CN104461951A - 动态管理物理和虚拟多路径i/o的方法及系统 - Google Patents

动态管理物理和虚拟多路径i/o的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种动态管理物理和虚拟多路径输入输出端口(I/O)的方法及系统。当用于虚拟客户端与网络之间数据传输的第一主机总线适配器(HBA)不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过虚拟I/O服务器和第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据，其中，所述虚拟I/O服务器被配置为通过所述第二HBA与所述网络进行数据传输。本发明提供的方法及系统能够对HBA的可用性进行检测，当检测到HBA不可用时，可以动态地从与不可用HBA相关的I/O路径切换至备用HBA相关的I/O路径。

Description

动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法及系统
技术领域
本发明涉及计算和信息存储领域，尤其涉及一种动态管理物理和虚拟多路径输入输出端口(I/O)的方法及系统。
背景技术
目前，常见类型的计算设备有台式计算机和服务器系统。用于信息存储，一个越来越普遍的技术被称为存储区域网络(SAN)。SAN技术包括连接远程计算机的存储设备(如磁盘阵列和光学存储阵列)、服务器和其它计算设备。存储设备显示为本地连接的设备到共享存储设备的计算设备和操作系统。
光纤通道交换机将服务器和其他计算设备连接到SAN中。在传统光纤通道SAN中，输入/输出控制器(IOC)或主机总线适配器(HBA)包括连接到光纤通道交换机或简单磁盘捆绑(JBOD)的一个N_Port端口。在初始化过程中，主机操作系统(OS)的驱动程序初始化一个光纤通道序列，并导致HBA发送一个Fabric登录命令(FLOGI)到光纤通道交换机，其中包括全球端口名称(WWPN)的N端口。光纤通道交换机返回一个响应FLOGI到N端口，包括与WWPN的N端口相关联的光纤通道地址或虚拟标识符(虚拟ID)。
目前，现有技术无法实现多路径I/O的动态切换，当现有方案中用于虚拟客户端与网络之间数据传输的HBA发生故障时，就无法继续虚拟客户端与网络之间的数据传输，造成数据传输失败。
发明内容
本发明提供一种动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法及系统，用来实现物理和虚拟多路径I/O的动态管理。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种动态管理物理和虚拟多路径输入输出端口(I/O)的方法：当用于虚拟客户端与网络之间数据传输的第一主机总线适配器(HBA)不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过虚拟I/O服务器和第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据，其中，所述虚拟I/O服务器被配置为通过所述第二HBA与所述网络进行数据传输。
进一步地，所述虚拟客户端被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，所述虚拟I/O服务器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，所述虚拟客户端与所述虚拟I/O服务器连接于虚拟机监视器，所述虚拟机监视器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，所述网络为存储区域网络。
本发明还提供一种动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，包括至少一个虚拟客户端、至少一个虚拟I/O服务器，所述虚拟客户端被配置为通过第一HBA与网络进行数据传输，所述虚拟I/O服务器被配置为通过第二HBA与所述网络进行数据传输，于所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，本发明提供的动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，还包括虚拟机监视器，所述虚拟机监视器连接所述虚拟客户端及所述虚拟I/O服务器，所述虚拟机监视器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，所述虚拟I/O服务器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，所述虚拟客户端被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
