CN102099787B - 用于在虚拟化的服务器平台上安装可引导的虚拟存储设备的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一个实施例是用于在主机服务器平台上安装虚拟存储设备的方法。一个这样的方法包括：向主机服务器平台提供安装包，该安装包包括用于安装I/O虚拟机(IOVM)、IOVM引导控制台、和IOVM管理模块的安装脚本；运行安装脚本以在引导盘上创建隐藏的引导分区并将IOVM引导控制台和IOVM管理模块拷贝到隐藏的引导分区；重新引导主机服务器平台；从隐藏的引导分区加载IOVM引导控制台和IOVM管理模块；通过IOVM管理模块配置盘阵列；对于阵列中的每一个磁盘，创建隐藏的引导分区并复制IOVM引导控制台和IOVM管理模块；以及利用IOVM引导控制台安装虚拟存储环境作为存储驱动器。

Description

用于在虚拟化的服务器平台上安装可引导的虚拟存储设备的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年7月16日提交的名称为“Method to Installand Boot a Virtual Appliance that Owns Boot Devices”的U.S.临时专利申请序列号61/135,231的优先权，通过引用将其整体并入在此。
技术领域
本发明通常涉及电脑数据存储，并且具体地，涉及服务器平台上的虚拟机监视器(VMM)环境和虚拟存储设备。
背景技术
用于商业环境中的计算机网络持续要求更多的存储。典型地，这样的商业机构采用集中式的数据存储系统，并且所述计算机网络包括各种个人计算机、膝上型计算机等，其在所述网络上与所述数据存储系统通信。所述数据存储系统典型地包括服务器平台，其控制信息在专用数据存储源(诸如，硬盘驱动器、磁盘或光盘、和/或存储区域网络(SAN))上的存储和从专用数据存储源取回信息。服务器平台典型地包括存储控制器，其管理物理盘驱动器并将它们作为逻辑单元呈现给服务器平台。
在一解决方案中，存储控制器包括独立盘冗余阵列(RAID)标准。RAID是一种经由将存储装置布置成冗余阵列的技术由较低成本组件提供存储可靠性的存储解决方案。通常，硬件RAID实现方式采用专用硬件，其在多个存储装置当中划分并复制数据，但是服务器平台将阵列看作一个单个盘。尽管该实现方式提供了较低成本选择，但是该解决方案仍要求使用专用硬件，在某些情况下其可能是不希望地昂贵的。
随着处理能力的增加，以软件而不是专用硬件实现存储控制器已经变得更常见。例如，当前存在许多的软件RAID实现方式，其中RAID逻辑是服务器平台的操作系统的一部分。这些解决方案可以显著减小总体成本和对特定硬件平台的依赖性。然而，软件实现方式在其中服务器平台还通过虚拟化支持多个执行环境(例如，多个仿真操作系统(emulated operating systems)的情况下具有显著的缺点。
软件RAID实现方式的另一显著的限制是，它们需要被配置用于每一个支持的操作系统，这可能增加成本并不便于开发、调试和布署。在某些情况下，诸如Linux的衍生版本的情况下，涉及基于开源许可证(例如，GNU一般性公共许可，以及其它的)条款的源程代码的公开方面可能存在进一步的复杂性。这些开源依从性问题可能进一步增加成本并增加实现用于这样的操作系统的软件RAID的不便利性。
虚拟化技术使得能够实现这样一种单个主机计算机，其运行虚拟机监视器(VMM)以呈现主机的多个抽象或视图，以使得下层的主机硬件表现为一个或更多个独立操作的虚拟机(VM)。VMM包括允许主机计算机支持多个执行环境的主机程序。每一个VM可以作为运行其自身的固件、操作系统、和/或软件应用程序的自含式平台。VMM管理主机资源到VM的分配和虚拟化。
在将软件RAID或其它软件存储控制器组合作为VMM环境中的虚拟存储设备时，存在有意义的配置挑战。例如，在VMM环境中安装和/或引导虚拟存储设备中涉及若干复杂问题。为了引导，虚拟存储设备需要存在于平台上。存在许多可用VMM环境，尽管每一个都是不同的。现存的解决方案必须对于每一个VMM环境独立地设计，并且必须为要使用的特定的VMM环境对平台进行预配置，这产生了有意义的后勤(logistic)挑战。利用仅加载少许模块的系统(例如，BIOS、EFI)，引导标准的操作系统例如没有任何虚拟化，是非常简单的。典型地，在这样的情形中，可以在O/S加载器接管并控制处理过程之前加载引导加载器和驱动器。然而，在VMM环境中，该处理过程复杂得多，因为系统不得不从引导加载开始加载全部的VMM环境、主机操作系统以及虚拟存储设备(以及伴随的存储控制逻辑)。加载所有这些组件可能要求具有10-100MB或更大的镜像。此外，引导装置典型地是RAID卷(volume)，并因此，如果RAID引擎是在操作系统中，则RAID功能需要加载它，这可能涉及繁重的递归自引用。
