TWI588751B - 透過基板管理控制器管理虛擬機器的電腦主機與方法 - Google Patents

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Description

透過基板管理控制器管理虛擬機器的電腦主機與方法
本發明大體而言係關於可供多個虛擬機器同時運行於其上的電腦主機。
1999年VMware推出VMware Workstation的虛擬化技術。工作站、伺服器及多個服務可透過VMware的虛擬化同時運作於同一實體的電腦主機上，達成簡化系統管理並減少硬體需求。目前常見的虛擬化方案尚包含：KVM(kernel virtual machine)、VMWare ESXi、Microsoft Hyper-V、Citrix Xen Server、QEMU等。
為了對虛擬平台上的虛擬機器進行管理，使用者係透過本地或是遠端的虛擬平台(例如超管理器(hypervisor)(又稱為虛擬機器監視器(virtual machine monitor、VMM)))來發出管理指令(例如以XML格式)。對此可參考Red Hat,Inc.所發佈的Virtualization Guide(http：//www.centos.org/docs/5/html/Virtualization-en-US/index.html)中的Chapters 15-17。
更多關於虛擬機器管理的資訊可參考美國專利US8438216以及美國專利公開文件US 2012/0023031、US 2011/0161482、US 2012/0233608。
本發明一方面在於利用電腦主機上的基板管理控制器來進行虛擬機器的管理，特別是利用基板管理控制器上所運行的程式來負責發出管理指令，而不會佔用到虛擬機器所能分配到電腦主機的計算資源以及通訊資源。
相較之下，在習知技術中，虛擬機器的管理係使用了電腦主機本身的計算資源以及通訊資源。現有電腦主機中的虛擬平台(例如超管理器或是虛擬機器監視器)負責發出管理指令，但此作法將仰賴電腦主機本身的硬體資源，而造成虛擬機器可分配到的實體資源變少。另外當系統管理者採用遠端控制台(remote console)的方式來對虛擬平台輸入或指定所欲的管理指令時，將占用電腦主機上實體的網路卡(NIC)I/O的流量甚至其他相關的傳輸資源，進而影響正在運行的虛擬機器的連線資源。
此外，在習知技術中，為了能夠根據系統管理員的操作或輸入而產生與發出管理指令，虛擬平台需要額外特定的軟體或硬體支援，除了實施上複雜之外，也都會造成虛擬機器可分配到的實體資源變少。
本發明另一方面在於利用電腦主機上的基板管理控制器提供基於網路協定(IP based)的網路連線予客戶端。客戶端可先連結基板管理控制器，並透過基板管理控制器登入(login)至電腦主機上所欲的虛擬機器進行操作。特別是基板管理控制器係根據客戶端所指定的通訊埠口(port)，來識別並轉送通訊到所欲的虛擬機器，此作法又稱為『埠口轉送(port forwarding)』。
相較之下在現有技術中，若遠端客戶端要透過基於網路協定的網路連線連結虛擬機器時，都是透過電腦主機上實體的網路卡(NIC)進行通訊，而本發明係允許該虛擬機器透過基板管理控制器藉與遠端客戶端進行基於網路協定的網路連線，卻不用佔用到電腦主機本身的網路傳輸資源。
根據本發明一實施例，一種電腦主機，包含虛擬平台與基板管理控制器。虛擬平台提供複數個虛擬機器同時地運行於該電腦主機，且虛擬平台具有常駐程式(Daemon)，用以接收來自該虛擬平台以外的管理指令。基板管理控制器運行管理程式以產生該管理指令，並傳送給該常駐程式。
根據本發明另一實施例，一種電腦實施方法，包含：●一客戶端與該基板管理控制器進行通訊；以及●因應該客戶端之操作，該管理程式產生該管理指令並傳送給該常駐程式。
根據本發明另一實施例，一種電腦實施方法，包含：●一客戶端透過該基板管理控制器與一虛擬機器進行通訊；以及●該客戶端經由該基板管理控制器登入該虛擬機器進行操作。
根據本發明另一實施例，提出一種儲存在一電腦可用媒體上之電腦程式產品，其包含一電腦可讀程式，供於一電腦系統上執行時，以實施如上述之方法。
