CN113535241B

CN113535241B - 无盘启动方法、装置、终端设备和存储介质

Info

Publication number: CN113535241B
Application number: CN202010317127.1A
Authority: CN
Inventors: 罗斌; 常锐; 曾长华
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Zte Intelligent Technology Nanjing Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2024-05-03
Anticipated expiration: 2040-04-21
Also published as: CN113535241A

Abstract

本发明实施例提供的无盘启动方法、装置、终端设备和存储介质，将主机侧设置的基于PCIE NTB的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；加载虚拟磁盘中的引导文件，并根据分区信息和系统文件启动系统。从而通过基于PCIE NTB的共享内存，来实现主机侧和子卡设备之间的镜像文件的传递，子卡侧可直接通过共享内存实现子卡本地的无卡启动，无需网卡配置，提升了无卡启动的应用场景。

Description

无盘启动方法、装置、终端设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及但不限于计算机技术领域，具体而言，涉及但不限于一种无盘启动方法、装置、终端设备和存储介质。

背景技术

一般来说，操作系统都是安装在硬盘中，即所谓的“有盘启动”。在高性能计算、嵌入式系统等众多领域中的某些计算机客户端都没有本地磁盘，这些系统中计算机客户端需要从远程服务器加载和运行操作系统，即“无盘启动”。目前相关技术中，大多数无盘启动系统都是借助PXE(Preboot Execution Environment，预启动执行环境)、TFTP(Trivial FileTransfer Protocol，简单文件传送协议)或NTFS(New Technology File System，新技术文件系统)来实现的，换言之，相关技术中，无盘启动无法摆脱网卡的限制。

发明内容

本发明实施例提供的无盘启动方法、装置、终端设备和可读存储介质，主要解决的技术问题是相关技术中无盘启动方式无法摆脱网卡的限制，应用范围受限。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无盘启动方法，包括：

将主机侧设置的基于PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)NTB(Non-Transparent Bridge，非透明桥)的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；

至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到所述子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；

加载所述虚拟磁盘中的引导文件，并根据所述分区信息和系统文件启动系统。

本发明实施例还提供一种无盘启动装置，包括：

内存映射模块，用于将主机侧设置的基于PCIE外部组件连接接口NTB非透明桥的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；

信息复制模块，用于至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到所述子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；

系统启动模块，用于加载所述虚拟磁盘中的引导文件，并根据所述分区信息和系统文件启动系统。

本发明实施例还提供一种终端设备，所述终端设备包括处理器、存储器及通信总线；

所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；

所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个计算机程序，以实现上述的无盘启动方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的无盘启动方法的步骤。

本发明的有益效果是：

根据本发明实施例提供的无盘启动方法、装置、终端设备和存储介质，将主机侧设置的基于PCIE NTB的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；加载虚拟磁盘中的引导文件，并根据分区信息和系统文件启动系统。从而通过基于PCIE NTB的共享内存，来实现主机侧和子卡设备之间的镜像文件的传递，子卡侧可直接通过共享内存实现子卡本地的无卡启动，无需网卡配置，提升了无卡启动的应用场景。

本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的无盘启动方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的无盘启动系统组成示意图；

图3为本发明实施例二提供的无盘启动镜像示意图；

图4为本发明实施例三提供的无盘启动方法流程图；

图5为本发明实施例四提供的虚拟镜像制作流程图；

图6为本发明实施例五提供的日志文件保存流程图；

图7为本发明实施例六提供的无盘启动装置组成示意图；

图8为本发明实施例七提供的终端设备组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

传统的无盘计算机启动方法基本上都是基于PXE(iPXE)+DHCP+TFTP实现的，还有借助NTFS文件系统服务器来实现；在实际使用中，传统的无盘计算机启动方式存在如下限制：1)无盘系统需要有支持PXE或iPXE的网卡；2)无盘系统的BIOS需要支持PXE或iPXE功能；而对于高性能服务器上的没有网卡的子卡系统，当前的无盘启动技术都不能实现。

