CN103873489A - 具有PCIe接口的装置共享***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有PCIe接口的装置共享***，运行于请求服务器与提供PCIe接口装置为待共享装置的共享服务器中，包括：共享驱动获取请求服务器中虚拟机对待共享装置的访问，共享管理根据该访问将待共享装置的型号及待共享装置的PCIe的基址寄存器的内存地址回传给共享代理。所述共享驱动在虚拟机的指定存储空间建立第一窗口以映射到待共享装置的PCIe的基址寄存器内存。所述共享管理在共享服务器的存储装置中建立第二窗口以映射到虚拟机中的指定存储空间中。本发明还提供一种具有PCIe接口的装置共享方法。利用本发明可实现多个服务器之间的具有PCIe接口的装置共享。
Description
技术领域
本发明涉及硬件共享技术，尤其涉及一种具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***及方法。
背景技术
输入输出设备可以被用于在多个装置之间进行共享，然而，在一个装置需要共享其他装置的输入输出设备时，往往需要修改该装置本地端的相应的驱动程序。例如，以网卡为例，一个服务器想使用其他服务器上的网卡实现数据传输时，需要使用特定的驱动程序，必然导致需要对本地端的网卡驱动程序进行修改才能实现对不同类型的网卡的调用，并最终实现具有PCIe接口的装置共享，如此，必然导致网卡的使用效率低下。或者，若是该服务器不对本地端的网卡驱动程序进行修改，那么，则必然仅能使用与该网卡驱动程序相对应的网卡，则必然使得能调用的网卡类型受到很大的限制，从而影响网卡在多个装置之间的共享。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种具有PCIe接口的装置共享***及方法，可实现在多个装置之间进行网卡的共享。
一种具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***，运行于多个服务器中，至少一个请求服务器与另一个共享服务器相连接，所述共享服务器提供具有PCIe接口的装置并将所述具有PCIe接口的装置作为待共享装置，该***包括共享驱动、共享代理以及共享管理，其中：所述的共享驱动，用于获取所述请求服务器中的虚拟机对所述共享服务器的待共享装置的PCIe的配置空间的访问以获取所述待共享装置的型号，并将该访问传给所述的共享代理；所述的共享代理，用于将该访问传送给所述共享服务器中的共享管理；所述共享管理，用于接收该访问，将该待共享装置的型号以及将该待共享装置的PCIe的基址寄存器BAR的内存地址回传给所述共享代理；所述共享代理，还用于将该待共享装置的型号反馈给所述虚拟机，所述虚拟机根据该待共享装置的型号确定相对应该待共享装置的驱动程序；所述共享驱动，还用于在所述虚拟机的指定存储空间中建立第一窗口，根据该待共享装置的PCIe的基址寄存器的内存地址将该第一窗口映射到该待共享装置的PCIe的基址寄存器内存；及所述共享管理，还用于在所述共享服务器的存储装置中建立第二窗口，将该第二窗口映射到所述虚拟机中的指定存储空间中。
一种具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享方法执行的具有PCIe接口的装置共享方法，运行于多个服务器中，至少一个请求服务器与另一个共享服务器相连接，所述共享服务器提供具有PCIe接口的装置并将所述具有PCIe接口的装置作为待共享装置，该方法包括如下步骤：共享驱动获取所述请求服务器中的虚拟机对所述共享服务器的待共享装置的PCIe的配置空间的访问以获取所述待共享装置的型号，并将该访问传给所述的共享代理；共享代理将该访问传送给所述共享服务器中的共享管理；所述共享管理接收该访问，将该待共享装置的型号以及将该待共享装置的PCIe的基址寄存器BAR的内存地址回传给所述共享代理；所述共享代理将该待共享装置的型号反馈给所述虚拟机，所述虚拟机根据该待共享装置的型号确定相对应该待共享装置的驱动程序；所述共享驱动在所述虚拟机的指定存储空间中建立第一窗口，根据该待共享装置的PCIe的基址寄存器的内存地址将该第一窗口映射到该待共享装置的PCIe的基址寄存器内存；及所述共享管理在所述共享服务器的存储装置中建立第二窗口，将该第二窗口映射到所述虚拟机中的指定存储空间中。
相较于现有技术，所述的具有快速外设组件互连标准接口的装置共享***及方法，可实现在多个装置之间进行网卡的共享，并且无需修改相应的网卡驱动程序。
附图说明
图1是本发明具有PCIe接口的装置共享***的较佳实施方式的应用环境图。
图2是本发明具有PCIe接口的装置共享***的较佳实施方式的功能模块图。
图3是本发明具有PCIe接口的装置共享方法的较佳实施方式的流程图。
主要元件符号说明
| 请求服务器 | 1 |
