[發(fā)明專利]一種SR?IOV環(huán)境下多虛擬機并發(fā)DMA的順序調(diào)度方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710022863.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106897106B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉國
• 申請（專利權(quán)）人: 北京三未信安科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F13/28;G06F13/42
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PCIe高速總線的數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了一種SR-IOV環(huán)境下多虛擬機并發(fā)DMA的順序調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

虛擬化技術(shù)、多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完全不同的,多任務(wù)是指在一個操作系統(tǒng)中多個程序同時一起運行,虛擬化技術(shù)中是可以同時運行多個操作系統(tǒng)，而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行，每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上,而超線程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。另外，虛擬化方案主要有兩種，軟件虛擬化和硬件虛擬化,其中，軟件虛擬化是以前主流的解決方案，但該方案存在的主要缺點是因為數(shù)據(jù)流在軟件中分層傳輸，大大降低了實際的數(shù)據(jù)傳輸效率，更重要的是在當(dāng)前大數(shù)據(jù)和云計算的趨勢下，無法滿足更高更快數(shù)據(jù)傳輸速率的需求,而采用硬件虛擬化技術(shù)使得數(shù)據(jù)流不需要經(jīng)過軟件的分層傳遞，直接在內(nèi)存和硬件外圍設(shè)備之間進行透傳,大大提高了數(shù)據(jù)流的傳輸速度。

目前的硬件虛擬化技術(shù)是單根IO虛擬化(SR-IOV)技術(shù)，SR-IOV是一種規(guī)范,使得單根端口下的單個快速外圍組件互連(PCIe)物理設(shè)備顯示為管理程序或客戶機操作系統(tǒng)的多個單獨的物理設(shè)備。

SR-IOV使用的物理功能(PF)和虛擬功能(VF)為SR-IOV設(shè)備管理全局的功能,PF是完整的PCIe功能，其包含用于配置和管理SR-IOV功能的SR-IOV擴展功能,另外，PF可以配置和控制PCIe設(shè)備，且PF具有將數(shù)據(jù)移入和移出設(shè)備的完整功能,VF是輕量級的PCIe功能，其包含數(shù)據(jù)移動所需的所有資源，且具有一套經(jīng)過仔細精簡的配置資源集。

支持SR-IOV的PCIe設(shè)備將其多個實例提供給客戶機操作系統(tǒng)實例和管理程序,提供的虛擬功能數(shù)量取決于設(shè)備,對于要運行的已啟用SR-IOV的PCIe設(shè)備，在客戶機驅(qū)動程序或管理程序?qū)嵗?，必須具備適當(dāng)?shù)腂IOS和硬件支持以及SR-IOV支持。

在目前很多高速數(shù)據(jù)處理應(yīng)用場景中，針對存儲器的讀寫事物處理占主導(dǎo)地位,在基于PCIe的高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，PCIe端點(Endpoint)設(shè)備要發(fā)揮出最大的數(shù)據(jù)傳輸效能，同時盡可能地減少主機CPU的占用率，就要采用DMA方式，就是由PCIe端點設(shè)備主動地向主機內(nèi)存發(fā)起DMA讀請求，然后接收傳輸進來的數(shù)據(jù),或者由PCIe端點設(shè)備主動地對主機內(nèi)存發(fā)起DMA寫請求，以完成數(shù)據(jù)傳輸功能。依照SR-IOV規(guī)范，可以在一個PCIe設(shè)備里面實現(xiàn)多個虛擬設(shè)備VF，這樣操作系統(tǒng)支持的某個虛擬機就可以與某一個特定的VF綁定在一起，獨享對這個虛擬設(shè)備VF的訪問。通常，每個設(shè)備都是采用DMA工作方式，當(dāng)只有一個虛擬設(shè)備工作時，情況很簡單。但是當(dāng)操作系統(tǒng)里的多個虛擬機分別與PCIe設(shè)備的不同虛擬設(shè)備一一綁定后，就存在多個虛擬機并發(fā)DMA的情形。不管PCIe設(shè)備內(nèi)部有多少個虛擬設(shè)備，這些虛擬設(shè)備都必須通過PCIe設(shè)備的物理傳輸通道來進行數(shù)據(jù)傳輸，而且這個通道是獨一的，因此當(dāng)多個虛擬機對應(yīng)的PCIe設(shè)備內(nèi)的虛擬設(shè)備并發(fā)DMA時，如何讓這些并發(fā)的DMA分別有序的進行是一個至關(guān)重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：當(dāng)多個虛擬機對應(yīng)的PCIe總線設(shè)備內(nèi)的虛擬設(shè)備并發(fā)DMA時，現(xiàn)有技術(shù)無法使上述并發(fā)的DMA分別有序的進行。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種SR-IOV環(huán)境下多虛擬機并發(fā)DMA的順序調(diào)度方法，該調(diào)度方法包括如下步驟：

S1，多個虛擬機分別向PCIe設(shè)備發(fā)送DMA請求命令，PCIe設(shè)備將所述的DMA請求命令分別存儲到PCIe設(shè)備內(nèi)的各命令寄存器組內(nèi)；

S2，設(shè)計排隊注冊的機制：對多個虛擬機進行排隊注冊、生成虛擬機號碼，并將注冊后的虛擬機號碼存儲在PCIe設(shè)備內(nèi)的第一寄存器內(nèi)；

S3，當(dāng)?shù)谝患拇嫫鞔鎯σ粋€虛擬機號碼，則PCIe設(shè)備內(nèi)的第二寄存器內(nèi)相應(yīng)的存儲標(biāo)記由0置成1；

S4，設(shè)計一套自動循環(huán)檢測的狀態(tài)機，狀態(tài)機按順序循環(huán)地檢測第二寄存器，若檢測到的存儲標(biāo)記是1，則PCIe設(shè)備自動開啟與該存儲標(biāo)記對應(yīng)的虛擬機號碼對應(yīng)的虛擬機DMA讀取操作；

S5，啟動DMA讀取操作后，PCIe設(shè)備接收由所述虛擬機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲到PCIe設(shè)備內(nèi)與所述虛擬機對應(yīng)的虛擬機存儲器中；

S6，S5中當(dāng)所述虛擬機的數(shù)據(jù)全部被存儲到虛擬機存儲器中后，第二寄存器與所述虛擬機相對應(yīng)的存儲標(biāo)記清0；

S7，自動循環(huán)檢測的狀態(tài)機按順序繼續(xù)監(jiān)測第二寄存器內(nèi)下一個存儲標(biāo)記，循環(huán)檢測。