CN110704163A - 一种服务器及其虚拟化存储方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种服务器的虚拟化存储方法，包括：获取虚拟机的外置IO请求；利用SRIOV卡进行外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中数据的写入或读出；其中，目标虚拟分区为SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，目标VF为SRIOV卡中虚拟机对应的VF；本发明通过SRIOV卡的硬件应用，使得服务器上IO板卡的虚拟化可以完全不通过如VIOS的软件应用实现，从而有效降低了软件应用本身无法规避的额外资源开销，并且可以有效降低存储网络上的额外性能折损，使虚拟分区性能最大化。此外，本发明还公开了一种服务器的虚拟化存储装置及服务器，同样具有上述有益效果。

Description

一种服务器及其虚拟化存储方法和装置

技术领域

本发明涉及虚拟化技术领域，特别涉及一种服务器的虚拟化存储方法、装置及服务器。

背景技术

随着信息化技术不断发展，各个企业IT基础架构也在不断朝向虚拟化、云计算等精简、整合的趋势发展，虚拟化技术是其中的基础，显得尤为重要。目前，不同的服务器中往往设置各自对应的虚拟化解决方案，如PowerVM为Power服务器(IBM Power服务器，如Power小型机)提供了工业化的虚拟化解决方案，如图1所示，PowerVM是一个庞大的家族，有诸多虚拟化技术，如Hypervisor(一种运行在物理服务器和操作系统之间的中间软件层)、虚拟I/O服务器(VIOS)、微分区、动态内存共享、共享以太网适配器、动态分区迁移和HMC(硬件管理控制台)等等，用户可以根据自己的实际需求，选择性的使用这些技术用来服务于客户分区，PowerVM能够针对客户分区来虚拟化Power小型机的处理器、内存、网络、存储等IO(Input/Output，输入/输出)资源，使Power小型机得以充分的利用。

VIOS是PowerVM虚拟化技术的重要组成部分，它既是一个软件应用，也是Power小型机上的一个独立分区。VIOS为其中一个或多个客户分区提供虚拟存储及网络资源。既然VIOS是一个独立的逻辑分区，它就会占用系统的资源，这无疑是计算资源和存储资源的额外开销。

对于小型机虚拟化技术来讲，IO资源的虚拟化是一个非常重要的部分。IO虚拟化技术实现得好与坏，将直接影响到整个虚拟化技术的效果。而目前小型机业界中，评判虚拟化技术的先进性，就以IO虚拟化的先进性作为重要指标。

现有技术中，VIOS技术主要是将小型机上的物理板卡(网卡和HBA卡)交由VIOS进行管理，再通过VIOS的映射或者直通模式将物理网卡虚拟化，以至于虚拟机能共享物理网卡；同样地，物理磁盘也可以通过映射或者虚拟HBA卡的方式进行共享。这个技术最大的问题是，物理网卡通过VIOS映射/转发/直通之后，性能或多或少会有所折损，而IO虚拟化后的性能折损，也是各行各业客户非常关注的一个问题，甚至成为了客户不肯尝试使用虚拟化技术的一个担忧。

因此，如何能够减少服务器的性能折损和额外开销，从而使服务器的虚拟分区性能最大化，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种服务器的虚拟化存储方法、装置及服务器，基于纯硬件的分区虚拟化，减少服务器的性能折损和额外开销，从而使虚拟分区性能最大化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种服务器的虚拟化存储方法，包括：

获取虚拟机的外置IO请求；

利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出；其中，所述目标虚拟分区为所述SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，所述目标VF为所述SRIOV卡中所述虚拟机对应的VF。

可选的，所述外置IO请求为数据写入请求时，所述利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出，包括：

通过所述SRIOV卡，将所述数据写入到所述目标虚拟分区中。

可选的，所述外置IO请求为数据读取请求时，所述利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出，包括：

通过所述SRIOV卡，获取所述目标虚拟分区中存储的所述数据，并将所述数据发送到所述虚拟机。

可选的，所述利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出，包括：

所述SRIOV卡调用所述目标VF对应的带宽，进行所述外置IO请求对应的数据的传输；其中，所述目标VF对应的带宽大于或等于所述目标VF对应的预设带宽占比与所述SRIOV卡的总带宽的乘积。

可选的，所述目标VF中设置有多个IO队列。

可选的，该方法还包括：

获取所述虚拟机的内置IO请求；

根据预先存储的所述虚拟机与目标磁盘分区的映射关系，完成所述目标磁盘分区中所述内置IO请求对应的数据的写入或读出；其中，所述目标磁盘分区为所述本地NVME磁盘中所述虚拟机对应的磁盘分区。

