[发明专利]用于输入/输出虚拟化系统中的分组管理的技术

说明书

背景技术

虚拟机(VM)可以包括与物理机一样操作为执行程序的机器(例如，计算机)的软件实现。虚拟化计算元件包括操作系统、应用、处理器和存储器元件。虚拟化向物理计算设备的通常被称为I/O的输入/输出性能提出新的挑战。输入/输出性能对于诸如在现代数据中心和云计算基础设施中发现的那些高性能计算机系统是关键的。作为响应，已经开发了通常被称为IOV的输入/输出虚拟化方法，该方法提供提取(abstract)在通信技术中利用的基本硬件接口的硬件和软件配置。按照这种方式，输入/输出设备可以被虚拟化并且在多个虚拟机当中被共享。

由于对管理关键主机资源和虚拟机功能的诸如虚拟机监控器(VMM或超级监视器)的关键部件施加的操作需求，输入/输出虚拟化技术遭受高的开销。操作需要包括分组拷贝和中断处理。具有通常被称为SR-IOV的单根输入/输出虚拟化能力的设备提供被设计为限制输入/输出虚拟化系统中的虚拟机监控器干预的一组外围部件互连(PCI)快速(PCIe)功能，导致增加的输入/输出性能。然而，该性能增加以输入/输出虚拟化系统的降低的控制和可管理性为代价而出现。因此，输入/输出虚拟化系统的一个设计目标是提供增加的输入/输出性能，而不负面地影响系统可管理性。因此，被设计为在高性能输入/输出虚拟化系统中提供安全性、控制和可管理性的技术是期望的。

附图说明

图1说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的实施例。

图2说明了在输入/输出虚拟化分组管理系统内可操作的具有输入/输出虚拟化能力的适配器的实施例。

图3说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第一操作环境的实施例。

图4说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第二操作环境的实施例。

图5说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第三操作环境的实施例。

图6说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第四操作环境的实施例。

图7说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第一逻辑流程的实施例。

图8说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第二逻辑流程的实施例。

图9说明了输入/输出虚拟化分组管理系统的第三逻辑流程的实施例。

图10说明了适合于虚拟化到多个虚拟机中的计算体系结构的实施例。

具体实施方式

各种实施例通常的目的在于支持多个虚拟机的虚拟化系统。某些实施例特别的目的在于用于支持通常被称为IOV的输入/输出虚拟化的虚拟化系统的分组管理技术。

虚拟化系统正在面临来自现代数据中心和云使用模型的增加的输入/输出需求。也通常被称为网络虚拟化的输入/输出虚拟化已经成为虚拟化系统的必要部件。尽管输入/输出虚拟化提供许多优点，但是它也会负面地影响虚拟化环境中的I/O性能。在输入/输出虚拟化中，虚拟系统机器的物理网络接口在虚拟系统上运行的多个虚拟机(VM)当中共享。初始输入/输出虚拟化实现涉及某些输入/输出功能的软件仿真，但是由于用于存储器保护、分组拷贝和地址转换操作的虚拟机监控器(VMM)干预而遭受相当大的性能损失。示例性虚拟机监控器实现包括内核虚拟机及其Virtio网络接口驱动器以及虚拟机监控器及其准虚拟化网络接口驱动器。

通常被称为SR-IOV的单根输入/输出虚拟化由外围部件互连特殊兴趣组(PCI-SIG)单根输入/输出虚拟化和共享1.1规范(PCI SR-IOV)提出以便提供对于虚拟系统外围部件互连(PCI)快速(PCIe)物理网络接口的一组硬件和软件增强。这些增强的目的在于经过PCIe网络接口卡(NIC)提供输入/输出虚拟化而不要求主要虚拟机监控器干预，例如通过允许对PCIeNIC的直接虚拟机访问(例如，经过直接存储器存取(DMA)过程)。这样，单根输入/输出虚拟化展示了虚拟系统中提高的输入/输出性能和可扩展性。然而，性能提高以诸如分组过滤的网络业务管理能力为代价而出现，该网络业务管理能力在数据中心和云计算环境中是关键的。