CN1696921A

CN1696921A - 利用睡眠状态进行动态节点分区的方法和系统

Info

Publication number: CN1696921A
Application number: CNA2005100688224A
Authority: CN
Inventors: 简森·罗伯特·阿尔梅达; 斯科特·内尔·当哈姆; 埃里克·理查德·科恩; 威廉·布莱德利·施瓦茨
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: CN100373373C; US20050283523A1; US7117334B2; TW200538926A

Abstract

本发明公开一种用于允许多节点计算机中的主节点占用该多节点计算机中的节点的方法和系统。挂起要被占用的节点以使其进入ACPI S3睡眠状态，从而使当前系统操作状态信息存储在被占用节点内的备份存储器中。然后，主节点向被占用节点中的主存储器填充加入包括主节点的逻辑分区所需的OS和其他信息。当主节点不再希望使用被占用节点时，将被占用节点中的备份存储器镜像回到主存储器。当被占用节点从S3状态“唤醒”时，它从离开处继续执行软件命令，而不知道进入S3状态之后所发生的任何事情。

Description

利用睡眠状态进行动态节点分区的方法和系统

技术领域

本发明一般涉及计算机领域，特别涉及多节点计算机。更具体地说，本发明涉及一种用于在多节点计算机中的另一个节点处于ACPI S3睡眠状态时允许多节点计算机中的主节点占用(appropriate)该另一个节点的资源的方法和系统。

背景技术

在多节点计算机例如由国际商业机器公司制造的服务器x-Series中，有可能将两个或更多个物理节点配置到一个更大的逻辑分区中，其中单个操作系统可利用所有节点的资源。在该场景中，每个单独的机器引导到通电自检(POST)固件中的公共点，然后确定是否应当将其与一个或多个其他节点合并。如果要合并一个或多个系统，则典型地在不将整个系统复位到POST的情况下就不可能将分区分离成多个单独的节点。同样地，如果每个节点要作为独立系统引导到操作系统中，则在不重新引导这些节点的情况下就不可能让这些系统在逻辑上“加入”分区。

因此，需要一种允许多节点计算机中的第一节点能够将第二节点热加入到逻辑分区中而不管第二节点所使用的操作系统并且不必重新引导整个分区的方法和系统。

发明内容

本发明涉及一种用于允许多节点计算机中的主节点占用该多节点计算机中的节点的方法和系统。挂起要被占用的节点以使其进入ACPI S3睡眠状态，从而使当前系统操作状态信息存储在被占用节点内的备份存储器中。然后，主节点向被占用节点中的主存储器填充加入包括主节点的逻辑分区所需的操作系统和其他信息。当主节点不再希望使用被占用节点时，将被占用节点中的备份存储器镜像回到被占用节点的主存储器。当被占用节点从S3状态“唤醒”时，它从启动S3睡眠状态时的离开处继续执行软件命令。

本发明的上述和其他目的、特性和优点在下面详细的书面描述中将会变得清楚。

附图说明

被认为是本发明特征的新颖特性在所附权利要求中阐述。然而，通过参考下面结合附图阅读的对说明性实施例的详细描述，本发明本身以及优选使用方式及其另外的目的和优点将会变得更好理解，其中：

图1a示出在本发明中使用的示例性多节点计算机，其具有第一和第二节点；

图1b示出图1a的多节点计算机，其中第一节点在备份存储器中具有当前系统操作状态信息的镜像副本；

图1c示出多节点计算机，其中第一节点被占用以用于具有第二节点的分区中；

图2示出高级配置和功率接口(ACPI)协议的软件组织；

图3a示出图1a所示的状态下多节点计算机的附加细节；

图3b示出图1b所示的状态下多节点计算机的附加细节；

图3c示出图1c所示的状态下多节点计算机的附加细节；

图4a是描述通过将第一节点置于S3睡眠状态来占用第一节点以使其加入到包括第二节点的分区中所采取的步骤的流程图；以及

图4b是描述从分区中动态移除第一节点所采取的步骤的流程图。

具体实施方式

现在参照附图，特别是参照图1，其示出了本发明所使用的多节点计算机100的方框图。多节点计算机100包括第一节点102-1(节点1)和第二节点102-2(节点2)。第一节点102-1所使用的数据以存储器的起始两吉字节的地址(0-2GB)存储在子节点2中，而子节点3将数据存储在存储器的其次两吉字节的地址处(2-4GB)。

类似地，第二节点102-2具有子节点0和子节点1。第二节点102-2所使用的数据以存储器的起始两吉字节的地址(0-2GB)存储在子节点0中，而子节点1将数据存储在存储器的其次两吉字节地址处(2-4GB)。