可选的，所述映射关系存储在Hypervisor固件中。

本发明还提供了一种服务器的虚拟化存储装置，包括：

获取模块，用于获取虚拟机的外置IO请求；

传输模块，用于利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出；其中，所述目标虚拟分区为所述SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，所述目标VF为所述SRIOV卡中所述虚拟机对应的VF。

此外，本发明还提供了一种服务器，包括：SRIOV卡、存储器和处理器；其中，

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的服务器的虚拟化存储方法的步骤。

可选的，该服务器还包括：

Hypervisor固件，用于存储的虚拟机与本地NVME磁盘中各自对应的磁盘分区的映射关系；

所述本地NVME磁盘，用于在每个所述磁盘分区中存储各自对应的虚拟机的数据。

本发明所提供的一种服务器的虚拟化存储方法，通过SRIOV(single root input/output virtualization，单根输入/输出虚拟化)卡的硬件应用，使得服务器上IO板卡的虚拟化可以完全不通过如VIOS的软件应用实现，从而有效降低了软件应用本身无法规避的额外资源开销，并且可以有效降低存储网络上的额外性能折损，使虚拟分区性能最大化。此外，本发明还提供了一种服务器的虚拟化存储装置及服务器，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的Power服务器中的PowerVM的技术展示图；

图2为本发明实施例所提供的一种服务器的虚拟化存储方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的一种服务器的虚拟化存储装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种服务器的虚拟化存储方法的流程图。该方法可以包括：

步骤101：获取虚拟机的外置IO请求。

其中，本步骤中的外置IO请求可以为虚拟机与服务器的外置存储器之间数据交互的请求，如外置IO请求可以为向外置存储器输出数据存储的数据写入请求或从外置存储器读出数据的数据读取请求。

可以理解的是，本实施例的目的可以为服务器(如Power服务器)通过SRIOV卡对外置IO请求对应的数据的传输，直接使用硬件SRIOV卡实现服务器上IO板卡的虚拟化，保证了服务器的外置存储器上虚拟机的数据的存储，不必通过如VIOS的软件应用实现IO板卡的虚拟化，避免了软件应用本身无法规避的额外资源开销，且降低了存储网络上的额外性能折损。

进一步的，为了进一步提升服务器的虚拟化存储性能，本实施例可以直接通过服务器的本地NVME磁盘实现本地存储虚拟化，从而可以为虚拟机提供用作系统安装盘等必要数据的存储空间；也就是说，本实施例所提供的方法还可以包括获取虚拟机的内置IO请求；根据预先存储的虚拟机与目标磁盘分区的映射关系，完成目标磁盘分区中内置IO请求对应的数据的写入或读出的步骤；其中，目标磁盘分区为本地NVME磁盘中虚拟机对应的磁盘分区。

对应的，上述内置IO请求虚拟机与服务器的本地NVME磁盘之间数据交互的请求，如内置IO请求可以为向本地NVME磁盘中对应的磁盘分区输出数据存储的数据写入请求或从本地NVME磁盘中对应的磁盘分区读出数据的数据读取请求。上述目标磁盘分区可以为内置IO请求对应的本地NVME磁盘中的磁盘分区，即发送内置IO请求的虚拟机对应的磁盘分区。

具体的，对于服务器中预先存储的虚拟机与目标磁盘分区的映射关系的具体存储位置，可以由设计人员自行设置，如可以设置在服务器的Hypervisor固件，即Hypervisor固件可以存储本地NVME磁盘中的各个磁盘分区与各自对应的虚拟机之间的映射关系。例如Power服务器中的本地NVME磁盘可以在Hypervisor固件中记录并管理磁盘分区与虚拟机的映射情况，并提供操作接口给服务器的Hypervisor固件以及HMC；其中，HMC提供支持命令行(ssh)以及网页(https)用户界面。本地NVME磁盘的操作接口主要提供磁盘分区与虚拟机映射的增加、删除、修改、查询功能；即本实施例还可以包括：获取本地NVME磁盘操作指令；其中，本地NVME磁盘操作指令为增加指令、删除指令、修改指令或查询指令；根据本地NVME磁盘操作指令，对存储的磁盘分区与各自对应的虚拟机的映射关系执行相应操作的步骤。

也就是说，用户通过HMC对本地NVME磁盘进行磁盘分区，并映射给虚拟机，使得本地NVME盘的虚拟化实现，使得本地NVME磁盘的虚拟化完全不需要现有的VIOS的参与，充分保障了服务器的性能。

