CN113703912A - 一种虚拟机管理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及虚拟化技术领域，特别涉及一种虚拟机管理方法及装置。该方法应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，该方法包括：基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。

Description

一种虚拟机管理方法及装置
技术领域
本申请涉及虚拟化技术领域，特别涉及一种虚拟机管理方法及装置。
背景技术
智能网卡(Intelligent Network Interface Card，iNIC)是一种以网络处理器为核心的高性能网络接入卡。它采用多核多线程的网络处理器架构，主要用于实现虚拟交换、安全隔离、服务质量(Quality of Service，QoS)等特性，应用于云计算网络虚拟化解决方案当中。
目前智能网卡厂商只提供底层网卡接口的virtio虚拟化和实现对VDPA的支持，在上层虚拟机的生命周期管理和网络、安全控制方面，没有提供支持。
发明内容
本申请提供了一种虚拟机管理方法及装置，用以解决现有技术中存在的无法对虚拟机进行生命周期，资源管理和网络安全控制管理的问题。
第一方面，本申请提供了一种虚拟机管理方法，应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，所述方法包括：
基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；
生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；
从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；
将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
可选地，从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系的步骤包括：
采用轮训的方式对所述若干VF设备进行遍历，直至选取到一个未被标记使用的目标VF设备；
在预设的绑定列表中记录所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
可选地，将每一PF设备虚拟化为若干VF设备时，生成与所述若干VF设备一一对应的rep口；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上的步骤包括：
将所述目标VF设备对应的rep口挂载至所述OVS网桥上。
可选地，所述方法还包括：
将所述目标VF设备标记为已使用。
可选地，所述方法还包括：
监测各虚拟机的运行状态；
在监测到任一虚拟机下线时，删除所述任一虚拟机对应的VDPA设备；
释放所述任一虚拟机对应的VDPA设备绑定的VF设备，并将该VF设备标记为未使用。
第二方面，本申请提供了一种虚拟机管理装置，应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，所述装置包括：
创建单元，用于基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；
生成单元，用于生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；
绑定单元，用于从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；
挂载单元，用于将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
可选地，从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系时，所述绑定单元具体用于：
采用轮训的方式对所述若干VF设备进行遍历，直至选取到一个未被标记使用的目标VF设备；
在预设的绑定列表中记录所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
可选地，将每一PF设备虚拟化为若干VF设备时，生成与所述若干VF设备一一对应的rep口；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上时，所述挂载单元具体用于：
将所述目标VF设备对应的rep口挂载至所述OVS网桥上。
可选地，所述装置还包括：
标记单元，用于将所述目标VF设备标记为已使用。
可选地，所述装置还包括：
监测单元，用于监测各虚拟机的运行状态；
删除单元，在所述监测单元监测到任一虚拟机下线时，所述删除单元用于，删除所述任一虚拟机对应的VDPA设备；
释放单元，用于释放所述任一虚拟机对应的VDPA设备绑定的VF设备，所述标记单元还用于，将该VF设备标记为未使用。
第三方面，本申请实施例提供一种虚拟机管理装置，应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，该虚拟机管理装置包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行如上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行如上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
综上可知，本申请实施例提供的虚拟机管理方法，应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，该方法包括：基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
采用本申请实施例提供的虚拟机管理装置，通过对虚拟机所使用的VF资源的池化管理支持，可以支持最大数量地灵活、动态管理虚拟机网络生命周期过程，同时提升了智能网卡VF资源的使用率。通过引入ovs网桥，打通与智能网卡的控制和数据通道，在提升网络性能的同时，提供QoS、ACL或安全组等网络控制和安全能力。
附图说明
为了更加清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或者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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本申请实施例的这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种虚拟机管理方法的详细流程图；