耦接第一节点102-1与第二节点102-2是一对可扩展芯片组108，其中可扩展芯片组108-1与第一节点102-1相关联，并且可扩展芯片组108-2与第二节点102-2相关联。虽然被示出为单独的可扩展芯片组，但是可扩展芯片组108-1和108-2可以在功能上被认为是一个可扩展芯片组。可扩展芯片组108允许通过使用可扩展芯片组108内的发送和接收缓冲器(未示出)将节点加入到分区中。这些缓冲器允许节点传送形成分区所需的信息，其包括存储器映射、来自“主”节点(例如，本发明中的第二节点102-2)的控制系统管理中断(SMI)、要由所有节点使用的单个操作系统(O/S)等。

每个节点102具有专用于该节点的非易失性存储器(NVM)110。每个NVM 110优选地是被配置为直接存取存储装置(DASD)的硬盘驱动器系统。例如，第一节点102-1具有非易失性存储器110-1，其存储第一节点102-1正在使用的操作系统(1-O/S)，其中假定第一节点102-1作为独立的节点而引导。类似地，第二节点102-2具有非易失性存储器110-2，其存储第二节点102-2正在使用的操作系统(2-O/S)，其中再次假定第二节点102-2作为独立的节点而引导。当然，凑巧地，设计2-O/S和1-O/S可以是相同类型的O/S。

可选地，第一节点102-1和第二节点102-2可以在来自单个节点102的单个O/S下工作。例如，在本发明中，担当主节点的第二节点102-2可以发出指示第一节点102-1与非易失性存储器110-1中的1-O/S断开并且作为代替在存储在非易失性存储器110-2中的2-O/S上运行的SMI。通过在相同O/S下工作，第一节点102-1和第二节点102-2可以在相同的逻辑分区内工作。

现在参照图1b，每个节点内有主存储器104和辅助存储器106。主存储器104和辅助存储器106可存储连续的存储器地址，或者可选地，辅助存储器106可用作主存储器104的备份(镜像)存储器。因此，如图1b所示，通过存储第一节点102-1所使用的存储器起始两吉字节(0-2GB)的镜像副本，辅助存储器106-1a和b用作主存储器104-1a和b的备份装置。这样，存储器的其次两吉字节(2-4GB)不存储在系统存储器中(但是显然地可静态地存储在非易失性存储器110-1中)。同时，如图1b所示，第二节点102-2使用主存储器104-2a和b以及辅助存储器106-2a和b存储连续的存储器位置0-4GB。

本发明利用1)第一节点102-1使用采用辅助存储器106-1对主存储器104-1的存储器镜像的能力，以及2)高级配置和功率接口(ACPI)S3睡眠状态(下面详述)的特性。这两个特性导致第二节点102-2能够使用将第一节点102-1置于ACPI S3睡眠状态的发向第一节点102-1的主SMI命令，并且当第一节点102-1处于该睡眠状态时，第二节点102-2能够占用第一节点102-1的资源，包括主存储器104-1。当第一节点102-1从S3状态“唤醒”时，它将没有当第一节点102-1睡眠的时候被第二节点102-2使用的存储器。

图1c示出当第一节点102-1处于S3睡眠状态的时候第二节点102-2占用了第一节点102-1的资源之后的多节点计算机100。第二节点102-2已将包括主存储器104-1a和b的第一节点102-1加入到分区120中。主存储器104-1的加入允许分区120使用存储在主存储器104-1中的系统存储器的另一个2吉字节(以4-6GB寻址)。还要注意的是，当第一节点102-1被占用以使其加入到分区120中的时候，第二节点102-2和分区120可能能够使用第一节点102-1内的处理逻辑电路。

注意，当处于S3睡眠状态的时候，第一节点102-1不能访问存储在非易失性存储器110-1中的1-O/S，以便整个分区120能够使用存储在非易失性存储器110-2中的2-O/S而无冲突地工作。

本发明利用由高级配置和功率接口(ACPI)协议定义的特性。ACPI协议的详细信息参见由康柏计算机公司、英特尔公司、微软公司、凤凰技术有限公司以及东芝公司在2003年8月25日公布的“AdvancedConfiguration and Power Interface Specification，Revision 2.0c”，在此将所引用的该版本或任何其他后继版本的全文引作参考。ACPI提供了基于标准的平台，其使网络管理器能够远程支配和管理客户端计算机。