步骤102：利用SRIOV卡进行外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中数据的写入或读出；其中，目标虚拟分区为SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，目标VF为SRIOV卡中虚拟机对应的VF。

具体的，本步骤中的SRIOV卡可以为服务器中采用SRIOV规范的物理PCIE板卡；利用SRIOV规范，允许一个物理PCIE板卡可以在虚拟化环境下实现共享。SRIOV卡为物理服务器上的不同虚拟组件提供不同的虚拟功能。SR-IOV规范允许虚拟化环境中不同的虚拟机共享一个独立的PCIE硬件接口。

对应的，VF(虚拟功能)可以为支持单根I/O虚拟化(SR-IOV)的网络适配器上的轻量级PCIE功能。VF与网络适配器上的PCIE物理功能(PF)关联，并表示网络适配器的虚拟化实例。每个VF都有自己的PCI配置空间。每个VF还与PF和其他VF共享网络适配器上的一个或多个物理资源，例如外部网络端口。

可以理解的是，本实施例中的SRIOV卡通过VF映射给不同的虚拟分区，从而可以进行外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中数据的写入或读出。例如虚拟机的外置IO请求为数据写入请求时，SRIOV卡中该虚拟机对应的VF(目标VF)可以将该外置IO请求对应的数据存储到自身对应的虚拟分区(目标虚拟分区)，即服务器可以通过SRIOV卡，将外置IO请求对应的数据写入到目标虚拟分区中；虚拟机的外置IO请求为数据读取请求时，SRIOV卡中该虚拟机对应的VF(目标VF)可以将该外置IO请求对应的数据从自身对应的虚拟分区(目标虚拟分区)中读出，即服务器可以通过SRIOV卡，将虚拟机的外置IO请求对应的数据读出，从而可以将该数据发送到该虚拟机。

具体的，对于本实施例中SRIOV卡中进行外置IO请求对应的数据的传输的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如SRIOV卡中每个VF具有独立的PCI配置空间，可以通过VF层可实现QoS(Quality of Service，服务质量)和带宽份额控制。如每个虚拟分区可以指定各自对应的VF占用带宽的比例，即预设带宽占比，例如最小1％，增减粒度为1％；SRIOV卡可以直接按照目标VF的预设带宽占比分配相应的带宽资源，即目标VF的预设带宽占比与SRIOV卡的总带宽的乘积，进行外置IO请求对应的数据的传输。SRIOV卡也可以调用目标VF对应的带宽，进行外置IO请求对应的数据的传输；其中，目标VF对应的带宽大于或等于目标VF对应的预设带宽占比与SRIOV卡的总带宽的乘积；例如在SRIOV卡带宽空闲时，虚拟分区占用的带宽可以超过预先设置的比例，即目标VF对应的带宽可以大于目标VF对应的预设带宽占比与SRIOV卡的总带宽的乘积；在SRIOV卡中存在多个虚拟分区的VF资源竞争时，可以按照预先设置的比例进行带宽资源分配，即目标VF对应的带宽可以等于目标VF对应的预设带宽占比与SRIOV卡的总带宽的乘积。

进一步的，在SRIOV卡中每个虚拟分区对应的VF上可以设置多队列或多中断支持，使性能表现基本等同于物理网卡和光纤卡，如目标VF中可以设置有多个IO队列，用于完成外置IO请求对应的数据的传输。

本实施例中，本发明实施例通过SRIOV卡的硬件应用，使得服务器上IO板卡的虚拟化可以完全不通过如VIOS的软件应用实现，从而有效降低了软件应用本身无法规避的额外资源开销，并且可以有效降低存储网络上的额外性能折损，使虚拟分区性能最大化。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种服务器的虚拟化存储装置的结构框图。该装置可以包括：

第一获取模块10，用于获取虚拟机的外置IO请求；

传输模块20，用于利用SRIOV卡进行外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中数据的写入或读出；其中，目标虚拟分区为SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，目标VF为SRIOV卡中虚拟机对应的VF。

可选的，外置IO请求为数据写入请求时，传输模块20，可以包括：

写入子模块，用于通过SRIOV卡，将数据写入到目标虚拟分区中。

可选的，外置IO请求为数据读取请求时，传输模块20，可以包括：

读取子模块，用于通过SRIOV卡，获取目标虚拟分区中存储的数据；

发送子模块，用于将数据发送到虚拟机。

可选的，该装置还可以包括：

第二获取模块，用于获取虚拟机的内置IO请求；

操作模块，用于根据预先存储的虚拟机与目标磁盘分区的映射关系，完成目标磁盘分区中内置IO请求对应的数据的写入或读出；其中，目标磁盘分区为本地NVME磁盘中虚拟机对应的磁盘分区。