尝试解决该问题的现有解决方案涉及利用在引导代码中的RAID加载器。然而，这是以不得不产生另一RAID堆栈为代价的，其具有其自身的复杂问题。尽管大的制造商可能能够使EFI/BIOS中的RAID堆栈合乎要求并维护它，但是许多客户将既不能够也不愿意这样做。用于尝试解决该问题的另一解决方案涉及在服务器平台的非易失性存储器中提供整个VMM环境。这也引起另一组挑战。例如，用于VMM环境的代码的大小可能是有问题的。此外，当在服务器平台的非易失性存储器中提供整个VMM环境时，存在与VMM环境的分发和/或维护关联的显著的商业挑战。
尽管在VMM环境中组合虚拟存储设备具有许多的优点，但是在本领域中仍存在对更加成本有效的解决方案和用于在标准的服务器平台中安装和/或引导虚拟存储设备的系统和方法的需求，其是独立于特定VMM环境的，并且其可以使得不需要对平台进行预配置。
发明内容
公开了用于在虚拟化的服务器平台上安装和/或引导虚拟存储设备的系统、方法、计算机系统和计算机程序的多种实施例。一个实施例是一种在主机服务器平台上安装虚拟存储设备的方法。一种这样的方法包括：提供可由主机服务器平台访问的安装包，该安装包包括用于安装I/O虚拟机(IOVM)、IOVM引导控制台和IOVM管理模块的安装脚本(script)；对主机服务器平台加电，并加载引导代码；加载所述安装包以在所述引导代码之上运行；运行所述安装脚本以在引导盘上创建隐藏的引导分区并将所述IOVM引导控制台和IOVM管理模块拷贝到所述隐藏的引导分区；重新引导所述主机服务器平台，并加载所述引导代码；从所述隐藏的引导分区加载所述IOVM引导控制台和IOVM管理模块；经由所述IOVM管理模块配置盘阵列；在所述盘阵列中的每一个盘上，创建隐藏的引导分区并复制所述IOVM引导控制台和IOVM管理模块；以及利用所述IOVM引导控制台安装虚拟存储环境作为存储驱动器。
另一这样的方法包括：向主机服务器平台提供安装包，所述安装包包括用于安装I/O虚拟机(IOVM)、IOVM引导控制台、和IOVM管理模块的安装脚本；运行所述安装脚本以在引导盘上创建隐藏的引导分区并将所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块拷贝到所述隐藏的引导分区；重新引导所述主机服务器平台；从所述隐藏的引导分区加载所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块；通过所述IOVM管理模块配置盘阵列；对于所述阵列中的每一个磁盘，创建隐藏的引导分区并复制所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块；以及利用所述IOVM引导控制台安装虚拟存储环境作为存储驱动器。
附图说明
图1是示出了其上可以安装虚拟存储设备的服务器平台的实施例的框图。
图2是示出了可以用来在图1的服务器平台上安装虚拟存储设备的IOVM安装包的实施例的框图。
图3是示出了用于通过图2的IOVM安装包在图1的服务器平台上安装虚拟存储设备的方法的实施例的流程图。
图4-11示出了在虚拟存储设备的安装期间服务器平台的操作。
图12是其上已经安装了虚拟存储设备的服务器平台的实施例的框图。
图13是引导图12的虚拟存储设备的方法的实施例的流程图。
图14和15示出了在图12的引导处理过程期间服务器平台的操作。
具体实施方式
将公开用于在服务器平台上安装和/或引导虚拟存储设备的系统、方法、和计算机程序的多种实施例。作为介绍性的内容和为了示出虚拟存储设备和服务器平台在其中操作的工作环境，图1示出了示例性的计算机系统100。计算机系统100包括其上可以安装和/或引导虚拟存储设备的服务器平台102。在一实施例中，服务器平台102包括标准的非定制的服务器平台，其具有硬件104，所述硬件104包括一个或更多个处理器106、存储器108、和含引导代码112的非易失性存储器110。应当理解，处理器106、存储器108、非易失性存储器110、以及引导代码112可以预配置在服务器平台102上，并且用于执行下面描述的安装和引导处理过程。因此，应进一步理解，图1中的其它的示出的组件表示通过服务器平台102根据在下面参考图2-15描述的安装和引导处理过程加载的组件。
引导代码112包括由服务器平台102使用来配置硬件104和开始操作系统引导进程(procedure)的代码。在一实施例中，引导代码112可以被配置用于加载例如BIOS环境、EFI环境、或其它引导环境。
虚拟机监视器114包括管理程序或薄的软件层，其用于将硬件104与虚拟机环境隔离。VMM 114控制与独立的操作系统(例如，OS 116a、116b、116c)关联的一个或更多个服务虚拟机以及特定目的客体(guest)虚拟机(即，I/O虚拟机118)的执行。如下面更详细地描述的，IOVM 118包括被配置用于处理与包括多个物理盘124的盘阵列122关联的I/O的专用虚拟机。IOVM 118包括被配置用于从盘阵列122存储和取回数据的存储控制器120。处理器106执行与服务器平台102关联的处理操作，包括用于支持VMM 114、IOVM 118、O/S116a-c、和任意其它软件和/或固件的处理。
已经描述了服务器平台102的一般性操作环境和IOVM 118，将参考图3-11描述用于在服务器平台102上安装IOVM 118的系统和方法的多种实施例。图3示出了用于在服务器平台102上安装IOVM 118的方法300的实施例。图4-11示出了参考计算机系统100的各组件的作为预引导处理的安装处理。应当理解，与该方法300关联的一个或更多个处理或方法描述可以表示代码的一些部分、逻辑、段、或模块，其包括用于实现所述处理过程中的逻辑功能或步骤的一个或更多个可执行指令。应进一步理解，所述逻辑功能可以以软件、硬件、固件、或其任意组合来实现。在某些实施例中，参考图3的流程图和图4-11的系统框图描述的逻辑功能可以以存储在存储器108或非易失性存储器110中的并由硬件104或与服务器平台102关联的任何其它处理器或适当的指令执行系统软件执行的软件或固件来实现。此外，所述逻辑功能可以实施在任何计算机可读介质中，所述计算机可读介质用于由指令执行系统、装置、或设备使用或结合指令执行系统、装置、或设备使用，诸如，基于计算机的系统、含处理器的系统、或可以从所述指令执行系统、装置、或设备取回指令并执行指令的与服务器平台102关联的其它系统。
参考图3，提供服务器平台102(框302)和IOVM安装包200(框304)。在一实施例中，服务器平台102可以包括标准的服务器(例如，OEM服务器)而没有任何与VMM和IOVM 118相关联的任何专用组件。如图2中所示，在一实施例中，IOVM安装包200包括与安装IOVM 118相关联的多种组件，诸如，例如安装脚本202、IOVM引导控制台204、IOVM管理模块206、以及VMM 208。安装包200可以提供在压缩盘、数字视频盘、或闪存存储器设备上，其可以由服务平台102访问。在其他实施例中，安装包200可以作为外部组件提供到服务器平台102(例如，在存储器118、非易失性存储器110等中)。应当理解，安装包200的各组件可以在一个或更多个包中提供，这取决于期望的安装实现方式。例如，安装脚本202、IOVM引导控制台204、和IOVM管理模块206可以提供在一个安装包中，而VMM 208可以作为标准的非定制的VMM安装包提供。
就这点而言，应当进一步理解，安装包200和安装方法300可以提供具有多种优点的安装方案。该安装方案可以被设计用于与任何期望的当前的或将来的虚拟化环境和/或VMM 208一起工作。可以去除O/S特定的安装进程。此外，该安装方案可以适用于标准化的服务器平台。
在框306处，服务器平台102加电。如图4中所示，在框308处，在加电之后，从非易失性存储器110加载引导代码112。引导代码112可以被配置来加载例如BIOS环境、EFI环境、或其他引导环境。所述引导环境可以包括与服务器平台102上的存储控制器120兼容的标准存储驱动器210。在一实施例中，存储驱动器210可以包括SAS驱动器，存储控制器120可以包括SAS控制器。然而，本领域的普通技术人员将理解，可以使用其他的控制器和驱动器来实现其他的数据传输技术、标准、和/或接口。