本說明書中所提及的特色、優點、或類似表達方式並不表示，可以本發明實現的所有特色及優點應在本發明之任何單一的具體實施例內。而是應明白，有關特色及優點的表達方式是指結合具體實施例所述的特定特色、優點、或特性係包括在本發明的至少一具體實施例內。因此，本說明書中對於特色及優點、及類似表達方式的論述與相同具體實施例有關，但亦非必要。
參考以下說明及隨附申請專利範圍或利用如下文所提之本發明的實施方式，即可更加明瞭本發明的這些特色及優點。
10‧‧‧電腦系統
100‧‧‧電腦主機
102‧‧‧基板管理控制器
150‧‧‧客戶端
160‧‧‧客戶端電腦系統
NIC‧‧‧網路介面
VP‧‧‧虛擬平台
VM‧‧‧虛擬機器
DM‧‧‧常駐程式
MA‧‧‧管理程式
為了立即瞭解本發明的優點，請參考如附圖所示的特定具體實施例，詳細說明上文簡短敘述的本發明。在瞭解這些圖示僅描繪本發明的典型具體實施例並因此不將其視為限制本發明範疇的情況下，參考附圖以額外的明確性及細節來說明本發明，圖式中：圖1係依據本發明一具體實施例之電腦系統；圖2係依據本發明一具體實施例之電腦主機；以及圖3與圖4係依據本發明一具體實施例之方法流程圖。
本說明書中「一具體實施例」或類似表達方式的引用是指結合該具體實施例所述的特定特色、結構、或特性係包括在本發明的至少一具體實施例中。因此，在本說明書中，「在一具體實施例中」及類似表達方式之用語的出現未必指相同的具體實施例。
熟此技藝者當知，本發明可實施為電腦系統/裝置、方法或作為電腦程式產品之電腦可讀媒體。因此，本發明可以實施為各種形式，例如完全的硬體實施例、完全的軟體實施例(包含韌體、常駐軟體、微程式碼等)，或者亦可實施為軟體與硬體的實施形式，在以下會被稱為「電路」、「模組」或「系統」。此外，本發明亦可以任何有形的媒體形式實施為電腦程式產品，其具有電腦可使用程式碼儲存於其上。
一個或更多個電腦可使用或可讀取媒體的組合都可以利用。舉例來說，電腦可使用或可讀取媒體可以是(但並不限於)電子的、磁的、光學的、電磁的、紅外線的或半導體的系統、裝置、設備或傳播媒體。更具體的電腦可讀取媒體實施例可以包括下列所示(非限定的例示)：由一個或多個連接線所組成的電氣連接、可攜式的電腦磁片、硬碟機、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、光纖、可攜式光碟片(CD-ROM)、光學儲存裝置、傳輸媒體(例如網際網路(Internet)或內部網路(intranet)之基礎連接)、或磁儲存裝置。需注意的是，電腦可使用或可讀取媒體更可以為紙張或任何可用於將程式列印於其上而使得該程式可以再度被電子化之適當媒體，例如藉由光學掃描該紙張或其他媒體，然後再編譯、解譯或其他合適的必要處理方式，然後可再度被儲存於電腦記憶體中。在本文中，電腦可使用或可讀取媒體可以是任何用於保持、儲存、傳送、傳播或傳輸程式碼的媒體，以供與其相連接的指令執行系統、裝置或設備來處理。電腦可使用媒體可包括其中儲存有電腦可使用程式碼的傳播資料訊號，不論是以基頻(baseband)或是部分載波的型態。電腦可使用程式碼之傳輸可以使用任何適體的媒體，包括(但並不限於)無線、有線、光纖纜線、射頻(RF)等。
用於執行本發明操作的電腦程式碼可以使用一種或多種程式語言的組合來撰寫，包括物件導向程式語言(例如Java、Smalltalk、C++或其他類似者)以及傳統程序程式語言(例如C程式語言或其他類似的程式語言)。程式碼可以獨立軟體套件的形式完整的於使用者的電腦上執行或部分於使用者的電腦上執行，部分於使用者電腦而部分於遠端電腦，或完整的於遠端電腦。
於以下本發明的相關敘述會參照依據本發明具體實施例之電腦裝置、方法及電腦程式產品之流程圖及/或方塊圖來進行說明。當可理解每一個流程圖及/或方塊圖中的每一個方塊，以及流程圖及/或方塊圖中方塊的任何組合，可以使用電腦程式指令來實施。這些電腦程式指令可供通用型電腦或特殊電腦的處理器或其他可程式化資料處理裝置所組成的機器來執行，而指令經由電腦或其他可程式化資料處理裝置處理以便實施流程圖及/或方塊圖中所說明之功能或操作。
這些電腦程式指令亦可被儲存在電腦可讀取媒體上，以便指示電腦或其他可程式化資料處理裝置來進行特定的功能，而這些儲存在電腦可讀取媒體上的指令構成一製成品，其內包括之指令可實施流程圖及/或方塊圖中所說明之功能或操作。
