CN110069209A - 用于到存储器的异步数据流传送的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种通过通信网络接收数据并且将数据临时存储在计算设备中的方法。该方法包括以下步骤：准备由计算设备的操作系统可操作的计算设备的存储器的空闲部分用于存储数据；预留存储器的空闲部分使得其暂时不能被操作系统使用；从外部源接收数据并且将数据存储在存储器的空闲部分中；使用该数据进行数据操作；以及清空存储器的空闲部分并且将其返回以供操作系统使用。根据本发明的管理网络实现向网络中的大量被管理系统的异步文件传送，其有效地利用了空闲时的网络带宽。

Description

用于到存储器的异步数据流传送的方法和设备
技术领域
本发明涉及计算机和网络，并且特别地涉及通过网络在服务器和计算设备之间的数据传送方法。
背景技术
计算机网络领域通常需要对计算机网络中的大量被管理系统执行集中管理。例如，构建数据中心以容纳大量计算机系统，其中这些计算机系统被配置在本地网络上并且可以被集中管理。对计算机系统的集中管理的一些示例包括在短时间窗内对所有计算机系统执行相同或类似的操作(以避免对由计算机系统执行的其他正常任务的中断)，诸如执行操作系统安装或升级、硬件设备的固件更新以及其他类型的短生命批量作业，诸如Hadoop和高性能计算(HPC)。
然而，对大量被管理系统的相同或类似的操作通常要求将大量文件(例如在千兆字节的级别)传送到网络中的大量被管理系统以便一次性使用。大文件的同时传送对网络带宽造成巨大压力并且要求托管这些大文件的源服务器的极高I/O速率。数据中心中的管理网络通常被构建为成本高效的，适合低网络带宽监测活动，并且不适合高带宽活动的飙升。同时，在短暂的维护窗口之外，管理网络在大部分时间都相当空闲，活动很少。因此，计算机网络带宽在不同时刻的使用之间存在很大的不平衡。
解决上述问题的传统尝试包括使用分布式文件服务器体系结构，其中源文件跨若干分区文件服务器被复制。这种方法不仅要求额外的硬件成本和操作复杂性，而且这些投资也不值得——在大多数时间，在一次性操作被完成之后，网络带宽相当空闲。另一种方法是使用独立于服务器中的处理器运行的基板管理控制器(BMC)，使得BMC可以在后台接收文件，而服务器独立运行生产工作负载。然而，BMC没有足够大的存储装置来存储千兆字节的文件。
发明内容
因此，在一方面中，本发明是一种通过通信网络接收数据并且将数据临时存储在计算设备中的方法。该方法包括以下步骤：准备由计算设备的操作系统可操作的计算设备的存储器的空闲部分用于存储数据；预留存储器的空闲部分使得其暂时不能被操作系统使用；从外部源接收数据并且将数据存储在存储器的空闲部分中；使用该数据进行数据操作；以及清空存储器的空闲部分并且将其返回以供操作系统使用。
优选地，准备步骤还包括由计算设备的第一处理器向操作系统请求存储器的空闲部分的步骤。
更优选地，在请求步骤中，第一处理器通过统一可扩展固件接口(UEFI)向操作系统提出针对存储器的空闲部分的请求。
根据优选实施例的变型，预留步骤还包含以下步骤：从操作系统为计算设备的第二处理器获得存储器的空闲部分的存储器范围；并且将该存储器范围标记为已占用。
优选地，第一处理器是基板管理控制器(BMC)，并且第二处理器是创新引擎(IE)，其是计算设备中的平台控制器集线器(PCH)的一部分。
在一个具体实现方式中，预留步骤还包括在存储器的空闲部分中创建文件系统的步骤。
在另一具体实施方式中，在接收步骤中，第一处理器从外部源接收数据，并且然后将数据传递给第二处理器，第二处理器将数据存储在存储器的空闲部分中。
在另一具体实施方式中，在获得步骤中，第二处理器通过统一可扩展固件接口(UEFI)从操作系统检索存储器范围。
在另一具体实施方式中，在进行步骤之前，存储器范围的已占用状态被移除。
优选地，在清空步骤中，如果在计算设备的重新启动之后未发现存储器范围的已占用状态，则清空存储器的空闲部分。
根据优选实施例的另一变型，数据操作包含以下之一：更新操作系统；安装新的操作系统；提供计算系统的临时操作环境；以及更新计算设备的一个或多个组件的固件。
在本发明的另一方面，提供了一种用于通过通信网络接收数据并将数据临时存储在计算设备中的计算设备。该计算设备包括：存储器，适于操作存储器的操作系统；以及适于连接到通信网络的网络收发器。存储器的空闲部分适于被准备和预留用于存储随后变得由操作系统暂时不可用的数据；在使用数据进行数据操作之后，存储器的空闲部分适于被清除并且被返回以供操作系统使用。