| 虚拟机 | 10 |
| 存储装置 | 100 |
| 具有PCIe接口的装置共享*** | 11 |
| 共享驱动 | 110 |
| 共享代理 | 112 |
| 共享管理 | 114 |
| 处理器 | 12 |
| PCIe接口 | 2 |
| 共享服务器 | 3 |
| 网卡 | 30 |
| 处理器 | 32 |
| 存储装置 | 33 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，是本发明具有快速外设组件互连标准（Peripheral Component Interconnect Express, PCIe）接口的装置共享***的较佳实施方式的运行环境图。所述的具有PCIe接口的装置共享***11应用于多个服务器中，以实现对一个指定服务器中的具有PCIe接口的装置进行共享。本较佳实施方式可用于对所有具有PCIe接口的装置进行共享，即，该具有PCIe接口的装置被视为待共享装置。
下文为了便于描述以及清楚地说明本技术方案，以具有PCIe接口的网卡为例进行详细说明，实际应用中，具有PCIe接口的装置皆可适用于本技术方案，例如：具有PCIe接口的串行连接SCSI (Serial Attached SCSI，SAS)卡、或具有PCIe接口的主机总线适配器（Host Bus Adapter，HBA）卡等PCIe卡或装置。所述SCSI为小型计算机***接口（Small Computer System Interface）。
进一步，为了便于描述，将服务器分为多个角色，例如，多个请求服务器1（图1中仅示出两个）以及共享服务器3。其中，所述共享服务器3用以提供多个具有PCIe接口的网卡（下文简称为“网卡”）30给所述请求服务器1使用。图1中所示的请求服务器1、共享服务器3以及网卡30的数量仅为举例，实际应用中并无限制，下文以共享服务器3中的一个网卡30进行说明。
所述请求服务器1中还包括多个虚拟机10、处理器12以及其他未示于图中的软件或硬件装置，例如，存储装置、输入输出设备等。所述虚拟机10还包括各自的存储装置100以存储各个虚拟机10的相关数据，例如，文件、影像等。
所述处理器12，用于执行所述具有PCIe接口的装置共享***11以及所述请求服务器1内安装的各类软件，例如操作***等。
所述请求服务器1与所述共享服务器3相互连接，所述连接可以是PCIe接口，在其他实施方式中，所述请求服务器1与所述共享服务器3还可以通过其他方式进行连接，例如，PCI连接等。
所述共享服务器3也安装有所述具有PCIe接口的装置共享***11，此外，还包括多个网卡30、处理器32以及存储装置33。所述网卡30可以是PCIe网卡，或者其他类型的网卡。所处处理器32用以执行所述共享服务器3中的具有PCIe接口的装置共享***11以及其他软件，例如操作***。所述存储装置33用于存储所述共享服务器3中的各种数据，例如，利用所述具有PCIe接口的装置共享***11所设置及获取的数据。
如图2所示，是本发明具有PCIe接口的装置共享***的较佳实施方式的功能模块图。所述具有PCIe接口的装置共享***11包括多个功能模块，分别是：共享驱动110、共享代理112以及共享管理114。
如上文所述，在所述请求服务器1及共享服务器3中皆安装有所述具有PCIe接口的装置共享***11，下文以所述请求服务器1及共享服务器3中具有PCIe接口的装置共享***11的不同模块之间的配合进行描述，例如，下文以所述请求服务器1中的具有PCIe接口的装置共享***11内的共享驱动110和共享代理112，与所述共享服务器3中的具有PCIe接口的装置共享***11的共享管理114所进行的配合为例进行说明。
首先，所述请求服务器1中的虚拟机10在实现共享所述共享服务器3的网卡30之前，需要先确定该网卡30的型号，以便调用相应的网卡驱动。为了获取网卡30的型号，所述虚拟机10会发出存储了该网卡30型号的该网卡的PCIe的配置空间。
所述的共享驱动110，用于获取所述请求服务器1中的虚拟机10对所述共享服务器3的网卡30的PCIe的配置空间的访问，并将该访问传给所述的共享代理112。所述访问用以获取所述网卡30的型号。
所述共享驱动110可以利用Netlink将该访问转给所述请求服务器中的共享代理，该Netlink套接字是用以实现用户进程与内核进程通信的一种特殊的进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）,也是网络应用程序与内核通信的最常用的接口。
所述的共享代理112，用于将该访问传送给所述共享服务器3中的共享管理114。例如，所述共享代理112也可通过IPC将该访问传送给所述的共享管理114。
所述共享管理114，用于接收该访问，并且根据该访问去所述网卡30的PCIe配置空间读取该网卡30的型号。