電腦程式指令亦可被載入到電腦上或其他可程式化資料處理裝置，以便於電腦或其他可程式化裝置上進行一系統操作步驟，而於該電腦或其他可程式化裝置上執行該指令時產生電腦實施程序以達成流程圖及/或方塊圖中所說明之功能或操作。
其次，請參照圖1至圖4，在圖式中顯示依據本發明各種實施例的裝置、方法及電腦程式產品可實施的架構、功能及操作之流程圖及方塊圖。因此，流程圖或方塊圖中的每個方塊可表示一模組、區段、或部分的程式碼，其包含一個或多個可執行指令，以實施指定的邏輯功能。另當注意者，某些其他的實施例中，方塊所述的功能可以不依圖中所示之順序進行。舉例來說，兩個圖示相連接的方塊事實上亦可以皆執行，或依所牽涉到的功能在某些情況下亦可以依圖示相反的順序執行。此外亦需注意者，每個方塊圖及/或流程圖的方塊，以及方塊圖及/或流程圖中方塊之 組合，可藉由基於特殊目的硬體的系統來實施，或者藉由特殊目的硬體與電腦指令的組合，來執行特定的功能或操作。
<系統架構>
圖1顯示一實施例中之電腦系統10之硬體架構。電腦系統10包含電腦主機100與客戶端150與160。客戶端150與160可實施為電腦主機100的本地客戶端，或是實施為電腦主機100的遠端客戶端，並透過網路(可為網際網路(Internet)或內部網路(intranet)、未圖示)或直接連線與電腦主機100進行通訊。
電腦主機100其硬體基本架構可參考IBM公司的System X、Blade Center或eServer。電腦主機100係具有虛擬平台(visualization platform)VP，例如是超管理器(hypervisor)或是虛擬機器監視器(virtual machine monitor、VMM)。虛擬平台VP上可同時運行多個虛擬機器(virtual machine)VM，且多個虛擬機器VM可分別使用不同的訪客作業系統(Guest OS)，並可提供給不同的使用者(例如透過客戶端150與160)進行存取。
虛擬平台VP可透過軟體的方式實施，例如Microsoft Virtual Server、VMWare Server、VMWare ESX Server、Linux Virtual Server等軟體程式，但虛擬平台VP亦可透過硬體或韌體的方式實施，本發明並不欲加以限制。
另一方面，如圖2所示，為了管理虛擬機器VM的需要，虛擬平台VP具有常駐程式(Daemon)DM，用以從虛擬平台VP的外部接收管理指令，並將所收到的管理指令轉發給虛擬機器VM，或是虛擬平台VP可根據常駐程式DM所收到所收到的管理指令進行作業。在一實施例中，常駐程式DM可參考libvirtd(即libvirt daemon)而加以實施。
libvirt為一種開放原始碼的應用程式介面(API)，並可支援多種不同規格的虛擬平台，其採用可延伸標記式語言XML進行資料的傳送，以提供虛擬機器的監控與管理介面。相關說明可參考libvirt網站http：//libvirt.org/的內容以及IBM developerWorks網站http：//www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-libvirt/。
熟此技藝者應知，電腦主機100可具有電源供應器、主記 憶體模組、輔助記憶體模組(例如硬碟、光碟、固態硬碟(SSD)、或其他大量儲存(mass storage裝置)、與風扇(皆未圖示)，惟與本發明無關的細節將省略不予描述。
特別地，電腦主機100具有基板管理控制器(BMC)102，其基本結構可參考IBM公司的產品Integrated Management Module(IMM)以及Integrated Management Module II(IMM2)服務處理器(service processor)而加以瞭解。而關於基板管理控制器102與本發明無直接相關的基本功能說明，可參考美國專利US8327169、美國專利公開文件US 2012/0023031、US 2011/0161482中關於基板管理控制器的說明。