优选地，计算设备还包括第一处理器，其适于从操作系统请求存储器的空闲部分。
更优选地，第一处理器适于通过统一可扩展固件接口(UEFI)向操作系统请求存储器的空闲部分。
根据优选实施例的变型，该计算设备还包括第二处理器，其适于从操作系统获得存储器的空闲部分的存储器范围，并且将存储器范围标记为已占用。
优选地，第一处理器是基板管理控制器(BMC)，并且第二处理器是创新引擎(IE)，创新引擎是计算设备中的平台控制器集线器(PCH)的一部分。
在一个实现方式中，第二处理器还适于在存储器的空闲部分中创建文件系统。
在另一实现方式中，第一处理器适于经由网络收发器从外部源接收数据，并且然后将数据传递到第二处理器，第二处理器适于将数据存储在存储器的空闲部分中。
在另一实现方式中，第二处理器适于通过统一可扩展固件接口(UEFI)从操作系统检索存储器范围。
根据优选实施例的另一变型，数据操作包含以下之一：更新操作系统；安装新的操作系统；提供计算系统的临时操作环境；以及更新计算设备的一个或多个组件的固件。
附图说明
根据仅通过示例方式结合附图提供的优选实施例的以下描述，本发明的前述和另外的特征将显而易见，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的计算设备的内部结构的框图。
图2示出了在服务器和将向其传送文件的图1中的计算设备之间的连接图，包括计算设备中的各种组件。
图3是示出执行从如图2所示的服务器到计算设备的文件传送的方法的流程图的第一部分。
图4是如上针对图3所提到的流程图的第二部分。
在附图中，贯穿本文描述的若干实施例，类似的附图标记指示类似的部分。
具体实施方式
图1图示了实现本发明的原理的计算设备39的实施例。计算设备可以包括处理器20。处理器20可以包括能够执行软件和/或处理数据信号的任何类型的处理器。处理器20可以经由用于指令和数据存储和/或用于存储例如图形命令、数据和纹理的存储器路径(未示出)耦合到系统存储器24。处理器20可以经由耦合到PCIe互连30的PCIe端口(未示出)耦合到一个或多个外围设备38。存储器24可以是硬盘、软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或处理器20可读的任何其他类型的介质。RAM还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)和/或动态随机存取存储器(DRAM)以及静态随机存取存储器(SRAM)。
处理器20可以指计算设备中的多于一个的处理器，或者可以包括多个线程、多个核心等的一个或多个处理器。本增强不限于计算机系统或数据处理设备系统。本发明的备选实施例可以被用于使用统一的可扩展固件接口(UEFI)基本输入/输出系统(BIOS)的任何形式因素设备中，诸如手持设备和嵌入式应用。手持设备的一些示例包括蜂窝电话、平板计算机、互联网协议设备、数字相机、个人数字助理(PDA)或诸如上网本或笔记本的手持PC。嵌入式应用可以包括微控制器、数字信号处理器(DSP)、片上系统、网络计算机(NetPC)、机顶盒、网络集线器、广域网(WAN)交换机或任何其他系统。
处理器20可以耦合到系统逻辑芯片26。例如，所示实施例中的系统逻辑芯片26可以是平台控制器集线器(PCH)。在一个实施例中，PCH 26可以例如经由本地I/O互连提供到一个或多个I/O设备的连接。在一个实施例中，本地I/O互连可以是高速I/O总线，诸如外围组件互连(PCI)快速总线。PCH 26可以在处理器20和计算设备中的一个或多个其他组件之间引导数据信号或其他信息并且在处理器20和系统I/O之间桥接数据信号或信息。
如图1所示的计算设备还包含基板管理控制器(BMC)29，其是嵌入在计算设备的主板上的专用微控制器，其管理系统管理软件与平台硬件之间的接口。BMC 29是通常被包括在服务器级计算机中以实现智能平台管理接口(IPMI)规范协议的组件。BMC 29独立于计算设备上的处理器20而运行，并且因此在处理器、存储器或任何其他硬件发生故障的任何情况下，BMC 29仍将提供其服务。BMC 29具有专用网络接口并且经由配置的IP可访问，以在其被配置时使用集成BMC Web控制台来执行电源控制功能。
PCH26包括管理引擎(ME)23和创新引擎(IE)21。包含管理引擎和创新引擎的市售PCH可以从获得，例如PCH是Purley平台的一部分，该平台还包含CPU。ME 23是在操作系统以下操作的隔离且受保护的计算机硬件。IE 21使得能够将BMC 29集成到计算设备39的主板中。另外，BMC 29利用智能平台管理总线(IPMB，未示出)和系统管理总线(SMB，未示出)连接到IE 21，使得BMC 29可以与IE 21一起工作以便访问计算设备39的系统存储器。