进一步地，所述网络为存储区域网络。
本发明对HBA的可用性进行检测，当检测到HBA不可用时，可以动态地从与不可用HBA相关的I/O路径切换至备用HBA相关的I/O路径。
附图说明
图1所示为可以执行本发明较佳实施例提供的动态管理物理和虚拟多路径I/O方法的系统示意图；
图2所示为本发明较佳实施例提供的动态物理和虚拟多路径I/O的系统的示意图；
图3所示为本发明较佳实施例提供的动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法的流程图。
具体实施方式
图1所示为可以执行本发明较佳实施例提供的动态管理物理和虚拟多路径I/O方法的系统示意图。如图1所示的系统1具有两个处理器14、15、存储器控制器集线器116、存储器2以及I/O控制器集线器(ICH)9。在许多实施例中，如图1所示的系统1可以包括一个服务器。在其它实施例中，该系统1可以包括不同类型的计算设备，如大型计算机或一台大型计算机系统，台式计算机或笔记本计算机的一部分。
如图1所示，系统1可以执行许多应用，如应用程序5，在存储器2中的一个或多个虚拟客户端，例如，系统1可以包括一个较大的服务器系统，诸如计算的一部分板或刀片服务器，在机架安装式服务器。处理器14和15可为系统和应用程序5，系统1的用户执行，执行的操作说明。应用程序5可以包括，例如，一个网络邮件程序和几个生产力应用程序，如文字处理应用程序和计算机辅助设计(CAD)应用程序。
另外，如图1所示，系统1可以具有一个虚拟机监视器7，诸如系统管理程序，用于管理一个或多个虚拟机，如虚拟客户端和虚拟I/O服务器3。换言之，虚拟机监视器7可允许多个操作系统系统，以在系统1上同时运行，如图1的一个实施例中，虚拟机监视器7可以包括加载到内存2的应用程序，在任何操作系统中分离出来。
虚拟客户端和虚拟I/O服务器3可各自包含的构成自给式操作环境软件程序的集合。虚拟客户端和虚拟I/O服务器3可以独立运作，但联用，虚拟机监视器7。例如，虚拟I/O服务器3可以工作在与虚拟机一起监视7，让虚拟客户机4等虚拟客户端与各种物理I/O硬件元素进行交互。
ICH 9可允许处理器14和15与外部的外围设备，例如键盘，扫描仪和数据存储设备进行交互。如图1所示，外围设备例如包括备存储器8、ASIC 10、CDROM 11、SATA HD 12、SATA ADAPT 13、PCI控制器17及光纤通道18。通过处理器14和15正在执行的程序和应用程序可以与外围设备进行交互。例如，处理器14和15可以经由显示器16结合到，例如，高级图形端口(AGP)视频卡呈现信息给用户。控制台或显示装置的类型可以是阴极射线管(CRT)显示器，液晶显示器(LCD)屏幕，或一个薄膜晶体管的平板显示器，作为示例。
图2所示为本发明较佳实施例提供的动态物理和虚拟多路径I/O的系统的示意图。如图2所示的装置21可以执行物理和虚拟的多径I/O的动态管理的实施方案，装置22可以是一个或多个元件，也可以是硬件、软件、或硬件和软件的组合形式。例如，在本实施例中，装置22在装置21中的模块可以包括一个应用程序的软件指令，由一个或多个处理器执行。换言之，装置22可包括结合到网络28的计算设备元件。
于其他实施例中，装置22由一个或多个模块，可以包括硬件模块的结构。例如，虚拟I/O服务器24可以包括一个集成电路芯片结合计算设备的处理器的一部分，虚拟I/O服务器24可以工作在与虚拟机一起监视装置22，允许在装置21的虚拟客户端来访问I/O设备，诸如物理HBA 26和物理HBA 27。
在一个或多个实施例中，虚拟机监控器25可以包括代码中的软件或固件，它是动态资源共享的一个层面。在本实施例中所示，虚拟机监控器25可以使虚拟化和创造替代真正的资源，所谓的真正资源是虚拟资源。例如，虚拟机监控器25可以允许一个单一的物理系统中创建多个虚拟系统。两个虚拟系统可以包括虚拟客户端23和虚拟I/O服务器24。虚拟机监控器25也可以创建虚拟HBA来替代物理HBA 26和物理HBA 27，并启用虚拟客户端23和虚拟I/O服务器24进行交互以独立的方式将虚拟化代替，防止试图同时访问冲突的实际的物理资源。
虚拟I/O服务器24可以包括软件，也位于一个逻辑分区。虚拟I/O服务器24可以与虚拟机一起监视虚拟监控器25，使物理共享I/O资源，如物理HBA 27和物理HBA 26，装置21的各种虚拟客户端之间客户端是虚拟客户端23。例如，在许多实施例中，虚拟I/O服务器24可以提供虚拟SCSI目标和共享以太网适配器的能力，客户端逻辑分区中的装置22，使客户端逻辑请愿共享SCSI设备和以太网适配器。