在本實施例中，基板管理控制器102可利用例如LAN-Over-USB的方式與虛擬平台VP通訊，並可支援頻內/頻外(OOB/in-band channel)通訊。如圖2所示，基板管理控制器102係執行管理程式MA，用來產生管理指令(例如以XML格式)並傳送給前述的常駐程式DM。
管理程式MA所發出給常駐程式DM的管理指令可包含提供給虛擬平台VP的管理指令，例如要求虛擬平台VP建立(create)出虛擬機器VM，也可以包含給特定虛擬機器VM的管理指令，例如要求虛擬機器VM進行系統管理作業(例如設定虛擬機器VM中的記憶體與硬碟配置(memory and hard disk allocation))。需說明的是，虛擬平台VP在建立出每個虛擬機器VM後，會指定一識別碼給各個虛擬機器VM，因此常駐程式DM可根據此識別碼，來對所欲的虛擬機器VM下達管理指令。
另一方面，如圖1所示，基板管理控制器102係具有其專屬的網路介面NIC，對此部份的作法可參考美國專利公開文件US 2011/0161482。應當注意的是，網路介面NIC不同於電腦主機100本身的網路介面(未圖示)，例如兩者可具有不同的MAC地址，且可分配到不同的網路位址(IP Address)。在此實施例中，如圖1所示，客戶端150與160係透過網路介面NIC連結基板管理控制器102，而不是透過電腦主機100本身的網路介面，但熟此技藝應可知，此作法並非作為本發明之限制，在其他實施例中，基板管理控制器102可不具有專屬 的網路介面，而仍是透過電腦主機100本身的網路介面與客戶端150與160通訊。
關於客戶端150與160透過基板管理控制器102所執行的操作，將透過以下方法流程加以說明。
<第一方法流程>
以下配合圖3之流程圖說明本發明實施例方法流程。
●步驟300：基板管理控制器102執行管理程式MA，並等待客戶端150的操作或輸入指令。在一實施例中，客戶端150係安裝有IBM System Director的Server程式，而管理程式MA係實施為IBM System Director的Agent程式，透過此方式客戶端150可對基板管理控制器102進行操作或輸入指令，另外亦可透過基板管理控制器102來監控電腦主機100、虛擬平台VP、或虛擬機器VM的情況。在其他實施例中，基板管理控制器102本身即可支援Web介面供客戶端150進行操作或輸入指令，而客戶端150僅需要一般的Web瀏覽器即可。
●步驟302：建立客戶端150與基板管理控制器102間的連線。較佳地，基板管理控制器102具有專屬的網路介面NIC(如圖1所示)，而客戶端150與基板管理控制器102間的連線係基於網路協定(based on internet protocol(IP))，也就是說客戶端150與基板管理控制器102皆分別被預先給定一網路位址(IP Address)，而客戶端150係根據基板管理控制器102的網路位址與基板管理控制器102進行通訊。但應可知客戶端150與基板管理控制器102間可採用其他的通訊協定或通訊方式。
●步驟304：因應客戶端150的操作或輸入指令，管理程式MA產生使用者所欲的管理指令，並傳送給虛擬平台VP的常駐程式DM。
●步驟306：常駐程式DM將所收到的管理指令提供給虛擬平台VP 使用或是轉發給特定虛擬機器VM。此部份即可參考前述的libvirtd(即libvirt daemon)。
<第二方法流程>
以下配合圖4之流程圖說明本發明實施例方法流程。
●步驟400：虛擬機器VM安裝並執行遠端控制伺服器軟體，例如VNC Server，並等待客戶端160的登入，而客戶端160相應地安裝並執行遠端控制客戶端軟體，例如VNC Viewer。
●步驟402：建立客戶端160與基板管理控制器102間的連線。較佳地，基板管理控制器102具有專屬的網路介面NIC(如圖1所示)，而客戶端160與基板管理控制器102間的連線係基於網路協定(based on internet protocol(IP))，因此客戶端160係根據基板管理控制器102的網路位址(IP address)與基板管理控制器102建立連線(例如可在遠端控制客戶端軟體中輸入基板管理控制器102的網路位址)，而基板管理控制器102自動地透過其與虛擬平台VP的通訊管道(例如LAN-Over-USB)，建立與虛擬機器VM的連線，藉此也就建立起客戶端160與虛擬機器VM的連線。