一个或多个组件的一些示例可以包括数据存储设备28、一个或多个PCIe端口(未示出)、联网接口35、USB端口36。在一个实施例中，数据存储设备28可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM设备、闪存设备或其他大容量存储设备。尽管图1示出了一些组件的示例，但是PCH 26可以提供到其他组件的连接，诸如音频I/O、键盘/鼠标I/O以及其他集成I/O组件，诸如集成驱动器电子设备(IDE)、局域网(LAN)和其他串行扩展端口、无线收发器、传统I/O控制器等。
参考图1，诸如闪存34的非易失性存储器可以经由例如低引脚数(LPC)总线而被耦合到PCH 26。BIOS固件32可以驻留在闪存34中并且启动可以执行来自闪存或固件的指令。尽管图1图示了闪存34中的BIOS固件32，但是在一些实施例中，BIOS固件32可以被存储在其他非易失性存储器中，诸如固件集线器等。在实施例中，BIOS固件32可以由统一可扩展固件接口(UEFI)固件或操作系统与计算设备的硬件之间的任何其他固件接口来实现。
尽管图1图示了计算设备，但是根据本发明的实施例可以用于任何其他硬件和软件体系结构中，诸如使用多个处理器核心的平台或使用处理器或协处理器的平台、使用I/O集线器的平台、或嵌入在处理器内的存储器控制等可以被使用。
现在转到图2，其示出计算设备39到远程服务器25的连接，远程服务器25是托管要通过通信网络31传送的文件的源服务器。服务器25包含用于促进文件托管和文件传送的必要组件，诸如存储器和存储设备以及联网接口，其可以类似于参考图1所描述的计算设备中的相应组件。在图2中还示出了根据本发明的实施例执行文件传送过程所必要的计算设备39的一些组件。在这些组件中，BMC 29直接连接到网络31。一旦BMC 29连接到网络31，如上所述的BMC 29就具有自己的网络连接，所以BMC 29能够执行独立的数据传输和接收，而不管计算设备39上的联网接口的状态如何。
在图2中，IE 21被示出为连接到如上所述的BMC 29。BMC 29在另一侧连接到UEFI32，UEFI 32继而直接连接到计算设备39的操作系统(OS)27。应该注意，BMC 29不能直接访问系统存储器24，因为如上所述，BMC 29是与OS 27或由OS27控制的系统存储器24隔离的底层协处理器。确切地说，BMC 29必须使用IE 21作为中间代理来访问系统存储器24。另一方面，UEFI 32和OS 27不被设计为被同时使用。在OS 27已经被加载并且正在运行的情况下，将需要涉及高级配置和电源接口(ACPI)以及系统管理中断(SMI)以便执行UEFI代码，UEFI代码在OS 27存在时不能被直接执行。
现在转到图3，其示出了根据图2中的连接图的使用IE和BMC将数据(例如，文件)从源服务器传送到计算设备的方法。要传送的文件可以是任何大小，但是本实施例特别适用于传送非常大的文件(例如千兆字节)。首先，在步骤40中，BMC向UEFI请求计算设备的系统存储器中的空闲存储器范围。空闲存储器的大小是灵活的，因为它取决于将要从源服务器接收的文件的大小。要求的空闲存储器的典型大小的示例是4千兆字节。BMC了解所需的空闲存储器的大小，因为它直接从源服务器接收相关信息，例如包含在从源服务器接收的有关开始文件传送的命令中的信息。接下来，在步骤42中，UEFI告诉操作系统放弃一些主存储器以用作空闲存储器。空闲存储器必须由计算设备的OS释放，也即，使其从OS或计算设备的正常工作负载“离线”。作为响应，在步骤44中OS将空闲存储器范围返回到UEFI，其足以容纳要接收的文件的大小。接下来，在步骤46中，UEFI将所借用的存储器范围信息从OS传递到IE，并在NVRAM中设置一个MEMDISK标志。注意，IE不能直接与OS通信，并且UEFI必须被用作中间代理以将所借用的存储器范围信息传递到IE。一旦完成这一点，则在步骤48中，UEFI告知BMC，IE已经获得了所要求的空闲存储器范围，并且现在准备好接收文件。接下来，在步骤50中，BMC通过通信网络与远程源服务器通信，并且告诉源服务器计算设备现在准备好接收文件。然后，在步骤52中服务器开始向BMC传输许多数据块的形式的文件，并且BMC继而将这些数据块发送至IE以用于存储。注意，计算设备的BMC与服务器之间的实际数据传输被调度为尽可能地发生在网络带宽和服务器的空闲时间处，也即当服务器和网络的正常工作负载没有占用资源或者占有较少的资源时。这样的传输调度优选地由了解其自己的数据I/O吞吐量的服务器以及网络的网络带宽的通用可用性来确定。一旦数据传输开始，在步骤54中，然后IE就在所借用的存储器范围(例如RamDisk)中创建文件系统，并且然后从BMC接收数据块并将其存储在文件系统中。