图2为本申请实施例提供的一种VDPA设备绑定表的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种虚拟机管理装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种虚拟机管理装置的结构示意图。
具体实施方式
在本申请实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非限制本申请。本申请和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
示例性的，参阅图1所示，为本申请实施例提供的一种虚拟机管理方法的详细流程图，该方法应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，该方法包括以下步骤：
步骤100：基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机。
本申请实施例中，宿主机上部署有智能网卡，预先在宿主机运行Open Vswitch，创建OVS(Open vSwitch，虚拟交换机)网桥(如，ovs_kernel)，并且将智能网卡的一个/多个PF设备(如，PF0)挂载到OVS网桥上。智能网卡的PF设备切换到switchdev模式，以支持OVS功能，即开启OVS的硬件卸载功能：hw-offload＝true，提升网络转发性能。预先将挂载在OVS网桥上的智能网卡的PF设备进行VF配置，即分别将各PF设备虚拟化为多个VF设备。例如，将单个PF设备生成的VF设备的数量调整到最大，如max＝63个。这63个VF设备构成一个智能网卡PF设备提供的虚拟机网络接口设备资源池。
进一步的，还可以在生成VF设备时，针对每一VF设备生成对应的representor网络设备，简称rep口。
那么，宿主机在接收到用户下发的虚拟机创建指令时，基于该虚拟机创建指令创建虚拟机。并指定虚拟机使用OVS网桥进行网络通信。具体的，后台程序在生成虚拟机的xml文件时，需要指定一个Unix socket的文件路径名(如，/var/run/vdpa/device/)，作为虚拟机的VDPA设备，并指定绑定的智能网卡网桥。
例如：
<source type＝"unix"path＝"/var/run/vdpa/device/vdpa_3cfdfeab23a1"mode＝"server"bridge＝"ovs_kernel"/>
开启和配置虚拟机的大页内存，以使得基于VDPA的虚拟机通过DPDK和DMA技术进行数据平面转发加速。
步骤110：生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备。
具体的，通过VDPA driver程序在/var/run/vdpa/device/目录下创建一个virtiosocket文件，命名为VDPA开头的设备名称，便于识别，如：vdpa_3cfdfeab23a1。
步骤120：从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
目标虚拟机在创建完成后进行虚拟机上线操作，若监测到目标虚拟机上线，则从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系时，一种较佳地实现方式为，采用轮训的方式对所述若干VF设备进行遍历，直至选取到一个未被标记使用的目标VF设备；在预设的绑定列表中记录所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
进一步的，将将所述目标VF设备标记为已使用，即将所述目标VF设备打上已使用的标记。
例如，从VF资源池中选择一个VF进行绑定。选取算法可以采用轮询的方式进行VF资源池遍历，直到找到一个未被标记使用的VF。选取之后，将该VF打上已使用的标记，并更新VDPA设备绑定表的记录，如：
#vf48 ens5f0_48 0000:82:06.2 vdpa_3cfdfeab23a1
表示VDPA设备vdpa_3cfdfeab23a1已经使用了VF设备0000:82:06.2，该VF设备对应的rep口为ens5f0_48。
具体地，本申请实施例中，可以维护有一个VDPA设备绑定表，如图2所示，绑定表中每一表项包括VF设备信息(如，设备标识)，其对应的rep口信息(如，rep口标识)，使用的pci信息，以及是否绑定有对应的VDPA设备信息。当一个VDPA设备与一个VF设备绑定之后，在VDPA绑定表的该VF设备对应的表项中记录该VDPA信息。
步骤130：将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
本申请实施例中，预先在宿主机创建的OVS网桥上配置有拥有控制虚拟机流量，以及保障流量安全的网络控制策略，提供Qos、ACL或安全组等网络控制和安全能力。那么，将目标VF设备挂载至OVS网桥上之后，就可以基于OVS网桥上配置的与目标虚拟机相关的网络控制策略对目标虚拟机的流量进行网络控制。
若在将每一PF设备虚拟化为若干VF设备时，生成与所述若干VF设备一一对应的rep口；则将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上时，一种较佳地实现方式为，将所述目标VF设备对应的rep口挂载至所述OVS网桥上。
例如，将选择的目标VF设备对应的rep口挂载到OVS网桥上，如上面将ens5f0_48这个rep口挂载到ovs_kernel网桥。这样新创建的目标虚拟机的目标VDPA设备通道的管理平面和数据平面都已经建立起来，该目标虚拟机可以通过该网络设备进行通信了。
更进一步的，监测各虚拟机的运行状态；在监测到任一虚拟机下线时，删除所述任一虚拟机对应的VDPA设备；释放所述任一虚拟机对应的VDPA设备绑定的VF设备，并将该VF设备标记为未使用。
例如，当虚拟机关机或者被删除时，其网络下线，虚拟机的虚拟化程序需要向池化服务组件告知放弃对虚拟机所分配的vdpa设备的使用权。
智能网卡池化服务组件通过vDPA driver程序删除该VDPA设备，同时删除/var/run/vdpa/device/目录下的socket文件，释放该VDPA设备绑定的VF资源。池化服务组件最后再更新VDPA设备绑定表的记录，如：
#vf48 ens5f0_48 0000:82:06.2<NA>
表示VF设备0000:82:06.2未被使用。这样释放出来的VF资源可以被其他的虚拟机使用，从而提高网络虚拟设备资源的使用率。
示例性的，参阅图3所示，为本申请实施例提供的一种虚拟机管理装置的结构示意图，该装置应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，该装置包括：
创建单元30，用于基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；
生成单元31，用于生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；
