、電子的な命令の記憶に適した媒体/マシン読み出し可能媒体が含まれるが、しかしこれらに限定はされない。さらに、本発明の実施形態は、コンピュータプログラムプロダクトとしてダウンロードすることもできる。この場合には、通信リンク(例えばモデムやネットワーク接続)を介し、キャリア波または他の伝播媒体にて具現化されるデータ信号の方法によって、プログラムを遠隔コンピュータから要求側のコンピュータへ転送できる。
本明細書で示したステップの順序はあくまでも例示を目的としたものであり、これを、説明した本発明の概念を実施するステップを異なる順序で使用して実現することができる他の実施形態対する制限として解釈するべきではない。請求項に記載されている全てのステップ順序は明瞭性を増すためのものであり、特定のステップ順序の利用を意味するものではない。
ここまで、本発明の好ましい実施形態を図面および詳細な説明にて述べ、また特定の用語を使用したが、こうして提示された説明は専門用語を総称的および説明的な感覚においてのみ使用しており、制限を目的として使用していない。
本明細書では特に記述がない限り、本明細書で述べ、引用した全ての特許、特許出願、特許公報、他の刊行物(ウェブベースの刊行物を含む)の全体は、あたかもその全体が本明細書で説明されたかのように本明細書に組み込まれる。
移動型コンピューティング・システムに遠隔管理コンピュータまたはスタンドアロンコンピュータとして動作させることを可能にするリソースを組み込んだ本発明の好ましい実施形態によるコンピュータシステムのブロック図である。 クライアントコンピュータが遠隔装置からブートストラップを行う例証的なコンピュータネットワークを示す図である。 本発明の一実施形態による、仮想化ソフトウェア実行中のコンピュータシステム内における抽象層を示すシステム仮想層の図であり、このシステム仮想層内では、仮想マシンモニタを採用して、ハードウェア実現されるコントローラに関連して別のブーティングを実現している。 本発明の一実施形態による仮想マシンモニタのための論理を示すフローチャートである。
符号の説明
20 ネットワーク装置(遠隔記憶装置)
21、22 クライアントコンピュータ
40 読み出し専用メモリ(ROM)
41 ブートコード
42 システムプロセッサ
44 プロセッサバス
46 システムメモリ
48 ホストブリッジ
50 PCIローカルバス
52 ローカルPCIコントローラ
54 メモリバス
56 不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)
62 ISAバス
64 ISAブリッジ
66 ネットワークアダプタ
70 入力/出力コントローラ
72 ディスクコントローラ
100 コンピュータシステム
200 ディスクドライブ
300 ハードウェア層
302 仮想マシンモニタ層
304,306 仮想マシン

Claims (20)

  1. 移動型装置と、
    前記移動型装置内に搭載されたハイパーバイザと、を備え、
    前記ハイパーバイザは、前記移動型装置の第1動作モードと、前記移動型装置の第2動作モードとを実行するように動作し、前記第1動作モードは第1動作環境に関連し、前記第2動作モードは第2動作環境に関連することを特徴とするシステム。
  2. 前記ハイパーバイザは、ディスケットレス動作を前記第1動作モードにおいて実行するように動作することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 前記第1動作モードは外部環境に関連することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  4. 前記外部環境は外部ネットワークであることを特徴とする請求項3に記載のシステム。
  5. 前記ハイパーバイザは、ローカルオペレーションを前記第2動作モードにて実行するように動作することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  6. 前記第2動作モードはローカル環境に関連することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  7. 前記移動型装置はオペレーティングシステムを備え、
    前記ローカル環境は前記オペレーティングシステムを備えることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
  8. 前記移動型装置はハードディスクドライブをさらに備え、
    前記ローカル環境は前記ハードディスクドライブをさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
  9. 前記ハイパーバイザはさらに、前記移動型装置の第3動作モードを実行するように動作し、
    前記第3動作モードは前記第1動作環境および第2動作環境の両方に関連することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  10. 前記第1動作環境は外部環境であり、
    前記第2動作環境はローカル環境であることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
  11. 前記ハイパーバイザは、前記ローカル環境にて使用される、前記外部環境からの入力を受信するように動作することを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  12. 移動型装置内にハイパーバイザを搭載するステップと、
    前記ハイパーバイザにより、移動型装置の第1動作モードおよび第2動作モードを提供するステップと、を含み、
    前記第1動作モードは第1動作環境に関連し、前記第2動作モードは第2動作環境に関連することを特徴とする方法。
  13. 前記第1動作モードを提供するステップは、ディスクレス動作を提供するステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1動作モードは外部ネットワークに関連することを特徴とする請求項12に記載の方法。
  15. 前記第2動作モードを提供するステップは、ローカルオペレーションを提供するステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  16. 前記第2動作モードは、前記移動装置の動作システムに関連することを特徴とする請求項12に記載の方法。
  17. 前記第2動作モードは、さらに前記移動装置のハードディスクドライブに関連することを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記ハイパーバイザにより前記移動装置の第3動作モードを提供するステップをさらに含み、
    前記第3動作モードは、前記第1動作環境および第2動作環境の両方に関連することを特徴とする請求項12に記載の方法。
  19. 前記第1動作環境は外部環境であり、
    前記第2動作環境はローカル環境であり、
    前記第3動作モードを提供するステップは、前記外部環境から送信された、前記ローカル環境で使用するための入力を受信するステップを含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
  20. マシンによる読み出しが可能なプログラム記憶装置であって、
    移動型装置内にハイパーバイザを搭載するステップと、
    前記ハイパーバイザにより、移動型装置の第1動作モードおよび第2動作モードを提供するステップと、
    を含む方法を実行するための前記マシンによって実行可能な命令のプログラムを
    前記マシンによって実行可能な命令のプログラムを具現化し、
    前記第1動作モードは第1動作環境に関連し、前記第2動作モードは第2動作環境に関連することを特徴とするプログラム記憶装置。
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