在框310处(图5)，IOVM安装包200被加载以在引导代码112之上运行。如图6中所示的，在框312和314处，执行安装脚本202，并在引导盘上创建引导分区。在图6的实施例中，引导盘包括盘阵列122中的物理盘124中的一个(即，物理盘124a)。引导分区可以对于系统是隐藏的。例如，在RAID实现方式中，引导分区可以隐藏在RAID标准所定义的盘数据格式(DDF)空间内或者在任何其他的专用分区(private partition)中。在框306(图7)中，安装脚本202还可以将IOVM引导控制台204和IOVM管理模块206从IOVM安装包200拷贝到引导分区116。可以使该引导分区116是可引导的。
在框318处，重新引导服务器平台102，并且如图8所示的，从非易失性存储器110加载引导代码112(框320)。在框322处(图9)，可以从引导分区116将IOVM引导控制台204和IOVM管理模块206加载到服务器平台102。如上所述的，IOVM 118可以包括专用的基于OS的客体虚拟机。因此，OS加载器可以从引导环境取得控制，并从引导分区116加载IOVM引导控制器204和IOVM管理模块206。在一实施例中，IOVM引导控制台204可以包括标准的操作系统。因此，IOVM引导控控制台204可以利用标准的进程来引导操作系统。然而，应当理解，在计算机系统100中，IOVM引导控制台204被配置用于管理存储虚拟化(例如，管理RAID逻辑)。
在块324处，用户可以与IOVM管理模块206界面交互以配置盘阵列122。例如，IOVM管理模块206可以被配置为使得用户能够按照期望创建盘组、虚拟盘、卷。在块326处(图10)，IOVM引导控制台204在盘阵列122中的所有的盘上创建隐藏的引导分区116，在这种情况下是物理盘124b和124c。IOVM引导控制台还可以将引导盘(即，物理盘124a)中的内容复制在其它引导分区116中。应当理解，该处理过程使得能够实现允许计算机系统100在物理盘124失效的情况下工作的冗余方案而不需要例如RAID方案。通过在所有的物理盘124上复制引导盘的内容，标准的服务器引导处理过程将从第一个盘(即，物理盘124a)引导。如果该盘失效，则引导处理过程将尝试从第二个盘(即，物理盘124b)引导，并且如此这般，从而提供N路冗余方案。
在已经安装了IOVM引导控制台204并且配置了盘阵列122的情况下，在块328处(图11)，服务器平台102利用IOVM引导控制台204安装虚拟环境(例如，VMM 208)作为存储驱动器。如上面所述的，服务器平台102可以支持任何期望的虚拟环境。所述虚拟环境可以直接从IOVM安装包200或者从标准OEM分发安装包安装。虚拟环境的安装可以以常规的方式继续。
在安装了IOVM 118和虚拟环境(以上面描述的方式或者以另外的方式提供在服务器平台102上)之后，服务器平台102可以发起引导方法的开始。图12-15中示出了引导方法的一实施例。图12是示出了引导方法的操作的流程图，图13-15参考服务器平台102和盘阵列122的组件示出了该引导方法。
参考图12，在块1202处，在服务器平台102上提供虚拟存储设备以用于管理盘阵列。应当理解，该虚拟存储设备可以被以上面就IOVM 118描述的方式或者以另外的方式配置和安装在计算机系统100上。在块1204处(图13)，加载引导代码112。引导代码112可以被配置用于加载例如BIOS环境、EFI环境、或其它引导环境。所述引导环境可以包括与服务器平台102上的存储控制器120兼容的存储驱动器210。所述引导环境加载并且可以调用引导加载器。在块1206处(图14)，从盘阵列122中的物理盘中的一个上的隐藏的分区加载IOVM引导控制台204和IOVM管理模块。如示出的，在块1208和块1210处，可以用IOVM管理模块206来使得计算机系统100的用户能够配置和/或管理盘阵列122和/或IOVM 118的各方面。在块1212处(图15)，IOVM引导控制台204加载用于虚拟环境的引导组件。IOVM引导控制台204开始引导处理过程。IOVM引导控制台204访问引导盘(例如，物理盘124a-124c中的一个)并可以定位安装的引导加载器。在一实施例中，VMM引导加载器可以包括与安装的虚拟化环境集成在一起的组件。VMM引导加载器可以是作为盘阵列122的一部分的引导卷上的O/S安装的一部分。IOVM引导控制台204引导VMM 208，如图15中示出的，并然后以如本领域普通技术人员将理解的典型的方式将控制传递给VMM引导加载器。