绑定单元32，用于从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；
挂载单元33，用于将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
可选地，从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系时，所述绑定单元32具体用于：
采用轮训的方式对所述若干VF设备进行遍历，直至选取到一个未被标记使用的目标VF设备；
在预设的绑定列表中记录所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
可选地，将每一PF设备虚拟化为若干VF设备时，生成与所述若干VF设备一一对应的rep口；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上时，所述挂载单元33具体用于：
将所述目标VF设备对应的rep口挂载至所述OVS网桥上。
可选地，所述装置还包括：
标记单元，用于将所述目标VF设备标记为已使用。
可选地，所述装置还包括：
监测单元，用于监测各虚拟机的运行状态；
删除单元，在所述监测单元监测到任一虚拟机下线时，所述删除单元用于，删除所述任一虚拟机对应的VDPA设备；
释放单元，用于释放所述任一虚拟机对应的VDPA设备绑定的VF设备，所述标记单元还用于，将该VF设备标记为未使用。
以上这些单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个单元通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些单元可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
进一步地，本申请实施例提供的虚拟机管理装置，从硬件层面而言，所述虚拟机管理装置的硬件架构示意图可以参见图4所示，所述虚拟机管理装置可以包括：存储器40和处理器41，
存储器40用于存储程序指令；处理器41调用存储器40中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
可选地，本申请还提供一种虚拟机管理设备，包括用于执行上述方法实施例的至少一个处理元件(或芯片)。
可选地，本申请还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于使该计算机执行上述方法实施例。
这里，机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(RadomAccess Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
而且，这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟机管理方法，其特征在于，应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，所述方法包括：
基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；
生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；
从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；
将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系的步骤包括：
采用轮训的方式对所述若干VF设备进行遍历，直至选取到一个未被标记使用的目标VF设备；
在预设的绑定列表中记录所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将每一PF设备虚拟化为若干VF设备时，生成与所述若干VF设备一一对应的rep口；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上的步骤包括：
将所述目标VF设备对应的rep口挂载至所述OVS网桥上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述目标VF设备标记为已使用。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
监测各虚拟机的运行状态；
在监测到任一虚拟机下线时，删除所述任一虚拟机对应的VDPA设备；
释放所述任一虚拟机对应的VDPA设备绑定的VF设备，并将该VF设备标记为未使用。
6.一种虚拟机管理装置，其特征在于，应用于部署有智能网卡的宿主机，所述宿主机创建有虚拟交换机OVS网桥，所述智能网卡包括若干物理功能PF设备，每一PF设备虚拟化为若干虚拟功能VF设备，所述装置包括：
创建单元，用于基于接收到的虚拟机创建指令创建目标虚拟机；
生成单元，用于生成与所述目标虚拟机对应的目标VDPA设备；
绑定单元，用于从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系；
挂载单元，用于将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上，其中，所述OVS网桥上配置有用于控制虚拟机流量的网络控制策略。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，从所述若干VF设备中选取一个未被使用的目标VF设备，并建立所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系时，所述绑定单元具体用于：
采用轮训的方式对所述若干VF设备进行遍历，直至选取到一个未被标记使用的目标VF设备；
在预设的绑定列表中记录所述目标VDPA设备与所述目标VF设备的绑定关系。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，将每一PF设备虚拟化为若干VF设备时，生成与所述若干VF设备一一对应的rep口；将所述目标VF设备挂载至所述OVS网桥上时，所述挂载单元具体用于：
将所述目标VF设备对应的rep口挂载至所述OVS网桥上。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
标记单元，用于将所述目标VF设备标记为已使用。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
监测单元，用于监测各虚拟机的运行状态；
删除单元，在所述监测单元监测到任一虚拟机下线时，所述删除单元用于，删除所述任一虚拟机对应的VDPA设备；
释放单元，用于释放所述任一虚拟机对应的VDPA设备绑定的VF设备，所述标记单元还用于，将该VF设备标记为未使用。
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