所述共享管理114进一步用于将该读取的网卡30的型号以及将该网卡30的PCIe的基址寄存器（Base Address Register，BAR）的内存地址回传给所述共享代理112。
所述共享代理112，还用于将该网卡30的型号反馈给所述虚拟机10。所述虚拟机10即可根据该网卡30的型号从所述请求服务器1的操作***中确定相对应该网卡30的驱动程序，以便后续使用该网卡传输相关数据。
所述共享驱动110，还用于在所述虚拟机10的存储装置100中指定存储空间，并在该指定存储空间中建立一个第一窗口。例如，所述共享驱动110可根据设定的存储地址来指定存储空间。所述第一窗口是与网卡30的PCIe的基址寄存器的窗口相对应的窗口。
所述共享驱动110，进一步用于根据该网卡30的PCIe的基址寄存器的内存地址将该第一窗口映射到该网卡30的PCIe的基址寄存器内存中。将该第一窗口与所述基址寄存器之间的映射是为了便于所述请求服务器1中的虚拟机10要存取共享服务器3的网卡30的PCIe 基址寄存器时，只需存取上述建立的第一窗口。
例如，所述的共享代理112在侦测到所述虚拟机10利用所述第一窗口执行存取动作时，将该存取所述虚拟机10的指定存储空间（即第一窗口）的指令转换为存取所述共享服务器3中该网卡30的基址寄存器的内存的指令，并执行该转换后的指令。
所述共享管理114，还用于在所述共享服务器3的存储装置33中建立一个第二窗口，并将该第二窗口映射到所述虚拟机10中的指定存储空间中。
所述的共享管理114进一步用于设置所述共享服务器3及请求服务器1上的输入/输出内存管理单元(input/output memory management unitIOMMU)对于该网卡30的直接内存操作（Direct Memory Access，DMA）指令进行地址转换。
具体而言，所述的共享管理114在侦测到该网卡30需对所述请求服务器1中的虚拟机10的存储装置100进行存取时，利用所述共享服务器3上的IOMMU将该网卡30所发出的DMA指令转换成存取第二窗口的DMA指令。然后，所述的共享管理114利用所述请求服务器1上的IOMMU将所述存取第二窗口的DMA指令转换为存取所述请求服务器1中的虚拟机10的指定存储空间的指令，并执行转换后的指令。
所述第一、第二窗口的建立是利用PCIe的非透明桥接（non-transparent bridging NTB）进行的，以及所述第一、第二窗口的映射是利用IOMMU进行的。
此外，在其他实施方式中，当所述共享服务器3包括多个网卡30时，所述的共享管理114还用于分配所述共享服务器3中的网卡30给所述虚拟机10，并针对该分配的网卡30执行上述各个模块的功能以实现所述请求服务器1对所述共享服务器3中的该分配的网卡30的共享。
如图3所示，是本发明具有快速外设组件互连标准接口的装置共享方法的较佳实施方式的流程图。首先，步骤S2，所述的共享驱动110获取所述请求服务器1中的虚拟机10对所述共享服务器3的网卡30的PCIe的配置空间的访问，并将该访问传给所述的共享代理112。所述访问用以获取所述网卡30的型号。
步骤S4，所述的共享代理112将该访问传送给所述共享服务器3中的共享管理114。
步骤S6，所述共享管理114接收该访问，根据该访问去所述网卡30的PCIe配置空间读取该网卡30的型号，并且将该读取的网卡30的型号以及将该网卡30的PCIe的基址寄存器的内存地址回传给所述共享代理112。
步骤S8，所述共享代理112将该网卡30的型号反馈给所述虚拟机10。所述虚拟机10即可根据该网卡30的型号从所述请求服务器1的操作***中确定相对应该网卡30的驱动程序。
步骤S10，所述共享驱动110在所述虚拟机10的存储装置100中指定存储空间，并在该指定存储空间中建立一个第一窗口，并根据该网卡30的PCIe的基址寄存器的内存地址将该第一窗口映射到该网卡30的PCIe的基址寄存器内存中。
步骤S12，所述共享管理114在所述共享服务器3的存储装置33中建立一个第二窗口，并将该第二窗口映射到所述虚拟机10中的指定存储空间中，然后，结束本流程。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***，运行于多个服务器中，其特征在于，至少一个请求服务器与另一个共享服务器相连接，所述共享服务器提供具有PCIe接口的装置并将所述具有PCIe接口的装置作为待共享装置，该***包括共享驱动、共享代理以及共享管理，其中：
所述的共享驱动，用于获取所述请求服务器中的虚拟机对所述共享服务器的待共享装置的PCIe的配置空间的访问以获取所述待共享装置的型号，并将该访问传给所述的共享代理；
所述的共享代理，用于将该访问传送给所述共享服务器中的共享管理；
所述共享管理，用于接收该访问，将该待共享装置的型号以及将该待共享装置的PCIe的基址寄存器BAR的内存地址回传给所述共享代理；