实施例一：

本实施例提供了一种无盘启动方法，请参考图1，该方法包括：

S101、将主机侧设置的基于PCIE外部组件连接接口NTB非透明桥的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；

S102、至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；

S103、加载虚拟磁盘中的引导文件，并根据分区信息和系统文件启动系统。

无盘启动指的是，在本地的操作系统中，没有传统意义上的硬盘，没有将操作系统安装在本地的硬盘中，相应的，计算机数据也没有保存在本地的硬盘中。在本实施例中，无盘启动的系统主要包括两个设备，其一是主机Host，其二是子卡设备Device，其中主机则用于生成系统镜像，并且将系统镜像应用到子卡设备上，让子卡设备可以用主机侧的系统镜像，启动本地的系统，实现无盘启动。

在本实施例中，通过PCIE NTB的共享内存，可以将无盘启动镜像文件传递给子卡设备上的BIOS(Basic Input Output System，基本输入输出系统)创建Ramdisk内存盘启动镜像，从而可以实现系统的启动。而通过PCIE NTB的共享内存，无需网卡配置，从而可以提升本实施例中的无盘启动方法的应用场景。

在一些实施例中，在将主机侧设置的基于PCIE NTB的共享内存通过NTB映射到子卡设备上之前，还可以包括：

在主机侧创建无盘启动镜像文件并存储；

将无盘启动镜像文件复制到共享内存中。主机侧创建的无盘启动镜像文件可以以任意方式创建，可以在已有的系统镜像上进行调整，而后作为本实施例中的无盘启动镜像文件，或者从零开始创建。

在一些实施例中，在主机侧创建无盘启动镜像文件并存储具体可以包括：

将启动文件和根文件系统进行重组，形成无盘启动镜像文件。

在一些实施例中，将启动文件和根文件系统进行重组，形成无盘启动镜像文件可以包括：

将无盘系统的目标操作系统，安装到虚拟镜像中；

挂载虚拟镜像中的主文件系统所在的分区到指定目录，并对虚拟镜像的系统内容相应修改，重新打包形成根文件系统；

创建无盘启动虚拟镜像，并将根文件系统，和安装到虚拟镜像中的内核文件和系统启动文件，复制到无盘启动虚拟镜像的系统中，形成无盘启动镜像文件。内核文件是将目标操作系统安装到虚拟镜像中所形成的文件，在将目标操作系统安装到虚拟镜像中之后，形成的文件可以包括启动文件、根文件系统、内核文件以及主文件系统，其中的启动文件、根文件系统以及内核文件在同一个分区中，主文件系统一般在另一个分区中。而在无盘启动中，根文件系统和主文件系统合二为一。

在一些实施例中，分区信息可以包括GPT[GUID(Globally Unique Identifier，全局唯一标识符)磁盘分割表]分区、磁盘分区、备份GPT分区、备份磁盘分区中的至少一种。

在一些实施例中，在至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中之前，还可以包括：

在子卡设备上，创建虚拟磁盘Ramdisk。

在一些实施例中，还可以包括：

基于共享内存，创建共享的内存文件系统；

将子卡设备上的日志，直接写入共享的内存文件系统中。在共享内存上创建内存文件系统，Host和Device可以利用共享内存文件系统做很多事情，比如，Device上的日志记录、系统运行的数据等，Host则通过共享内存文件系统保存到硬盘。具体的，在将子卡设备上的日志，直接写入共享的内存文件系统中之后，还可以包括：

