[发明专利]一种虚拟功能的动态调度方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机虚拟化领域，具体涉及一种虚拟功能的动态调度方法， 用于支持设备直接分配方式的虚拟机平台，对单根输入输出虚拟化标准 (SR-IOV)的网卡所提供的虚拟功能进行动态调度。

背景技术

随着科技的进步，虚拟化技术应用范围越来越广。虚拟化技术可以分为 CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化。目前，CPU虚拟化和内存虚拟化技术 已经比较成熟，而I/O虚拟化的性能有待提高。

虚拟机使用的I/O设备分为两类，软件模拟的I/O设备和通过设备直接 分配方式分配的I/O设备。软件模拟的I/O设备包括泛虚拟化方式模拟的设 备和完全虚拟化方式模拟的设备。设备直接分配方式分配的I/O设备包括物 理设备和支持单根输入输出虚拟化标准的设备的虚拟功能。

软件模拟I/O设备方式具有扩展性好的优点，但是该方式下所有的I/O 操作需要被虚拟机监控器捕获再执行，增加了虚拟机切换次数，频繁的上下 文切换以及I/O路径的增长，使得这种方式I/O性能较差。

使用设备直接分配方式分配物理设备是将硬件平台的物理设备分配给某 一个虚拟机独占使用，而其他的虚拟机不能够使用。这种方式虽然性能较好， 但是可扩展性差，资源的利用率较低。

互连外围设备专业组(PCI-SIG)公布的新标准单根输入输出虚拟化，旨 在将一个高速外设部件互连标准(PCI-E)物理功能抽象成多个虚拟功能，并 能将虚拟功能分配给虚拟机直接使用。相比于软件模拟I/O设备方式，其I/O 性能提高；相比于使用设备直接分配方式分配物理设备，在略微影响I/O性 能的前提下，提高了可扩展性，为将基于以太网光纤通道等对IO性能要求较 高的一类应用部署到虚拟机中提供了基础。

然而单根输入输出虚拟化标准的设备依然存在一些问题：1、可扩展性不 足，一个遵循单根输入输出虚拟化标准的设备能够创建的虚拟功能个数受到 硬件资源的限制。2、对虚拟功能的使用缺乏灵活性，当分配虚拟功能给一个 虚拟机之后，虚拟功能就一直由该虚拟机占用。其使用与虚拟机的I/O中断 次数、睡眠时间变化无关，可能会降低设备的利用率。

为了清楚地理解本发明，以下对本发明中所使用的术语进行解释：

单根输入输出虚拟化标准(SR-IOV，Single Root I/O Virtualization)： 互连外围设备专业组(PCI-SIG,Peripheral Component Interconnect  Special Interest Group)公布的设备虚拟化标准，遵循该标准的设备具备 单根输入输出虚拟化功能，可以让物理设备成为共享设备。

外设互联标准(PCI,Peripheral Component Interconnect)：一种连接电 子计算机主板和外部设备的总线标准。

高速外设部件互连标准(PCI Express,简称PCI-E)：是电脑总线外设互联 标准的一种，它沿用了现有的外设互联标准编程概念及通讯标准，但基于更 快的串行通信系统。

物理功能(PF，Physical Function)：在高速外设部件互连标准中，物理 设备(Physical Device)也叫做物理功能；本发明指支持单根输入输出虚拟 化标准的物理设备。

虚拟功能(VF，Virtual Function也称为虚拟设备)：物理功能遵循单根 输入输出虚拟化标准创建虚拟功能，并共享一个或者多个物理资源，虚拟机 可以直接使用虚拟功能。

虚拟机(VM，Virtual Machine)：指通过软件模拟的、具有完整硬件系 统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

虚拟机监控器(VMM，Virtual Machine Monitor也称为Hypervisor)： 一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,可允许多个操作 系统和应用软件共享硬件。

设备直接分配：虚拟机监控器直接分配设备给虚拟机，虚拟机内的设备 驱动程序可直接访问设备，只需要经过少量虚拟机监控器的管理。

泛虚拟化(Paravirtualization)：一种向虚拟机提供与底层硬件类似但 不相同的软件接口技术。