特別地，客戶端160可在與基板管理控制器102的連線中採用特定的通訊埠口(port)，而基板管理控制器102即可根據此通訊埠口，識別出客戶端160所欲的虛擬機器VM而加以連線。換言之，基板管理控制器102係在客戶端160與其所欲連線的虛擬機器VM間提供『埠口轉送(port forwarding)』的功能。
●步驟404：在基板管理控制器102建立起客戶端160與虛擬機器VM的連線後，連線後客戶端160透過遠端控制客戶端軟體即可輸入密碼來登入虛擬機器VM，並進行進一步的操作，例如瀏覽虛擬機器VM中的檔案。此部份即如同一般的遠端控制，在此不 予贅述。
在不脫離本發明精神或必要特性的情況下，可以其他特定形式來體現本發明。應將所述具體實施例各方面僅視為解說性而非限制性。因此，本發明的範疇如隨附申請專利範圍所示而非如前述說明所示。所有落在申請專利範圍之等效意義及範圍內的變更應視為落在申請專利範圍的範疇內。

Claims (15)

  1. 一種電腦主機(host computer)，包含：一虛擬平台，該虛擬平台係允許至少一第一虛擬機器與一第二虛擬機器同時地運行於該電腦主機，該虛擬平台係具有一常駐程式(Daemon)，用以接收來自該虛擬平台以外的一管理指令；以及一基板管理控制器(BMC)，該基板管理控制器係運行一管理程式，以產生該管理指令，並傳送該管理指令給該常駐程式，其中該常駐程式將該管理指令轉送給該第一虛擬機器與該第二虛擬機器中至少其中之一，而其中該管理指令管理該第一虛擬機器與該第二虛擬機器中至少其中之一。
  2. 如請求項1之電腦主機，其中該虛擬平台根據該常駐程式所接收的該管理指令，建立該第一虛擬機器或該第二虛擬機器。
  3. 如請求項1之電腦主機，其中該管理指令管理該第一虛擬機器，其中包含在該第一虛擬機器中進行一第一系統管理作業。
  4. 如請求項3之電腦主機，其中該管理指令管理該第二虛擬機器，其中包含在該第二虛擬機器中進行一第二系統管理作業。
  5. 如請求項1之電腦主機，其中該基板管理控制器係與一第一客戶端進行通訊，而因應該第一客戶端之操作，該管理程式產生該管理指令。
  6. 如請求項5之電腦主機，其中該基板管理控制器包含一網路介面，而與該第一客戶端所進行之通訊係經由該網路介面。
  7. 如請求項6之電腦主機，其中該基板管理控制器係與一第二客戶端經由該網路介面進行基於網路協定(based on internet protocol(IP))的通訊，而該基板管理控制器將與該第二客戶端的通訊轉送給該第一虛擬機器，藉此該第二客戶端經由該基板管理控制器登入該第一虛擬機器進行操作。
  8. 如請求項7之電腦主機，其中該基板管理控制器根據該第二客戶端的通訊中所指定的一通訊埠口(port)，將該第二客戶端的通訊轉送給該第一虛擬機器。
  9. 一種電腦實施方法，用於如請求項1之電腦主機中，該方法包含：(a)一客戶端與該基板管理控制器進行通訊；以及(b)因應該客戶端之操作，該管理程式產生該管理指令並傳送給該常駐程式。
  10. 如請求項9之方法，更包含：(c)該虛擬平台根據該常駐程式所接收的該管理指令，建立該第一虛擬機器或該第二虛擬機器。
  11. 如請求項9之方法，更包含：(c)該常駐程式將該管理指令轉送給該第一虛擬機器，以在該第一虛擬機器中進行一第一系統管理作業。
  12. 一種電腦實施方法，用於如請求項1之電腦主機，該方法包含：(a)一客戶端透過該基板管理控制器與該第一虛擬機器進行通訊；以及(b)該客戶端經由該基板管理控制器登入該第一虛擬機器進行操作。
  13. 如請求項12之方法，其中該基板管理控制器包含一網路介面，而步驟(a)更包含：該基板管理控制器與該客戶端經由該網路介面進行基於網路協定的通訊。
  14. 如請求項13之方法，其中步驟(b)更包含：該基板管理控制器根據該客戶端的通訊中所指定的一通訊埠口，將該客戶端的通訊轉送給該第一虛擬機器。
  15. 一種儲存在一電腦可用媒體上之電腦程式產品，包含一電腦可讀程式，供於一電腦系統上執行時，以實施如請求項9至14中之任一項所述之方法。
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