将共享的内存文件系统中的文件内容，写入主机侧的系统硬盘中。

日志写入的具体实现如下：

1)Host和Device利用基于NTB的共享内存创建共享的内存文件系统；

2)Host上日志模块在硬盘上创建特定大小(目前暂定为64M)的文件；

3)将创建的日志文件映射到系统内存上，得到映射内存的进程空间的虚拟内存地址MapAddr；

4)Host上需要记录日志的地方则直接调用日志模块的接口函数，实时的将日志写入内存地址中；

5)Device上需要记录日志的地方直接写共享文件系统中的文件，将日志保存在文件中；此时文件不在硬盘中，而是在共享内存中；

6)Host将共享文件系统中的文件内容，写入到系统硬盘中。如此，就可以实现Host侧和Device侧的日志文件管理。

本实施例提供了一种无盘启动方法，将主机侧设置的基于PCIE NTB的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；加载虚拟磁盘中的引导文件，并根据分区信息和系统文件启动系统。从而通过基于PCIE NTB的共享内存，来实现主机侧和子卡设备之间的镜像文件的传递，子卡侧可直接通过共享内存实现子卡本地的无卡启动，无需网卡配置，提升了无卡启动的应用场景。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种基于PCIE NTB的共享内存的无盘启动方法，系统结构如下：

本系统装置由Host21、基于PCIE NTB的共享内存22、Device23组成。

Host21上包括快速制作无盘启动镜像文件的方法制作的虚拟镜像文件，保存在Host21的硬盘上。里面包含GPT分区信息、磁盘分区信息、备份GPT分区信息、备份磁盘分区信息和多个Device23系统的根文件系统文件，具体规划可参见图3。Host21上电后，从虚拟镜像文件中将GPT分区信息、磁盘分区信息、备份GPT分区信息、备份磁盘分区信息和Device23系统的根文件系统文件拷贝至基于PCIE NTB的共享内存22中，由数据结构对其位置进行规划和管理。

Device23上电在BIOS的post阶段，在BIOS的DXE(driver executionenvironment，驱动程序执行环境)阶段按UEFI(Unified Extensible FirmwareInterface，统一可扩展固件接口)规范规定的H2O_RAM_DISK_SERVICES_PROTOCOL协议创建Ramdisk驱动设备，同时完成DMA拷贝驱动的初始化，并与Host21建立NTB共享内存22的映射。然后通过EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL协议进行创建Ramdisk磁盘设备，并将共享内存22中的GPT分区、磁盘分区、备份GPT分区、备份磁盘分区和无盘启动的根文件系统，利用DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问)功能按GPT磁盘格式拷贝至相应的位置，完成Ramdisk虚拟磁盘设备的创建。

在BIOS的BDS(boot Device23 select，引导设备选择)阶段，UEFI Boot loader程序grubx64.efi按照UEFI规范从Ramdisk磁盘找到操作系统引导文件，加载并执行操作系统引导文件，从而实现了启动Device23系统。

实施例三

本发明实施例提供实施例二中的系统的运行流程图，如图4所示。

S401、制作无盘启动镜像；其中，制作无盘启动镜像的过程，在无盘启动流程中仅首次需要执行，后续则无需再度执行；

S402、主机侧上电后，从存储系统中读取相应的根文件系统和引导程序并对其进行管理。

S403、子卡上电时，创建子卡虚拟磁盘；

S404、将主机侧的共享内存通过非透明桥NTB映射到子卡上；

S405、将共享内存中的根文件系统和引导程序拷贝到子卡的虚拟磁盘中；

S406、在子卡的虚拟磁盘中加载子卡的操作系统启动，从而实现子卡的无盘启动。

实施例四

本实施例提供了一种虚拟镜像的制作及Device根文件系统的管理流程，请参考图5，步骤如下：

S501、将无盘系统的目标操作系统利用qemu虚拟操作系统模拟器工具安装到虚拟镜像上；

S502、本步骤为可选项，可以根据需要安装Device需要的应用软件；

S503、mount挂载虚拟镜像的主文件系统所在的分区到指定目录，对虚拟镜像的文件系统内容做相应修改，重新进行cpio备份档的工具程序打包形成无盘启动的根文件系统；

