CN109002414A - 一种跨节点虚拟机通信方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种跨节点虚拟机通信方法及相关装置,用于通过PCIe网络进行虚拟机通信。本申请实施例方法应用于跨节点通信系统,该跨节点通信系统包括第一物理机和第二物理机,该第一物理机上配置有第一虚拟机,该第二物理机上配置有第二虚拟机,该第一物理机与该第二物理机通过高速外围组件互连PCIe总线连接,本申请实施例方法包括:该第一物理机确定该第一虚拟机待向该第二虚拟机发送的PCIe报文;该第一物理机通过该PCIe总线发送该PCIe报文。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种跨节点虚拟机通信方法及相关装置。
背景技术
随着云计算的发展,越来越多的虚拟化服务器被部署,网络虚拟化技术占据了越来越重要的地位,虚拟机(virtual machine,VM)之间的通信也越来越频繁。海量数据的处理往往需要多个虚拟机进行数据的处理、传输,针对数据的多样化需要建立不同的处理机制来进行数据的整合、压缩、传输、存储,在整个数据处理过程中需要多个虚拟机间协同合作,因此虚拟机之间需要一种互联的方法,使得虚拟机之间能够进行快速的I/O(input/output,输入/输出)交互。
目前,虚拟机间通信主要依靠以太网。两个虚拟机之间进行通信时,虚拟机中的用户态应用程序调用Socket接口,通过TCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol,传输控制协议/因特网互联协议)堆栈,在虚拟机监视器(virtual machinemonitor,VMM)中进行数据转发和处理。
在现有的基于以太网的虚拟机通信中,在整个通信路径上需要至少进行四次内存拷贝,即在第一虚拟机内部,将数据包从第一虚拟机用户态拷贝至第一虚拟机内核态、在第一物理机,将数据包从用户态拷贝至内核态的软件网桥、在第二物理机,将数据从内核态的软件网桥拷贝至用户态、在第二虚拟机,将数据包从第二虚拟机内核态拷贝至第二虚拟机用户态,传输路径较长。且由于TCP/IP协议较为复杂及可能出现的网络时延情况,导致虚拟机之间难以进行数据协同处理。
发明内容
本申请实施例提供了一种跨节点虚拟机通信方法及相关装置,使得虚拟机能够通过PCIe网络进行数据传输。
第一方面,本申请实施例提供了一种跨节点虚拟机通信方法,该方法包括:
第一物理机确定第一虚拟机待向第二虚拟机发送的PCIe报文,该第一虚拟机运行于该第一物理机上,该第二虚拟机运行于第二物理机上,且该第一物理机与该第二物理机之间通过PCIe总线相连;
第一物理机通过该PCIe总线发送该PCIe报文。
根据第一方面,本申请实施例第一方面的第一种实施方式中,第一物理机确定第一虚拟机待向第二虚拟机发送的PCIe报文包括:
该第一物理机的第一虚拟机监视器VMM确定该第一虚拟机待向该第二虚拟机发送的PCIe报文。
根据第一方面,本申请实施例第一方面的第二种实施方式中,所述第一物理机通过所述PCIe总线发送PCIe报文包括:
该第一物理机确定该第二物理机在该PCIe总线上的PCIe NTB地址;
该第一物理机将该PCIe报文发送至该PCIe NTB地址。
根据第一方面的第二种实施方式,本申请实施例第一方面的第三种实施方式中,该第一物理机将该PCIe报文发送至该PCIe NTB地址包括:
该第一物理机的第一VMM将该PCIe报文发送至该PCIe NTB地址。
根据第一方面,本申请实施例第一方面的第四种实施方式中,在该第一物理机确定该第一虚拟机待向该第二虚拟机发送的PCIe报文之前,该方法还包括:
测试该第一虚拟机与该第二虚拟机间的网络连通性。
根据第一方面的第四种实施方式,本申请实施例第一方面的第五种实施方式中,该测试该第一虚拟机与该第二虚拟机间的网络连通性包括:
测试该第一虚拟机与该第二虚拟机之间是否能够Ping通。
第二方面,本申请实施例提供了一种物理机,该物理机为跨节点通信系统中的第一物理机,该跨节点通信系统还包括第二物理机,该第一物理机上配置有第一虚拟机,该第二物理机上配置有第二虚拟机,该第一物理机与该第二物理机通过高速外围组件互连PCIe总线连接,该物理机执行如前述第一方面中所述的方法,该物理机包括:
确定单元,用于确定该第一虚拟机待向该第二虚拟机发送的PCIe报文;
发送单元,用于通过该PCIe总线发送该PCIe报文。
根据第二方面,本申请实施例第二方面的第一种实施方式中,该发送单元包括:
确定模块,用于确定该第二物理机在该PCIe总线上的PCIe NTB地址;
发送模块,用于将该PCIe报文发送至该PCIe NTB地址。
根据第二方面,本申请实施例第二方面的第二种实施例中,该物理机还包括:
测试单元,用于测试该第一虚拟机与该第二虚拟机间的网络连通性。
第三方面,本申请实施例提供了一种物理机,所述物理机包括:处理器和存储器,所述存储器中存储有前述第一方面中所述跨节点虚拟机通信的指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行前述第一方面中所述的跨节点虚拟机通信的步骤。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如第一方面所述的方法。
从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:
