[发明专利]用于单根无状态虚拟功能迁移的系统和方法

说明书

技术领域

本申请一般涉及改进的数据处理系统和方法。更具体地，本申请涉及用于单根无状态虚拟功能迁移的机制。

背景技术

大部分现代计算设备利用使用外围组件互连标准的某个版本或实现的总线和输入/输出(I/O)适配器，其中外围组件互连标准最初由英特尔公司在20世纪90年代建立。外围组件互连(PCI)标准规定了用于将外围组件附接到计算机主板的计算机总线。PCT Express或PCIe是使用现有PCI编程概念的PCI计算机总线的实现，但是该实现是基于完全不同且更快的串行物理层通信协议的计算机总线。物理层不包括可以在多个设备之间共享的双向总线，而是包括严格地连接到两个设备的单一单向链路。

图1是示出了根据PCIe规范的PCI Express(PCIe)架构拓扑的示意图。如图1所示，PCIe架构拓扑100包括耦合到根联合体130的主处理器(CPU)100和存储器120，根联合体130接着耦合到一个或多个PCIe端点140(在PCIe规范中使用术语“端点”来表示支持PCIe的I/O适配器)、PCI Express-PCI桥150以及一个或多个互连交换机160。根联合体130表示将CPU/存储器连接到I/O适配器的I/O层级的根。根联合体130包括主桥、集成了零个或多个根联合体的端点、零个或多个根联合体事件收集器、以及一个或多个根端口。每个根端口支持单独的I/O层级。I/O层级可以包括根联合体130、零个或多个互连交换机160和/或桥150(其包含交换或PCIe架构)、以及一个或者多个诸如端点170和182-188的端点。关于PCI和PCIe的更多信息，参见在外围组件互连特殊兴趣组(PCI-SIG)的网站www.pcisig.com上可获得的PCI和PCIe规范。

今天，将PCI和PCIe I/O适配器、总线等集成到包括刀片服务器的刀片的几乎每一个计算设备的主板上。刀片服务器本质上是用于大量的单独的最小封装的计算机主板“刀片”的壳体，每个刀片包括一个或多个处理器、计算机存储器、计算机存储设备和计算机网络连接，但共享机箱的公共电源和空气冷却资源。刀片服务器对于诸如Web主控和集群计算的特定用途是理想的。

如前所述，通常将PCI和PCIe I/O适配器集成到刀片自身之中。结果，在相同刀片服务器的刀片之间无法共享I/O适配器。而且，I/O适配器的集成限制了链路速率的可扩展性。即，随着时间的过去，链路速率无法随着处理器性能而扩展。到目前为止，还没有设计出一种机制以允许由多个系统镜像跨过多个刀片而共享PCI和PCIeI/O适配器。而且，还没有设计出一种机制以允许以非集成的方式来提供PCI和PCIe I/O适配器，以供刀片服务器中的多个刀片使用。

发明内容

为了解决由于当前PCI和PCIe I/O适配器集成的限制，说明性的实施方式提供了一种机制，其允许由两个或更多的系统镜像(SI)本地地共享PCIe适配器。例如，提供一种机制，用于使在相同根联合体内或跨过多个根联合体(RC)的多个SI能够同时共享例如PCIeI/O适配器的端点，其中所述多个根联合体(RC)共享(即，耦合到)公共PCI交换架构。该机制允许每个根联合体及其相关联的物理和/或虚拟端点(VEP)具有其自身唯一的PCI存储器地址空间。

此外，在基本的PCI规范中缺少但对于管理由端点的共享而产生的联合体配置所需要的是：用于确定和管理在端点中的可能的PCI功能的组合的必要性。因此，此处说明性的实施方式提供了用于在刀片服务器中的第一刀片的一个根联合体与在相同或不同刀片服务器中的第二刀片的第二根联合体进行通信的机制。该说明性的实施方式通过提供一种机制来支持这种通信，该机制用以初始化在用于支持这种通信的多根刀片集群的根联合体和端点之间的共享存储器。

在一个说明性的实施方式中，多根PCIe配置管理器(MR-PCIM)通过发现PCIe交换架构(即，PCIe层级)以及通过遍历所有经由PCIe交换架构的互连的交换机可访问的所有链路，来初始化在根联合体和端点之间的共享存储器。因为遍历了链路，MR-PCIM比较针对根联合体和端点的每个而获得的信息，以确定哪个端点和根联合体位于相同刀片上。然后，生成虚拟PCIe树数据结构，该虚拟PCIe树数据结构将在PCIe交换架构上可用的端点绑定到每个根联合体。作为相同PCI树的部分(即，关联于同一根联合体)的端点在虚拟PCIe树数据结构中是相关联的。