物理HBA 26和物理HBA 27可以包括一个提供多种不同的适配器的装置。在众多实施方案中HBA卡可以包括光纤通道，使用光纤通道协议(FCP)，将SCSI命令通过光纤通道网络进行通信。在一些实施方案中，HBA卡可以包括互联网SCSI兼容(iSCSI)的HBA的。iSCSI HBA可以使用TCP/IP以使SCSI的交换通过IP网络命令。换句话说，iSCSI HBA可以效仿本地存储总线通过广域网来建立一个SAN。光纤通道和iSCSI HBA只是一对主备的列子。替代实施例可以采用一个或多个其它类型的的HBA。。
网络28可以包括众多的网络设备和一个或多个存储设备。例如，网络28可包括路由器，集线器，交换机和电缆的布置，相互连接的许多iSCSI磁盘，iSCSI的磁带驱动器，iSCSI的光存储设备，光纤通道RAID中，光纤通道磁盘，光纤通道的磁带驱动器，光纤通道的光盘驱动器和/或iSCSI RAID存储。网络28可以以这样的方式连接，并表示存储装置，使存储设备作为本地连接的显示。网络28可以使用一个或多个低级别协议的服务器和网络28的存储设备之间的通信，例如，不同的实施方式可以通过以太网，HyperSCSI，ISCSI使用的协议ATA以太网，FICON映射通过光纤通道，光纤通道扩展RDMA(ISER)，iFCP，和/或iSCSI。
于其他实施例中，虚拟客户端23可以通过虚拟I/O服务器24和物理HBA27使用虚拟路径作为主路径。
在上面讨论的示例实施例中，虚拟客户端23确定的主I/O路径不可用性和切换到辅助I/O路径。在许多实施例中，例如判定和切换可以通过虚拟客户端23的组件，如一个多I/O路径的模块来执行。在一个替代实施例的不可用性和/或所述切换的确定可以由装置22的另一个元件来执行，例如，在至少一个备选实施例中，虚拟机监控器25可以与信息有关的配置来替代I/O路径网络28。换句话说，虚拟机监视器25通常可以将I/O事务的虚拟客户端23通过物理HBA 26。如果虚拟机监控25检测与物理HBA 26相关的错误，虚拟机监视器25可以自动通过虚拟I/O服务器24和物理HBA 27重新路由I/O事务。
在另一种结构或构造方案中，虚拟客户端23可以通过虚拟I/O服务器24和物理HBA27作为主路径中使用的虚拟通路。例如从装置21的其他虚拟客户交通拥挤的时候虚拟路径变得不可用时，虚拟客户端23故障转移到物理HBA26，并继续与网络28的存储设备(次)交换数据。
图2中的装置21的实施例中，虚拟客户端23可以动态地进行故障切换，或切换到由虚拟I/O服务器24和物理HBA27，从一个不可用的路径动态地切换到备用可用路径可能增加提供给网络28的虚拟路径正常运行时间和装置21服务的可靠性。
在操作过程中，物理HBA26可能会遇到硬件问题，实现从虚拟客户端23专用的物理路径不可用。然而，虚拟客户端23可以被配置成检测从初级物理路径的故障或不可用，并切换到一个或多个虚拟路径。
而装置22执行虚拟客户端32的操作系统和应用程序，虚拟机监控器25可以使虚拟客户端23将信息发送到并经由专用物理HBA26从网络28中的一个或多个存储设备接收的信息，虚拟机监视器25可以阻止所有其他虚拟客户端利用物理HBA26。
虚拟机监控器25还可以使虚拟I/O服务器24将信息发送到与通过物理HBA27从网络28中的一个或多个存储设备接收信息。虚拟I/O服务器24可以允许设备21的多个虚拟客户端传输数据到网络28。
在装置22实施例中模块的数量可以变化。举例来说，一个实施方案中可以集成描述和/或执行的虚拟I/O服务器24与虚拟机的功能来监测25到单个模块。也就是说，替代实施例可以具有一个虚拟机监视器能够接收从不同的虚拟客户端I/O请求以及路由请求发送到相应的I/O硬件资源。
进一步的实施例可以包括比图2中所示的更多的模块或元件。例如，备选实施例可包括一个或一个以上的多个I/O路径的模块，两个或更多的虚拟I/O服务器，以及额外物理HBA。更进一步，在许多可替代实施例中，装置21(存储器)可以包括众多的存储器模块。例如装置21(内存)可以在其中一台服务器系统中的多台服务器进行传播。该系统的多个服务器可以包括一个或多个虚拟客户机和/或虚拟I/O服务器。虚拟机监控器25可以驻留在一台服务器或多个服务器上。
图3所示为本发明较佳实施例提供的动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法的流程图。