所述共享代理，还用于将该待共享装置的型号反馈给所述虚拟机，所述虚拟机根据该待共享装置的型号确定相对应该待共享装置的驱动程序；
所述共享驱动，还用于在所述虚拟机的指定存储空间中建立第一窗口，根据该待共享装置的PCIe的基址寄存器的内存地址将该第一窗口映射到该待共享装置的PCIe的基址寄存器内存；及
所述共享管理，还用于在所述共享服务器的存储装置中建立第二窗口，将该第二窗口映射到所述虚拟机中的指定存储空间中。
2.如权利要求1所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***，其特征在于，所述的共享代理还用于在侦测到所述虚拟机利用所述第一窗口执行存取动作时，将该存取所述虚拟机的指定存储空间的指令转换为存取所述共享服务器中该待共享装置的基址寄存器的内存的指令，并执行转换后的指令。
3.如权利要求1所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***，其特征在于，所述的共享管理还用于设置所述共享服务器及请求服务器上的输入/输出内存管理单元IOMMU对于该待共享装置的直接内存操作DMA指令进行地址转换。
4.如权利要求3所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***，其特征在于，所述的共享管理还用于：
在侦测到该待共享装置需对所述请求服务器的虚拟机的存储装置进行存取时，利用所述共享服务器上的IOMMU将该待共享装置所发出的DMA指令转换成存取第二窗口的DMA指令；及
利用请求服务器上的IOMMU将所述存取第二窗口的DMA指令转换为存取所述请求服务器中的虚拟机的指定存储空间的指令，并执行转换后的指令。
5.如权利要求1所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***，其特征在于，所述第一、第二窗口的建立是利用PCIe的非透明桥接NTB进行的，以及所述第一、第二窗口的映射是利用IOMMU进行的。
6.一种利用如权利要求1所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享***执行的具有PCIe接口的装置共享方法，运行于多个服务器中，其特征在于，至少一个请求服务器与另一个共享服务器相连接，所述共享服务器提供具有PCIe接口的装置并将所述具有PCIe接口的装置作为待共享装置，该方法包括如下步骤：
共享驱动获取所述请求服务器中的虚拟机对所述共享服务器的待共享装置的PCIe的配置空间的访问以获取所述待共享装置的型号，并将该访问传给所述的共享代理；
共享代理将该访问传送给所述共享服务器中的共享管理；
所述共享管理接收该访问，将该待共享装置的型号以及将该待共享装置的PCIe的基址寄存器BAR的内存地址回传给所述共享代理；
所述共享代理将该待共享装置的型号反馈给所述虚拟机，所述虚拟机根据该待共享装置的型号确定相对应该待共享装置的驱动程序；
所述共享驱动在所述虚拟机的指定存储空间中建立第一窗口，根据该待共享装置的PCIe的基址寄存器的内存地址将该第一窗口映射到该待共享装置的PCIe的基址寄存器内存；及
所述共享管理在所述共享服务器的存储装置中建立第二窗口，将该第二窗口映射到所述虚拟机中的指定存储空间中。
7.如权利要求6所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享方法，其特征在于，该方法还包括：
共享代理在侦测到所述虚拟机利用所述第一窗口执行存取动作时，将该存取所述虚拟机的指定存储空间的指令转换为存取所述共享服务器中该待共享装置的基址寄存器的内存的指令，并执行转换后的指令。
8.如权利要求6所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享方法，其特征在于，该方法还包括：
设置所述共享服务器及请求服务器上的IOMMU对于该待共享装置的DMA指令进行地址转换。
9.如权利要求8所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享方法，其特征在于，该方法还包括：
在侦测到该待共享装置需对所述请求服务器的虚拟机的存储装置进行存取时，利用所述共享服务器上的IOMMU将该待共享装置所发出的直接内存操作DMA指令转换成存取第二窗口的DMA指令；及
利用请求服务器上的IOMMU将所述存取第二窗口的DMA指令转换为存取所述请求服务器中的虚拟机的指定存储空间的指令，并执行转换后的指令。
10.如权利要求6所述的具有快速外设组件互连标准PCIe接口的装置共享方法，其特征在于，当所述共享服务器包括多个待共享装置时，该方法还包括：
所述的共享管理分配所述共享服务器中的待共享装置给所述虚拟机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140618 |