S504、利用qemu创建适当大小的无盘启动虚拟镜像文件，并对其进行格式化，保证虚拟镜像文件系统为空；

S505、将步骤S503中的根文件系统及步骤S501中安装的内核文件和系统启动文件打包，并拷贝到步骤S504中创建的无盘启动虚拟镜像的文件系统中，这样无盘启动镜像文件就制作完成。

可选的，根据需要重复步骤S501-S503，创建另一个系统的根文件系统，并将其拷贝至步骤S504中的文件系统中。

具体的，在S503中文件系统修改步骤如下：

3.1)将虚拟镜像到指定目录，在指定目录下进行下面的操作：

3.2)ln-s usr/lib/systemd/systemd init；

3.3)修改bin/sh->bash、bin/bash的读写权限；

3.4)关闭selinux；

3.5)将etc/fstab中的设备映射全部注释；

3.6)find.|cpio-c-o>../initrd.img；

3.7)gzip initrd.img，得到initrd.img.gz，修改为希望的文件名称，比如initramfs-3.10.0-327.el7.x86_64.img。

实施例五

本实施例提供了一种基于共享内存文件系统保存Device上的日志文件到Host设备上的方法，请参考图6，具体实现如下：

S601、Host和Device利用基于NTB的共享内存创建共享的内存文件系统；

S602、Host上日志模块在硬盘上创建特定大小(目前暂定为64M)的文件；

S603、将创建的日志文件映射到系统内存上，得到映射内存的进程空间的虚拟内存地址；

S604、Host上需要记录日志的地方调用日志模块的接口函数，实时的将日志写入内存地址MapAddr中；

S605、Device上需要记录日志的地方直接写共享文件系统中的文件，将日志保存在文件中(此文件不在硬盘中，而是在共享内存中)；

S606、Host将共享文件系统中的文件内容，写入到系统硬盘中。

实施例六

本实施例提供了一种无盘启动装置，请参考图7，该装置包括：

内存映射模块71，用于将主机侧设置的基于PCIE外部组件连接接口NTB非透明桥的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；

信息复制模块72，用于至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中；

系统启动模块73，用于加载虚拟磁盘中的引导文件，并根据分区信息和系统文件启动系统。

在一些实施例中，还可以包括文件处理模块，文件处理模块用于在将主机侧设置的基于PCIE NTB的共享内存通过NTB映射到子卡设备上之前，在主机侧创建无盘启动镜像文件并存储；将无盘启动镜像文件复制到共享内存中。主机侧创建的无盘启动镜像文件可以以任意方式创建，可以在已有的系统镜像上进行调整，而后作为本实施例中的无盘启动镜像文件，或者从零开始创建。

在一些实施例中，文件处理模块用于在主机侧创建无盘启动镜像文件并存储具体可以包括：

在一些实施例中，文件处理模块将启动文件和根文件系统进行重组，形成无盘启动镜像文件可以包括：

将无盘系统的目标操作系统，安装到虚拟镜像中；

创建无盘启动虚拟镜像，并将根文件系统和安装到虚拟镜像中的内核文件和系统启动文件复制到无盘启动虚拟镜像的文件系统中，形成无盘启动镜像文件。

在一些实施例中，分区信息可以包括GPT(GUID磁盘分割表)分区、磁盘分区、备份GPT分区、备份磁盘分区中的至少一种。

在一些实施例中，还可以包括磁盘创建模块；磁盘创建模块用于在至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中之前，在子卡设备上，创建虚拟磁盘Ramdisk。

在一些实施例中，还可以包括日志模块，日志模块用于基于共享内存，创建共享的内存文件系统；将子卡设备上的日志，直接写入共享的内存文件系统中。在共享内存上创建内存文件系统，Host和Device可以利用共享内存文件系统做很多事情，比如，Device上的日志记录、系统运行的数据等，Host则通过共享内存文件系统保存到硬盘。具体的，在将子卡设备上的日志，直接写入共享的内存文件系统中之后，还可以包括：