应当注意，出于示范说明本发明的原理和概念的目的已经参考一个或更多个示例性的或描述的实施例呈现了本公开。本发明不限于这些实施例。如本领域技术人员将理解的，考虑到此处提供的说明，可以对此处描述的实施例进行许多变化，并且所有这样的变化都在本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种用于在主机服务器平台上安装虚拟存储设备的方法，所述方法包括：
提供能够由主机服务器平台访问的安装包，所述安装包包括用于安装I／O虚拟机IOVM、IOVM引导控制台和IOVM管理模块的安装脚本；
对所述主机服务器平台加电并加载引导代码；
加载所述安装包以在所述引导代码之上运行；
运行所述安装脚本以在引导盘上创建隐藏的引导分区并将所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块拷贝到所述隐藏的引导分区；
重新引导所述主机服务器平台并加载所述引导代码；
从所述隐藏的引导分区加载所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块；
通过所述IOVM管理模块配置盘阵列；
在所述盘阵列中的每一个盘上，创建隐藏的引导分区，并复制所述IOVM引导控制台和IOVM管理模块；以及
利用所述IOVM引导控制台安装虚拟存储环境作为存储驱动器。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述IOVM包括客体操作系统。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述IOVM包括RAID控制器。
4.如权利要求1所述的方法，其中通过压缩盘、数字视频盘、以及闪存存储器设备中的至少一种向所述主机服务器平台提供所述安装包。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
一旦所述虚拟存储环境已被安装，则重新引导所述主机服务器平台。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述重新引导所述主机服务器平台包括：
从所述盘阵列中的一个盘上的隐藏的引导分区加载所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块；
所述IOVM引导控制台加载所述虚拟存储环境。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述虚拟存储环境包括虚拟机监视器，其支持所述IOVM和执行不同操作系统的多个虚拟机。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述引导代码加载BIOS环境或EFI环境中的一个。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述盘阵列包括硬盘驱动器阵列。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述盘阵列包括存储区域网络。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述盘阵列包括RAID阵列。
12.一种用于在主机服务器平台上安装虚拟存储设备的方法，所述方法包括：
向主机服务器平台提供安装包，所述安装包包括用于安装I／O虚拟机IOVM、IOVM引导控制台和IOVM管理模块的安装脚本；
运行所述安装脚本以在引导盘上创建隐藏的引导分区并将所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块拷贝到所述隐藏的引导分区；
重新引导所述主机服务器平台；
从所述隐藏的引导分区加载所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块；
通过所述IOVM管理模块配置盘阵列；
对于所述盘阵列中的每一个盘，创建隐藏的引导分区并复制所述IOVM引导控制台和所述IOVM管理模块；以及
利用所述IOVM引导控制台安装虚拟存储环境作为存储驱动器。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述IOVM引导控制台包括RAID引导控制台。
14.如权利要求12所述的方法，其中配置所述盘阵列包括配置RAID阵列。
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