如图3所示，授权的虚拟客户复印网络上的STG装置通过HBA的第一个物理层，授权的vios复制网络STG和多重的虚拟客户的数据，通过HBA的第二个物理层。为虚拟客户决定HBA物理层和虚拟层的可用性。响应检测到错误或失败，多路径I/O可以切换虚拟数据路径与失败的iSCSI HBA和虚拟I/O服务器到第二虚拟I/O服务器和光纤通道HBA。(即，第一层到第二层)。继续从虚拟数据路径与光纤通道HBA向专用物理适配器相关的多径I/O模块，配置作为一种替代HBA(即，第二层到第三层)。多路径I/O模块可以继续监控物理和虚拟I/O数据路径配置的状态，如iSCSI HBA和光纤通道适配器。如果当以前失败的装置在线恢复正常了，多路径I/O模块可检测到可用性的变化和切换相关的I/O数据路径提供的新的HBA。例如，存储设备加上先前返回的I/O错误iSCSI HBA会发送一个信号，该装置已恢复正常运作，因此多路径I/O模块可以切换从备用专用物理HBA回到虚拟I/O路径iSCSIHBA。(即，第三层到第一层)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种动态管理物理和虚拟多路径输入输出端口(I/O)的方法，其特征在于：当用于虚拟客户端与网络之间数据传输的第一主机总线适配器(HBA)不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过虚拟I/O服务器和第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据，其中，所述虚拟I/O服务器被配置为通过所述第二HBA与所述网络进行数据传输。
2.如权利要求1所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法，其特征在于：所述虚拟客户端被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
3.如权利要求1所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法，其特征在于：所述虚拟I/O服务器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
4.如权利要求1所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法，其特征在于：所述虚拟客户端与所述虚拟I/O服务器连接于虚拟机监视器，所述虚拟机监视器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
5.如权利要求1、2、3或4所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的方法，其特征在于：所述网络为存储区域网络。
6.一种动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，其特征在于，包括至少一个虚拟客户端、至少一个虚拟I/O服务器，所述虚拟客户端被配置为通过第一HBA与网络进行数据传输，所述虚拟I/O服务器被配置为通过第二HBA与所述网络进行数据传输，于所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
7.如权利要求6所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，其特征在于：还包括虚拟机监视器，所述虚拟机监视器连接所述虚拟客户端及所述虚拟I/O服务器，所述虚拟机监视器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
8.如权利要求6所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，其特征在于：所述虚拟I/O服务器被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
9.如权利要求6所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，其特征在于：所述虚拟客户端被配置为判断所述第一HBA的可用性，并在所述第一HBA不可用时，动态地启用所述虚拟客户端通过所述虚拟I/O服务器和所述第二HBA来传输所述网络与所述虚拟客户端之间的数据。
10.如权利要求6、7、8或9所述的动态管理物理和虚拟多路径I/O的系统，其特征在于：所述网络为存储区域网络。
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