可选的，上述映射关系存储在Hypervisor固件中。

本实施例中，本发明实施例通过SRIOV卡的硬件应用，使得服务器上IO板卡的虚拟化可以完全不通过如VIOS的软件应用实现，从而有效降低了软件应用本身无法规避的额外资源开销，并且可以有效降低存储网络上的额外性能折损，使虚拟分区性能最大化。

本发明实施例还提供了一种服务器，包括：SRIOV卡、存储器和处理器；其中，

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述实施例所提供的服务器的虚拟化存储方法的步骤。

可选的，该服务器还可以包括：

与SRIOV卡连接的外置存储器，用于在自身的每个虚拟分区中存储各自对应的虚拟机的数据。

可选的，该服务器还可以包括：

Hypervisor固件，用于存储的虚拟机与本地NVME磁盘中各自对应的磁盘分区的映射关系；

本地NVME磁盘，用于在每个磁盘分区中存储各自对应的虚拟机的数据。

可以理解的是，本实施例所提供的服务器可以具体为Power服务器。

其中，本实施例中的存储器至少包括一种类型的可读存储介质，该可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器在一些实施例中可以是服务器的内部存储单元，例如服务器的硬盘。存储器在另一些实施例中也可以是服务器的外部存储设备，例如服务器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digita，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括服务器的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器不仅可以用于存储安装于存储系统的服务器的应用软件及各类数据，例如：执行服务器的虚拟化存储方法的程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本实施例中的处理器在一些实施例中可以是中央处理器(Central ProcessingUnit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器中存储的程序代码或处理数据，例如执行服务器的虚拟化存储方法的程序的代码等。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所提供的服务器的虚拟化存储方法的步骤。

其中，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，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。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、服务器及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本发明所提供的一种服务器的虚拟化存储方法、装置及服务器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，包括：

获取虚拟机的外置IO请求；

利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出；其中，所述目标虚拟分区为所述SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，所述目标VF为所述SRIOV卡中所述虚拟机对应的VF。

2.根据权利要求1所述的服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，所述外置IO请求为数据写入请求时，所述利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出，包括：

通过所述SRIOV卡，将所述数据写入到所述目标虚拟分区中。

3.根据权利要求1所述的服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，所述外置IO请求为数据读取请求时，所述利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出，包括：

通过所述SRIOV卡，获取所述目标虚拟分区中存储的所述数据，并将所述数据发送到所述虚拟机。

4.根据权利要求1所述的服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，所述利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出，包括：

所述SRIOV卡调用所述目标VF对应的带宽，进行所述外置IO请求对应的数据的传输；其中，所述目标VF对应的带宽大于或等于所述目标VF对应的预设带宽占比与所述SRIOV卡的总带宽的乘积。

5.根据权利要求4所述的服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，所述目标VF中设置有多个IO队列。

6.根据权利要求1至5任一项所述的服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，还包括：

获取所述虚拟机的内置IO请求；

根据预先存储的所述虚拟机与目标磁盘分区的映射关系，完成所述目标磁盘分区中所述内置IO请求对应的数据的写入或读出；其中，所述目标磁盘分区为所述本地NVME磁盘中所述虚拟机对应的磁盘分区。

7.根据权利要求6所述的服务器的虚拟化存储方法，其特征在于，所述映射关系存储在Hypervisor固件中。

8.一种服务器的虚拟化存储装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取虚拟机的外置IO请求；

传输模块，用于利用SRIOV卡进行所述外置IO请求对应的数据的传输，完成外置存储器上的目标虚拟分区中所述数据的写入或读出；其中，所述目标虚拟分区为所述SRIOV卡中的目标VF对应的虚拟分区，所述目标VF为所述SRIOV卡中所述虚拟机对应的VF。

9.一种服务器，其特征在于，包括：SRIOV卡、存储器和处理器；其中，

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3、6和7中任一项所述的服务器的虚拟化存储方法的步骤。

10.根据权利要求9所述的服务器，其特征在于，还包括：

Hypervisor固件，用于存储的虚拟机与本地NVME磁盘中各自对应的磁盘分区的映射关系；

所述本地NVME磁盘，用于在每个所述磁盘分区中存储各自对应的虚拟机的数据。

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