ACPI协议定义了计算机中的不同功率状态。全局系统状态定义为G3到G0。

G3是“机械关断”。该状态通过机械装置进入并保持，例如，关断计算机的功率开关。当从G3状态退出时，必须重新引导计算机。

G2是“软关断”。在该状态下，计算机消耗最小量的功率。不运行代码，并且由于计算机的上下文不保存在硬件中，因此使计算机返回到工作(G0)状态需要较大的延迟，并且返回到G0状态必需重新启动。

G1是“睡眠”。在该状态下，计算机使用小量的功率，不执行用户模式线程，但是保存大部分上下文状态，从而使重新启动更快。G1具有子级别S1到S4，其进一步定义睡眠状态的“深浅程度”。

G1的子级别S1是低唤醒延迟睡眠状态。在该状态下，保持系统存储器中的所有系统操作状态信息，因此不丢失系统上下文。

G1的子级别S2是低唤醒延迟睡眠状态。除了丢失CPU和系统高速缓冲存储器信息之外，该状态类似于子级别S1。

G1的子级别S3是低唤醒延迟睡眠状态，其中除了系统存储器之外丢失所有系统操作状态信息。因此，丢失CPU、高速缓冲存储器和芯片组上下文。

G1的子级别S4是由ACPI支持的最低功率、最长唤醒延迟睡眠状态。由于假定硬件平台已经关断了所有外围装置的电源，因此仅维护平台上下文。

G1的子级别S5是除了O/S不保存任何上下文之外类似于子级别S4的软关断状态。系统处于“软”关断状态，并且当它唤醒时需要完全的引导。

全局系统定义G0是“工作”。在该状态下，计算机本身处于满工作量，不过外围装置可处于减少的功率状态。

现在参照图2，其示出了ACPI软件202的硬件/软件结构的图。ACPI软件202在软件与平台硬件220之间起接口作用，其中软件例如是应用程序204、包括系统管理中断(SMI)代码208的操作系统(OS)内核206、针对操作系统的功率管理(OSPM)210以及ACPI驱动程序212，并且平台硬件220例如但不限于在图3a-c中所述的CPU 318。

ACPI 202包括三个运行时组件：ACPI系统描述表218、ACPI寄存器214、以及ACPI系统固件(BIOS)216。ACPI系统描述表218描述与平台硬件220的接口。ACPI寄存器214包括由ACPI系统描述表618描述的硬件接口的限定部分。

现在参照图3a，其示出了图1a所示的状态下多节点计算机100的附加细节。如图3a所示，多节点计算机100具有至少两个节点102，其中每一个具有至少一个子节点。每个节点102用作分立的处理单元，其具有连接到节点102中的每个子节点的南桥320的共享外围组件互连(PCI)322。每个节点102包括可扩展芯片组108，其包括连接到该节点的南桥320的北桥316。可扩展芯片组108由多个子芯片组组成。例如，图1a所示的可扩展芯片组108-1包括子节点2中的可扩展芯片组108-1-2和子节点3中的可扩展芯片组108-1-3。优选地是多处理器(被示出为四个处理器-“4P”)的处理器318连接到每个可扩展芯片组108。每个可扩展芯片组108还包括可扩展芯片组I/O端口310。

在每个可扩展芯片组108内还有存储器控制器314，其控制多个易失性存储器如主存储器104和备份/辅助存储器106。主存储器104和辅助存储器106优选地各自采用单内联存储器模块(SIMM)或双内联存储器模块(DIMM)。主存储器104(并且如果没有镜像，辅助存储器106)保存子节点中的处理器318的系统存储器。

PCI 322是构成单个节点102的两个子节点的输入/输出(I/O)324的公共接口。例如，只要第一节点102-1正常工作(未被第二节点102-2占用)，PCI 322b和I/O 324b就为子节点2和子节点3提供输入/输出接口。然而，如果第一节点102-1被第二节点102-2占用而使其加入到分区中，则I/O 324b阻止与非易失性存储器110-1的通信，从而将分区与存储在非易失性存储器110-1中的任何O/S隔离。

如图3a所示，主存储器104-1a和辅助存储器106-1a用来存储子节点2中的连续存储地址块0-2GB，如图1a所示。同样地，主存储器104-1b和辅助存储器106-1b可用来存储子节点3中的连续存储地址块2-4GB。可选地，并且如在本发明中所使用的那样，备份辅助存储器106如下所述可用作备份存储器。因此，在示例性图3b中，辅助存储器106-1a和辅助存储器106-1b备份(镜像)各自的主存储器104-1a和104-1b，从而产生如图1b所示的对主存储器104-1的备份。注意，在该镜像模式中，不能够如在图1a和图3a中所做的那样对存储地址块2-4GB的数据进行存储。