实施例七

本实施例提供了一种终端设备，请参考图8，该终端设备包括处理器81、存储器82及通信总线83；

通信总线83用于实现处理器81和存储器82之间的连接通信；

处理器81用于执行存储器82中存储的一个或者多个计算机程序，以实现上述各实施例所述的无盘启动方法的步骤，这里不再赘述。

本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包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性或非易失性、可移除或不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，ROM(Read-Only Memory，只读存储器)，EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存或其他存储器技术、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，光盘只读存储器)，数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储终端、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。

本实施例中的计算机可读存储介质可用于存储一个或者多个计算机程序，其存储的一个或者多个计算机程序可被处理器执行，以实现上述各实施例中的无盘启动方法的至少一个步骤。

本实施例还提供了一种计算机程序(或称计算机软件)，该计算机程序可以分布在计算机可读介质上，由可计算终端来执行，以实现上述各实施例中的无盘启动方法的至少一个步骤。

本实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读终端，该计算机可读终端上存储有如上所示的计算机程序。本实施例中该计算机可读终端可包括如上所示的计算机可读存储介质。

可见，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、终端、终端中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算终端可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。

此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种无盘启动方法，包括：

将主机侧设置的基于PCIE高速串行计算机扩展总线标准NTB非透明桥的共享内存通过NTB映射到子卡设备上；

2.如权利要求1所述的无盘启动方法，其特征在于，在所述将主机侧设置的基于PCIENTB的共享内存通过NTB映射到子卡设备上之前，还包括：

在主机侧创建所述无盘启动镜像文件并存储；

将所述无盘启动镜像文件复制到所述共享内存中。

3.如权利要求2所述的无盘启动方法，其特征在于，所述在主机侧创建所述无盘启动镜像文件并存储包括：

将启动文件和根文件系统进行重组，形成所述无盘启动镜像文件。

4.如权利要求3所述的无盘启动方法，其特征在于，所述将启动文件和根文件系统进行重组，形成所述无盘启动镜像文件包括：

将无盘系统的目标操作系统，安装到虚拟镜像中；

挂载所述虚拟镜像中的主文件系统所在的分区到指定目录，并对虚拟镜像的系统内容相应修改，重新打包形成根文件系统；

创建无盘启动虚拟镜像，并将所述根文件系统，和安装到虚拟镜像中的内核文件和系统启动文件，复制到所述无盘启动虚拟镜像的系统中，形成所述无盘启动镜像文件。

5.如权利要求1-4任一项所述的无盘启动方法，其特征在于，所述分区信息包括GPT全局唯一标识符磁盘分割表分区、磁盘分区、备份GPT分区、备份磁盘分区中的至少一种。

6.如权利要求1-4任一项所述的无盘启动方法，其特征在于，在所述至少将共享内存中存储的无盘启动镜像文件中的分区信息和系统文件复制到所述子卡设备上的Ramdisk虚拟磁盘中之前，还包括：

在所述子卡设备上，创建所述虚拟磁盘。

7.如权利要求1-4任一项所述的无盘启动方法，其特征在于，还包括：

基于所述共享内存，创建共享的内存文件系统；

将子卡设备上的日志，直接写入所述共享的内存文件系统中。

8.如权利要求7所述的无盘启动方法，其特征在于，在所述将子卡设备上的日志，直接写入所述共享的内存文件系统中之后，还包括：

将所述共享的内存文件系统中的文件内容，写入主机侧的系统硬盘中。

9.一种无盘启动装置，包括：

10.一种终端设备，所述终端设备包括处理器、存储器及通信总线；

所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；

所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个计算机程序，以实现如权利要求1-8中任一项所述的无盘启动方法的步骤。

11.一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存储有一个或者多个计算机程序，所述一个或者多个计算机程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-8中任一项所述的无盘启动方法的步骤。