在文件传送完成并且所接收的文件被存储在所借用的存储器中之后，在步骤56中，BMC然后调度计算设备以执行热重置。在热重置期间，UEFI在步骤58中检查MEMDISK标志以查看它是否存在。注意，通常在这个阶段MEMDISK标志应当在前面的步骤46中已经被设置。仅在使用传送文件所需要的管理任务完成时，或者当从操作系统借用先前的存储器失败时(例如，当没有可以是OS所备用的足够的存储器时)，MEMDISK标志才被设置。在正常情况下，如果UEFI确定MEMDISK标志存在，则方法进行到步骤60，其中UEFI首先清空MEMDISK标志，但将内容(即接收到的文件)保持在所借用的存储器中。然后，UEFI将之前由IE创建的文件系统映射到UEFI空间中的另一文件系统(诸如RamDisk)中。由IE重新创建的文件系统不能直接被运行在计算设备上的OS或其他软件应用程序可访问，并且这就是UEFI必须将其映射到能够由外部软件应用程序访问的另一文件系统中的原因。然后，随着到UEFI空间中的映射完成，存储在所借用的存储器中的文件现在能够由OS或其他软件应用程序在步骤62中访问，以执行诸如计算设备的一个或多个硬件组件的固件更新之类的管理任务，或者执行OS安装或升级。这些操作要被尽可能快地执行。
在管理任务完成之后，系统在步骤64中被重新启动并且方法回到步骤58。再次在系统启动期间，UEFI检查MEMDISK标志是否存在。在这个阶段，由于在执行管理任务之前在步骤60中MEMDISK标志已经被UEFI清空，所以不应当存在更多的MEMDISK标志。在这种情况下，该方法进行到步骤66，其中UEFI清空所有所借用的存储器，由此将其返回以供OS或其他软件应用程序使用，并且然后正常继续引导计算设备。整个过程在步骤68处结束，其中计算设备能够被正常使用。
因此，上述实施例提供了从源服务器向网络中的大量被管理的计算设备传送非常大的文件的期望解决方案。尽管以上描述涉及单个计算设备上的操作，但是应当理解，能够在网络中的多个计算设备上执行相同的操作，而无论计算设备的数量如何，从而使得解决方案从少量计算设备到非常大量的计算设备完全可扩展。就这一点而言，实施例实际上提供了在一天的不同时间之中对网络带宽的良好平衡，因为当网络带宽相对空闲和/或源服务器不具有高I/O速率的任何时间，任何单个计算设备的BMC都可以与源服务器通信。如上所述，源服务器协调与网络中的被管理计算设备中的每个被管理计算设备的文件传送，因此源服务器能够确定最佳调度以在大时间跨度上的不同时隙中针对多个计算设备分布文件传送任务。以此方式，从源服务器到多个目的地(即，被管理设备)的非对称文件传送是可能的。由于BMC仅从计算设备的系统存储器借用空闲存储器范围(因此是用于所传送的文件的临时存储装置)，所以这样的解决方案不需要硬件的额外成本。
因此充分描述了本发明的示例性实施例。尽管描述指向特定实施例，但是对于本领域技术人员而言将是清楚的，可以利用这些具体细节的变型来实践本发明。因此，本发明不应被解释为限于本文阐述的实施例。
尽管在附图和前面的描述中已经详细说明和描述了本发明，但是其应被认为是说明性的而不是限制性的，应该理解仅仅示例性实施例已经被示出和描述，并且不以任何方式限制本发明的范围。能够认识到，本文描述的特征中的任何特征可以与任何实施例一起使用。说明性实施例并不排除彼此或本文未记载的其他实施例。因此，本发明还提供了包括上述说明性实施例中的一个或多个说明性实施例的组合的实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文阐述的本发明进行修改和变型，并且因此，这样的限制仅仅应当由所附权利要求所指示的那样被施加。
尽管以上描述的一些实施例使用管理引擎(ME)或创新引擎(IE)，但是在各种其它实施例中其他实例化是可能的，各种其它实施例使用支持OOB的微控制器和能够通过网络从外部源接收文件并将它们应用于更新当前系统配置的固件的其他组合。

Claims (22)

1.一种通过通信网络进行数据传送的方法，所述方法包括：