本申请实施例利用PCIe网络进行虚拟机之间的通信,利用PCIe网络的高带宽、低时延的特点,提高了虚拟机之间的互联通信速度,使得虚拟机能够满足协同处理数据的要求。
附图说明
图1为本申请实施例提供的跨节点虚拟机通信系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的物理机的一个实施例示意图;
图3为本申请实施例提供的物理机的另一个实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种跨节点虚拟机通信的方法,用于利用PCIe网络进行虚拟机通信。本申请实施例还提供了相应的物理机及计算机可读存储介质。
PCIe(peripheral component interconnect express,高速外围组件互连)是由互连外围设备专业组制订的一项用于替代PCI(peripheral component interconnect,外围组件互连)的基于总线的高性能、高带宽的通讯体系架构。与PCI体系结构相比,PCIe采用高速差分总线和端到端的连接方式,可以提供更大的总线带宽,PCIe V3.0支持的最高总线频率为4GHz,远高于PCI-X总线提供的最高总线频率。其次,PCIe总线支持虚通路(virtualchannel,VC)技术,优先级不同的数据报文可以使用不同的虚通路,而每一路虚通路可以独立设置缓冲,从而相对合理地解决了数据传送过程中存在的服务质量问题。
PCIe传输数据包的方式是通过地址范围进行寻址的,即处理器访问外围PCIe设备时会读取分配给外围PCIe设备的地址空间,PCIe总线通过这个地址空间将数据包路由给外围设备。
PCIe桥规范定义了透明桥的具体实现规则,通过使用透明桥,处理器能够以host主桥为根节点建立PCIe总线树,在这个树上的所有PCIe设备使用同一个PCIe总线域上的地址空间。但在某些情况下透明桥并不适用。随着PCIe技术的发展,PCIe总线进一步扩展为两个物理机之间的数据通信总线,需要将两个物理主机系统的存储空间都映射到PCI总线的地址空间,透明桥不利于解决不同物理机的地址冲突问题。由此PCIe总线引入了NTB(non-transparent bridge,非透明桥)机制。
PCIe NTB利用预先设置的地址转换规则将一个物理机发往另一个物理机的数据报文的地址进行转换,转换为目标物理机中不会导致冲突的地址范围,从而实现PCIe总线在物理机之间的路由。NTB一般集成在PCIe交换芯片中,提供高带宽和低时延的主机间通信链路,且具有PCIe设备的功能,如中断及错误处理等。
本实施例提供的一种跨节点虚拟机通信系统的结构示意图如图1所示,下面结合图1所示的跨节点虚拟机通信系统对本发明中跨节点虚拟机通信方法进行说明。
在本实施例中,至少包含有两台物理机,即第一物理机和第二物理机,第一物理机上至少运行有一台虚拟机,即第一虚拟机,第二物理机上至少运行有一台虚拟机,即第二虚拟机。第一物理机通过macvtap(mac virtual tap,MAC地址虚拟连接桥)技术为第一虚拟机的虚拟网卡分配MAC地址,同样方法方法应用于第二虚拟机。第一物理机与第二物理机之间通过PCIe总线或PCIe交换机连接,物理机CPU之间采用NTB技术进行互联。当第一虚拟机需要向第二虚拟机发送PCIe报文时,第一物理机上的虚拟机监视器会接收到第一虚拟机发送的数据传输请求。
在第一物理机上的虚拟及监视器接收到PCIe报文后,会对PCIe报文内容进行解析,获取该报文的目的地址,根据该目的地址确定第二物理机对应于第一物理机的PCIeNTB地址;
第一物理机在确定了第二物理机对应的PCIe NTB地址后,向该地址发送PCIe报文,使得第二物理机接收到该PCIe报文后能够根据报文内的IP地址信息,通过第二物理机上的虚拟机监视器路由至第二虚拟机。
在本实施例中,优选地,第一物理机上的虚拟机监视器会对第二物理机对应于第一物理机的PCIe NTB地址信息进行缓存,以便下次传输数据时,直接传输至该PCIe NTB地址空间。
上面对本实施例中跨节点虚拟机通信方法进行了介绍,下面对本发明实施例中的物理机200进行介绍,该物理机200为跨节点通信系统中的第一物理机,该跨节点通信系统还包括第二物理机,该第一物理机上配置有第一虚拟机,该第二物理机上配置有第二虚拟机,该第一物理机与该第二物理机通过高速外围组件互连PCIe总线连接。如图2所示,本实施例中物理机200的一个实施例包括:
确定单元201,用于确定该第一虚拟机待向该第二虚拟机发送的PCIe报文;
发送单元202,用于通过该PCIe总线发送该PCIe报文。
本实施例中,该发送单元202包括:
确定模块2020,用于确定该第二物理机在该PCIe总线上的PCIe NTB地址;
发送模块2021,用于将该PCIe报文发送至该PCIe NTB地址。
本实施例中,该物理机还包括:
测试单元203,用于测试该第一虚拟机与该第二虚拟机间的网络连通性。
本申请实施例中,确定单元201确定的第一虚拟机将要向第二虚拟机发送的PCIe报文中,至少包含了第二虚拟机的IP地址,使得第二物理机能够在接收到该PCIe报文后将该报文路由至第二虚拟机。