现在参照图3c，其示出了如图1c所示的状态下多节点计算机100的附加细节。主存储器104-1a和104-1b被占用，以便分别以地址4-5GB和5-6GB存储第二节点102-2所使用的数据，从而导致第二节点102-2利用附加的2吉字节存储器。当第一节点102-1处于S3睡眠状态时，辅助存储器106-1a和106-1b用来存储多达2吉字节的S3数据。还注意，在第一节点102-1处于S3睡眠状态时，阻止了对非易失性存储器110-1的访问。

现在参照图4a，其示出了根据本发明优选实施例的占用节点以使其加入到分区中所采取的步骤的流程图。在启动块402开始之后，第一步骤(块404)需要镜像要被占用的节点中的存储器。在本发明的优选实施例中需要该步骤是为了帮助在从分区释放该节点之后快速地唤醒它，以及使被占用节点中的主存储器可用于被主节点占用。

接下来，将要被占用的节点(例如，在上面图中示出的第一节点102-1)置于ACPI睡眠状态(块406)，优选地是S3睡眠状态。该步骤使所有当前系统操作状态信息存储在主存储器(例如，主存储器104-1)和辅助存储器(例如，辅助存储器106-1)中。

接下来，禁用要被占用的节点中的存储器镜像(块408)，并且隔离辅助存储器(块410)以防止无意地覆写辅助存储器中的ACPI S3保存数据。为了防止被占用节点访问操作系统，该操作系统可能与在被占用节点将是其一部分的新分区中使用的O/S发生冲突，还禁用被占用节点上的外围装置的输入/输出(I/O)。

接下来，“主节点”如第二节点102-2占用被占用节点(例如，第一节点102-1)，如块414所述。该占用的目的在于将被占用节点加入到由第二“主”节点形成的分区中。第二节点具有“超SMI”授权，这使其能够控制第一节点，包括将新O/S装载到第一节点的系统存储器、建立与新的分区相关联的外围装置的I/O信息，以及映射(map out)第一节点中的被占用主存储器的能力。

当完成了占用第一节点的处理(块416)时，如图1c和3c所示配置多节点计算机和分区。也就是，第二节点102-2占用了第一节点102-1的主存储器104-2，以将数据存储在可由第二节点102-2访问的以第4到第6吉字节的存储器地址表示的存储器地址。第一节点102-1的辅助存储器106-1包含S3数据，从而允许它容易地在置于睡眠时的离开点重新启动和拾取(pick up)操作。第一节点102-1现在运行由第二节点102-2选择的O/S。

现在参照图4b，其示出了从分区释放被占用节点并且允许被占用节点唤醒回来并且继续执行由睡眠命令中断的操作时所要采取的步骤的流程图。在启动块420开始之后，将数据从被占用节点中的主存储器移到“主”第二节点中的存储器(块422)。也就是，当(图1a-c和2a-c所示的)第一节点102-1在第二节点102-2的控制之下的时候，向主存储器104-1填充了仅用于分区120的数据。因此，当从分区120释放第一节点102-1时，该数据必须由第二节点102-2捕获(capture)到主存储器104-2、辅助存储器106-2或非易失性存储器110-2中。

接下来，重新启用被占用节点中的存储器镜像(块424)。将备份存储器(例如，辅助存储器106-1)配置为被占用节点的有效读取端口(块426)，这允许热启动被占用节点，将备份存储器的内容更替到被占用节点的主存储器中(块428)。重新启用被占用节点的I/O(块430)，从而允许被占用节点访问其自己的非易失性存储器110-1。

接下来，从S3睡眠状态唤醒被占用节点(块432)。由于此时对非易失性存储器110-1的访问打开了备份，并且由于再次启用了存储器镜像，因此被占用节点的本地O/S可以继续向被占用节点的主存储器104-1重新填充发出S3睡眠命令之前存在的O/S和系统操作状态信息(块434)。当该过程在块436终止时，系统再次如同上面图1b和3b所示一样。由于管道、高速缓冲存储器和其他状态数据寄存器全都被恢复成与S3睡眠命令之前一样，因此被占用节点没有在处于S3睡眠状态时被使用的“记忆”，并且继续如同S3睡眠状态之前一样处理下一指令。

应当理解，本发明的至少一些方面可以可选地在程序产品中实现。定义本发明功能的程序可通过各种信号承载介质被递送到数据存储系统或计算机系统，其中该信号承载介质包括但不限于不可写存储介质(例如，CD-ROM)、可写存储介质(例如，软盘、硬盘驱动器、读/写CDROM、光介质或USB存储装置)、以及通信介质，例如计算机和电话网络包括以太网。因此，应当理解，在该信号承载介质承载或编码指示本发明中的方法功能的计算机可读指令时，其代表本发明的可选实施例。此外，应当理解，本发明可由具有这里描述的硬件、软件或软硬件组合形式的装置或其等价物的系统实现。