分配所述计算设备的存储器的空闲部分用于存储所述数据；所述存储器由所述计算设备的操作系统可操作，并且所述存储器的所述空闲部分用于存储经由所述通信网络从外部源接收到的数据；
从所述外部源接收所述数据并且将所述数据存储在所述存储器的所述空闲部分中；以及
使用所述数据进行数据操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分配步骤还包括由所述计算设备的第一处理器向所述操作系统请求所述存储器的所述空闲部分的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述请求步骤中，所述第一处理器通过统一可扩展固件接口(UEFI)向所述操作系统提出针对所述存储器的所述空闲部分的请求。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一处理器是基板管理控制器(BMC)。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述分配步骤还包括以下步骤：
从所述操作系统为所述计算设备的第二处理器获得所述存储器的所述空闲部分的存储器范围；以及
将所述存储器范围标记为已占用。
6.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二处理器是创新引擎(IE)，所述创新引擎是所述计算设备中的平台控制器集线器(PCH)的一部分。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述分配步骤还包括在所述存储器的所述空闲部分中创建文件系统的步骤。
8.根据权利要求5所述的方法，其中在所述接收步骤中，所述第一处理器从所述外部源接收所述数据，并且然后将所述数据传传递到所述第二处理器，所述第二处理器将所述数据存储在所述存储器的所述空闲部分中。
9.根据权利要求5所述的方法，其中在所述获得步骤中，所述第二处理器通过统一可扩展固件接口(UEFI)从所述操作系统检索所述存储器范围。
10.根据权利要求5所述的方法，其中在所述进行步骤之前，所述存储器范围的已占用状态被移除。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述计算设备的重新启动之后，如果没有发现所述存储器范围的所述已占用状态，则清空所述存储器的所述空闲部分。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据操作包括以下过程之一：
更新所述操作系统；
安装新的操作系统；
提供所述计算系统的临时操作环境；以及
更新所述计算设备的一个或多个组件的固件。
13.一种计算设备，包括：
存储器；
适于操作所述存储器的操作系统；以及
适于连接到通信网络的网络收发器；
其中所述存储器的空闲部分适于被分配用于存储经由所述通信网络从外部源接收到的数据，以便使用所述数据进行数据操作。
14.根据权利要求13所述的计算设备，还包括第一处理器，所述第一处理器适于从所述操作系统请求所述存储器的所述空闲部分。
15.根据权利要求14所述的计算设备，其中所述第一处理器适于通过统一可扩展固件接口(UEFI)向所述操作系统提出针对所述存储器的所述空闲部分的请求。
16.根据权利要求14所述的计算设备，其中所述第一处理器是基板管理控制器(BMC)。
17.根据权利要求14所述的计算设备，还包括第二处理器，所述第二处理器适于从所述操作系统获得所述存储器的所述空闲部分的存储器范围，并将所述存储器范围标记为已占用。
18.根据权利要求17所述的计算设备，其中所述第二处理器是创新引擎(IE)，所述创新引擎是所述计算设备中的平台控制器集线器(PCH)的一部分。
19.根据权利要求17所述的计算设备，其中所述第二处理器还适于在所述存储器的所述空闲部分中创建文件系统。
20.根据权利要求17所述的计算设备，其中所述第一处理器适于经由所述网络收发器从外部源接收所述数据，并且然后将所述数据传递到所述第二处理器，所述第二处理器适于将所述数据存储在所述存储器的所述空闲部分中。
21.根据权利要求17所述的计算设备，其中所述第二处理器适于通过统一可扩展固件接口(UEFI)从所述操作系统检索所述存储器范围。
22.根据权利要求13所述的计算设备，其中所述数据操作包括以下操作之一：
更新所述操作系统；
安装新的操作系统；
提供所述计算系统的临时操作环境；以及
更新所述计算设备的一个或多个组件的固件。
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