申请/专利权人：上海交通大学

申请日：2021-12-10

公开（公告）日：2024-05-28

公开（公告）号：CN114138422B

主分类号：G06F9/455

分类号：G06F9/455;G06F9/48;G06F9/50

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.28#授权;2022.03.22#实质审查的生效;2022.03.04#公开

摘要：本发明提供了一种可扩展性的NVMe存储虚拟化方法和系统，该方法基于中介透传虚拟化方案，支持对虚拟机、安全容器、容器的混合部署，同时满足对高密度部署安全容器、容器的可扩展性需求，该方案实现在系统NVMe驱动层，根据vfiomdev框架提供的接口，创建虚拟的mdev设备，将mdev设备通过vfio传递给虚拟机，从而提供虚拟机使用NVMe设备的能力。它通过修改物理队列分配与调度方式、优化IO轮询线程处理IO任务过程、修改存储资源分配方式、优化NVMe指令地址翻译过程这四个方面提高系统整体的可扩展性。

主权项：1.一种可扩展性的NVMe存储虚拟化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：输入系统分配给虚拟机安全容器的物理队列数目，构建物理资源池，剩余设备物理队列将预留给原生NVMe驱动，给普通容器使用；步骤S2：输入系统所需要的轮询控制器数目，系统创建相应数目的轮询控制器，每个轮询控制器创建一个IO轮询线程，处理IO任务；步骤S3：输入虚拟机安全容器需要的存储资源数量，存储资源管理模块分配给相应的存储资源；步骤S4：虚拟机安全容器被分配给对应的轮询控制器；步骤S5：轮询控制器给虚拟机安全容器分配物理队列，IO轮询线程处理虚拟机安全容器的IO任务，通过NVMe指令地址翻译模块进行地址翻译；步骤S6：判断IO任务是否结束，若没有结束则返回步骤S5继续执行；所述步骤S2中创建轮询控制器包括如下步骤：步骤S2.1：向物理资源池申请需要的物理队列资源，添加到预备物理资源池；步骤S2.2：创建IO轮询线程，并绑定到CPU核心上；步骤S2.3：轮询控制器初始化虚拟机链表，创建虚拟机安全容器时根据其虚拟控制器id分配到相应的轮询控制器，添加到虚拟机链表上；步骤S2.4：IO轮询线程遍历虚拟机链表，判断虚拟机是否有IO任务需要处理，按设定的调度算法调度虚拟机；步骤S2.5：初始化IO上下文，根据虚拟机的虚拟队列从预备物理资源池获取物理队列，将物理队列与虚拟队列进行绑定，物理队列分为1:1物理队列以及1：N物理队列；步骤S2.6：IO轮询线程处理IO任务，包括从虚拟提交队列读取NVMe指令、翻译NVMe指令和提交NVMe指令；从虚拟完成队列写入NVMe指令完成信息；从物理完成队列读取NVMe指令完成信息；步骤S2.7：将物理队列与虚拟队列进行解绑，返回步骤S2.4；所述步骤S3中分配虚拟机安全容器需要的存储资源包括如下步骤：步骤S3.1：通过fdisk创建一个NVMe分区，所有mdev设备共用该分区；步骤S3.2：将该NVMe分区划分成固定大小的份额；步骤S3.3：输入虚拟机安全容器需要的存储资源数量，系统分配给相应的存储资源片段，记录该片段在分区的起始偏移量；下次分配从未分配的片段开始；步骤S3.4：根据该片段在分区的起始偏移量翻译NVMe指令中的StartLogicalBlockAddress，完成对相应存储资源的访问；所述步骤S5中使用硬件IOMMU进行IO地址翻译包括如下步骤：步骤S5.1：加载NVMe模块时创建IOMMUdomain；步骤S5.2：虚拟机IO地址空间发生变化时，添加一个虚拟机各异的起始偏移量，调用vfio_pin_pages接口获取连续的物理页的起始地址HPA，将物理页固定住，通过IOMMUdomain提供的接口进行IOMMU映射和反映射，记录GPA与HPA的映射关系；步骤S5.3：翻译NVMe指令，将NVMe指令中的GPA添加一个虚拟机各异的起始偏移量；步骤S5.4：IOMMU将GPA翻译成HPA，进行dma操作，完成IO读写任务；步骤S5.5：卸载NVMe模块时释放IOMMUdomain的资源。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海交通大学 可扩展性的NVMe存储虚拟化方法和系统

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD