[發明專利]一種分布式虛擬機管理器

有效

• 申請號: 201810811512.4
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108932154B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳育彬;丁卓成;張晉;戚正偉;管海兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明提供了一種分布式虛擬機管理器，包括：虛擬機管理模塊，包括運行在每一個物理機器節點上的分布式共享總線模塊和分布式非一致性內存訪問模塊，通過分布式共享總線模塊和分布式非一致性內存訪問模塊，把海量資源的一致接口抽象為一臺虛擬機提供給上層客戶操作系統；客戶操作系統，用于分布式非一致性內存訪問模塊實現dNUMA?TSO模型和NUMA親和性設定。本發明通過分布式虛擬機管理器把多個物理機器上的異構資源通過虛擬化聚合技術，抽象為一臺虛擬機，為上層運行的客戶操作系統提供海量的資源，從而滿足有極高資源和性能需求的應用場景。

技術領域

本發明涉及計算機虛擬化和分布式架構技術領域。具體地，涉及一種分布式虛擬機管理器。

背景技術

現有的虛擬機管理器都是運行在單臺機器上的。

隨著機器學習等技術的發展以及摩爾定律的終結，單臺物理機器上的資源已不再能滿足需要。現有的使用海量資源的方法有兩種，一種是在單臺機器上添加更多的硬件，如超級計算機。另一種方法是使用Spark，Hadoop等分布式系統，運行在由多臺機器組成的物理集群上。但是前者的價格十分昂貴，而后者要求程序開發者必須重新編寫代碼，諸如Map-Reduce等編程模型并不是十分友好。

虛擬化技術有多種含義，此處指的是系統虛擬化，即虛擬化軟件給客戶端應用提供硬件指令集(ISA)的虛擬，而這個客戶端軟件是一個完整的操作系統，如Linux或Windows。現有的系統虛擬化解決方案，如Hyper-V，VMWare和VirtualBox都只能支持一臺物理機器向多個客戶操作系統提供虛擬資源，即“一虛多”。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的是，提供一種分布式虛擬機管理器，該分布式虛擬機管理器(dVMM，Distributed Virtual Machine Manager)針對需要使用海量異構資源的虛擬機，把海量資源的一致接口抽象為一臺虛擬機提供給上層客戶操作系統。具體來講，是通過分布式虛擬機管理器把多個物理機器上的異構資源通過虛擬化聚合技術，抽象為一臺虛擬機，為上層運行的客戶操作系統提供海量的虛擬化CPU/GPU/FPGA、內存和I/O資源，從而滿足有極高資源和性能需求的應用場景。

dVMM由兩個模塊組成，即分布式共享總線(dVB，Distributed Virtual Bus)和分布式非一致性內存訪問(dNUMA，Distributed Non-Uniform Memory Access)。dVB使用中斷轉發對CPU和I/O資源進行模擬，而dNUMA使用分布式共享內存技術對內存資源進行虛擬。客戶操作系統開始運行后，絕大多數指令都可以在本地直接完成。當客戶操作系統遇到在本地無法直接處理的操作時，就會退出到dVMM，dVMM根據操作的類型調用dVB或dNUMA進行處理。處理結束后，客戶操作系統得以繼續運行。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種分布式虛擬機管理器(dVMM)，包括：

-虛擬機管理模塊，包括運行在每一個物理機器節點上的分布式共享總線模塊和分布式非一致性內存訪問模塊，通過分布式共享總線模塊和分布式非一致性內存訪問模塊，把海量資源的一致接口抽象為一臺虛擬機提供給上層客戶操作系統；其中：

所述分布式共享總線模塊(dVB)使得不同物理機器節點間的CPU互相通信，并使得不同物理機器節點上掛載不同的I/O設備，提供虛擬CPU和虛擬I/O設備的抽象；

所述分布式非一致性內存訪問模塊(dNUMA)使得不同物理機器節節點上的內存資源共享，提供分布式共享內存的抽象；

-客戶操作系統，用于分布式非一致性內存訪問模塊構建dNUMA-TSO模型和進行NUMA親和性設定。

優選地，所述分布式共享總線模塊設有中斷芯片，所述中斷芯片根據分布式共享總線模塊的指令，將不能在本地處理的中斷進行中斷轉發。