图3是本申请实施例提供的物理机300的结构示意图。所述物理机300包括处理器301、存储器302和输入输出(I/O)接口303,存储器302可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器301提供操作指令和数据。存储器302的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。
在一些实施方式中,存储器302存储了如下的元素,待向第二虚拟机发送的PCIe报文,第二物理机的PCIe NTB地址缓存数据;
在本申请实施例中,在发送PCIe报文时,通过调用存储器302存储的第二物理机的PCIe NTB地址缓存数据,可以获取第二物理机的地址信息;
处理器301控制物理机300的操作,处理器301还可以称为CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)。存储器302可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器301提供指令和数据。存储器302的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。具体的应用中物理机300的各个组件通过总线系统304耦合在一起,其中总线系统304除包括数据总线之外,还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见,在图中将各种总线都标为总线系统304。
上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器301中,或者由处理器301实现。处理器301可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器301中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器301可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器302,处理器301读取存储器302中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种跨节点虚拟机通信方法,其特征在于,所述方法应用于跨节点通信系统,所述跨节点通信系统包括第一物理机和第二物理机,所述第一物理机上配置有第一虚拟机,所述第二物理机上配置有第二虚拟机,所述第一物理机与所述第二物理机通过高速外围组件互连PCIe总线连接,所述方法包括:
所述第一物理机确定所述第一虚拟机待向所述第二虚拟机发送的PCIe报文;
所述第一物理机通过所述PCIe总线发送所述PCIe报文。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一物理机确定所述第一虚拟机待向所述第二虚拟机发送的PCIe报文包括:
所述第一物理机的第一虚拟机监视器VMM确定所述第一虚拟机待向所述第二虚拟机发送的所述PCIe报文。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一物理机通过所述PCIe总线发送所述PCIe报文包括:
所述第一物理机确定所述第二物理机在所述PCIe总线上的PCIe非透明桥NTB地址;
所述第一物理机将所述PCIe报文发送至所述PCIe NTB地址。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一物理机将所述PCIe报文发送至所述PCIe NTB地址包括:
所述第一物理机的第一VMM将所述PCIe报文发送至所述PCIe NTB地址。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第一物理机确定所述第一虚拟机待向所述第二虚拟机发送的PCIe报文之前,所述方法还包括:
测试所述第一虚拟机与所述第二虚拟机间的网络连通性。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述测试所述第一虚拟机与所述第二虚拟机间的网络连通性包括:
测试所述第一虚拟机与所述第二虚拟机之间是否能够Ping通。
7.一种物理机,其特征在于,所述物理机为跨节点通信系统中的第一物理机,所述跨节点通信系统还包括第二物理机,所述第一物理机上配置有第一虚拟机,所述第二物理机上配置有第二虚拟机,所述第一物理机与所述第二物理机通过高速外围组件互连PCIe总线连接,所述物理机包括:
确定单元,用于确定所述第一虚拟机待向所述第二虚拟机发送的PCIe报文;
发送单元,用于通过所述PCIe总线发送所述PCIe报文。
8.根据权利要求7所述的物理机,其特征在于,所述物理机还包括:
测试单元,用于测试所述第一虚拟机与所述第二虚拟机间的网络连通性。
9.一种物理机,其特征在于,所述物理机包括:处理器和存储器,所述存储器中存储有权利要求1-6任一所述的跨节点虚拟机通信的指令,所述处理器用于执行存储器中存储的跨节点虚拟机通信的指令,执行如权利要求1-6任一所述的跨节点虚拟机通信的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有跨节点虚拟机通信的指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述权利要求1-6任一所述的方法。
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