[发明专利]多根I/O 虚拟化共享方法和系统

权利要求书

1.一种多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，包括：

根节点子系统，所述根节点子系统包含N个根节点，每个根节点是一个单根PCIe环境，由根联合体及其连接的CPU和内存组成，根节点运行多个虚拟机；

I/O设备子系统，所述I/O设备子系统包含M个I/O设备，各I/O设备具备同时为所述多个虚拟机提供服务的能力，I/O设备子系统是属于主控制根节点的单根PCIe环境；

多根I/O虚拟化共享控制器，所述多根I/O虚拟化共享控制器由PCIe上游端口、PCIe多根交换机和PCIe下游端口组成，所述多根I/O虚拟化共享控制器通过PCIe接口协议将根节点子系统和I/O设备子系统耦合，实现I/O设备资源被多个根节点直接共享，所述多根I/O虚拟化共享控制是涉及多个根节点的多根PCIe环境。

2.如权利要求1所述的多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，所述根节点子系统包括：

主控制根节点，所述主控制根节点对系统中的所有I/O设备资源具有绝对的控制权，它管理和分配系统中的PCIe设备，根节点子系统只有一个主控制根节点；

从属根节点，所述从属根节点对系统中的I/O设备资源拥有一定的使用权，根节点子系统中除了主控制根节点之外的其他根节点均为从属根节点，它们共享系统中的I/O设备。

3.如权利要求1所述的多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，所述多根I/O虚拟化共享控制器包括：

PCIe上游端口、用于包含符合PCI-Express基本规范中的PCIe端口类型定义的PCIe控制器，并负责与根节点子系统的互连；并负责单根PCIe环境和多根PCIe环境之间的事务包转换；

PCIe多根交换机、用于包含端口数为N+M的PCIe交换机，实现N个根节点与M个I/O设备之间的逻辑连接，每个根节点都有一个对应的虚拟PCIe交换机，其中N为根节点的数目；

PCIe下游端口、用于包含符合PCI-Express基本规范中的PCIe端口类型定义的PCIe控制器和直接I/O虚拟化接口设备，并负责与I/O设备子系统的互连；并负责单根PCIe环境和多根PCIe环境之间的事务包转换。

4.如权利要求3所述的多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，所述单根PCIe环境和多根PCIe环境之间的事务包转换包括：

单根PCIe环境到多根PCIe环境的事务包转换，是指事务包从单根PCIe环境进入多根PCIe环境时，向事务包附加上其所属根节点标识ID。

多根PCIe环境到PCIe单根环境的事务包转换，是指事务包从多根PCIe环境进入单根PCIe环境时，从事务包中删除根节点标识ID，还原标准的单根PCIe事务包。

5.如权利要求3所述的多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，包括：

所述虚拟PCIe交换机实现一个根节点与M个I/O设备的数据交换，拥有M+1个端口，其中M为I/O设备的数目，每个端口都有包含一个PCI桥。

6.如权利要求3所述的多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，所述PCIe下游端口包括：

所述直接I/O虚拟化接口设备、是对应于PCIe下游端口连接的I/O设备的逻辑镜像，所述直接I/O虚拟化接口设备通过建立逻辑虚拟功能镜像，替代PCIe下游端口连接的I/O设备中各功能，作为从属根节点的设备占位符，实现I/O设备被多个根节点共享。

7.如权利要求6所述的多根I/O虚拟化共享系统，其特征在于，所述直接I/O虚拟化接口设备包括：

所述逻辑虚拟功能镜像，是对应于直接I/O虚拟化接口设备所在的PCIe下游端口连接的I/O设备中功能的逻辑镜像，所述逻辑虚拟功能镜像替代I/O设备功能接收和响应从属根节点的枚举发现和初始化配置。

8.一种多根I/O虚拟化共享方法，其特征在于，包括：

步骤1，使用直接I/O虚拟化接口设备实现I/O设备被多个根节点共享；

步骤2，使用主控制根节点管理和控制多根I/O虚拟化共享系统；

步骤3，多根I/O虚拟化共享控制器针对PCIe下行事务和上行事务提供了相应的转发处理方法，实现了多个根节点和I/O设备之间的逻辑连接。