[发明专利]实现分布式I/O资源池化的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及I/O（输入/输出）虚拟化技术领域，特别是涉及一种可扩展的分布式计算系统中I/O虚拟化多根共享的技术。

背景技术

随着电子商务、社交网站、物联网应用等互联网应用的迅速发展，每年数据中心要处理的数据流量爆炸式增长，数据中心的规模也随之不断扩大。从服务器体系结构来看，数据中心能力的扩张分为两种模式：scale-up（纵向扩展）和scale-out（横向扩展）。其中，sacle-out通过中低端服务器松散耦合连接成一个服务系统，规模的扩展可通过增加服务器数目实现。但传统数据中心中计算与I/O资源的紧密耦合，使得两类资源的扩展同时受到服务器空间的限制。且随着规模的不断增大，数据中心中IT基础设施能耗高、利用率低，软件硬件维护成本高，部署管理困难等问题更加日益突出。为了解决上述问题，关键技术之一就是解除计算与I/O资源的紧密耦合。I/O资源和计算资源的各自整合不仅可以提高系统的整合率和可扩展性，通过对各种资源的虚拟池化，合理使用，灵活调度，还可以获得更好的性价比，更高的利用率，更简易的管理。

在本申请人之前的“多根I/O虚拟化共享”系列专利中（参见CN102707991A（201210153862.9）、CN102819447A（201210171920.0）、CN1027224414A（201210160593.9）和CN102722458A（201210172844.5）），提出将I/O资源从服务器剥离出来，使用硬件虚拟方法使能I/O设备具备同时被多个根节点共享使用的能力，并基于PCIe协议构建了一个多根PCIe交换结构，实现了I/O资源在多个物理根节点的共享，所述共享仅仅局限于一个计算节点中直接连接的I/O资源在其直接连接的多个根节点间的共享。本发明在上述专利技术的基础上，进一步提出一种实现分布式I/O资源池化的方法和装置，虚拟化分布在由多个计算节点组成的可扩展的分布式计算系统中的I/O资源形成一个I/O资源池，并能够将所述I/O资源池的I/O资源以I/O功能为单位提供给分布式计算系统中任何根节点直接使用，实现分布式I/O资源全局共享。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现分布式I/O资源池化的方法与装置，实现分布式I/O资源能被分布式计算系统中任何根节点直接使用。

为了实现上述目的，本发明提供一种实现分布式I/O资源池化的装置，其中：包括：

主控制根节点，用于管理其所在计算节点内的所有I/O节点，所述主控制根节点可配置为所述计算节点所连接的多个根节点中的任意一个根节点；

I/O资源虚拟模块，用于虚拟化其对应的物理I/O节点具备同时被多个所述根节点共享的能力；

I/O资源代理模块，用于代理驻留在本地或者远程计算节点连接的I/O节点中的I/O资源，实现I/O资源从一个PCIe域到另一个PCIe域的映射，使能根节点和I/O资源间跨计算节点跨PCIe域的透明通信；

交换结构配置模块，为每个根节点配置一个独立的虚拟PCIe交换机，分布式的I/O资源以功能为单位通过分配挂载到目标根节点对应的虚拟PCIe交换机上，进而为目标根节点使用。

上述的分布式I/O资源池化装置，其中：计算节点是由根节点、互连控制器和I/O节点组成的计算系统。多个根节点和多个I/O设备通过互连控制器进行互连，多个计算节点互连形成一个可扩展的分布式计算系统。

上述的分布式I/O资源池化装置，其中：I/O资源代理模块包括：

I/O资源一级代理模块，代理本地计算节点中与其直接连接的物理I/O节点资源，使共享所述I/O资源的本地或者远程计算节点中的根节点能且仅能访问分配到的I/O资源。

I/O资源二级代理模块，代理远程其他计算节点中的物理I/O节点资源，使本地计算节点的根节点能且仅能访问分配到的远程I/O资源。

上述的分布式I/O资源池化装置，其中，挂载到虚拟PCIe交换机上为根节点使用的分布式的I/O资源，或者为驻留在本地计算节点连接的物理I/O节点中的I/O资源；或者为驻留在远程计算节点连接的物理I/O节点中的I/O资源。

上述的分布式I/O资源池化装置，其中：互连控制器包括：上述的分布式I/O资源池化装置，使能组成分布式计算系统的各计算节点连接的I/O资源全局共享。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种实现分布式I/O资源池化的方法，其中，包括如下步骤：