尽管本发明是参照优选实施例来具体示出和描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims

1.一种方法，包括：

启用多节点计算机系统的第一节点中主存储器与备份存储器之间的存储器镜像；

在第一节点的主和备份存储器中存储第一节点的所有当前系统操作状态信息；

在存储了所有当前系统操作状态信息之后，禁用第一节点中的存储器镜像和外围装置输入/输出(I/O)；以及

执行多节点计算机系统中的第二节点对第一节点的占用操作，其中将第一和第二节点分区到相同的逻辑分区中，使得第二节点能够利用第一节点的主存储器和逻辑处理资源，同时第一节点的备份存储器保持被隔离以保护先前存储的系统操作状态信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中响应第一节点被置于睡眠状态，存储所有当前系统操作状态信息。

3.如权利要求2所述的方法，其中睡眠状态是由高级配置和功率接口(ACPI)标准定义的S3睡眠状态。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

通过将第一节点的主存储器中的任何数据移到第二节点，从包含第二节点的逻辑分区中移除第一节点。

5.如权利要求2所述的方法，还包括：

重新启用第一节点中的存储器镜像和外围装置I/O；

将所存储的系统操作状态信息从第一节点中的备份存储器拷贝到第一节点中的主存储器；以及

从睡眠状态重新唤醒第一节点，其中第一节点从在第一节点进入睡眠状态时挂起软件指令的点继续执行软件指令。

6.一种计算机程序产品，驻留在计算机可用介质上，该计算机程序产品包括：

用于启用多节点计算机系统的第一节点中主存储器与备份存储器之间的存储器镜像的程序代码；

用于在第一节点的主和备份存储器中存储第一节点的所有当前系统操作状态信息的程序代码；

用于在存储了所有当前系统操作状态信息之后禁用第一节点中的存储器镜像和外围装置输入/输出(I/O)的程序代码；以及

用于执行多节点计算机系统中的第二节点对第一节点的占用操作的程序代码，其中将第一和第二节点分区到相同的逻辑分区中，使得第二节点能够利用第一节点的主存储器和逻辑处理资源，同时第一节点的备份存储器保持被隔离以保护先前存储的系统操作状态信息。

7.如权利要求6所述的计算机程序产品，其中响应第一节点被置于睡眠状态，存储所有当前系统操作状态信息。

8.如权利要求7所述的计算机程序产品，其中睡眠状态是由高级配置和功率接口(ACPI)标准定义的S3睡眠状态。

9.如权利要求6所述的计算机程序产品，还包括：

用于通过将第一节点的主存储器中的任何数据移到第二节点从包含第二节点的逻辑分区中移除第一节点的程序代码。

10.如权利要求7所述的计算机程序产品，还包括：

用于重新启用第一节点中的存储器镜像和外围装置I/O的程序代码；

用于将所存储的系统操作状态信息从第一节点中的备份存储器拷贝到第一节点中的主存储器的程序代码；以及

用于从睡眠状态重新唤醒第一节点的程序代码，其中第一节点从在第一节点进入睡眠状态时挂起软件指令的点继续执行软件指令。

11.一种系统，包括：

多节点计算机系统的第一节点中的存储器控制器，该存储器控制器：

启用第一节点中主存储器与备份存储器之间的存储器镜像；

多节点计算机系统的第一节点和第二节点中的可扩展芯片组，用于将第一和第二节点分区到相同的逻辑分区中，使得第二节点能够利用第一节点的主存储器和逻辑处理资源，同时第一节点的备份存储器保持被隔离以保护先前存储的系统操作状态信息。

12.如权利要求11所述的系统，其中响应第一节点被置于睡眠状态，存储所有当前系统操作状态信息。

13.如权利要求12所述的系统，其中睡眠状态是由高级配置和功率接口(ACPI)标准定义的S3睡眠状态。

14.如权利要求11所述的系统，其中可扩展芯片组还通过将第一节点的主存储器中的任何数据移到第二节点，从包含第二节点的逻辑分区中移除第一节点。

15.如权利要求12所述的系统，其中第一节点中的存储器控制器还重新启用第一节点中的存储器镜像和外围装置I/O，并且其中第一节点中的存储器控制器还将所存储的系统操作状态信息从第一节点中的备份存储器拷贝到第一节点中的主存储器，并且其中可扩展芯片组还从睡眠状态重新唤醒第一节点，使得第一节点从在第一节点进入睡眠状态时挂起软件指令的点继续执行软件指令。