[发明专利]将虚拟机流卸载至物理队列

说明书

本发明涉及用于将虚拟机流卸载到物理队列的方法、系统和计算机程序产品。计算机系统执行一个或多个虚拟机，并用管理虚拟机的网络话务的一个或多个规则来对物理网络设备进行编程。该计算机系统还将网络设备编程为使用这些规则来管理网络话务。具体地，网络设备被编程为确定可用于处理虚拟机的网络流的一个或多个物理队列在该网络设备处的可用性。网络设备还被配置成标识虚拟机的网络流，包括标识每一网络流的特性。网络设备还被配置成基于网络流的特性并基于规则来将网络流中的一个或多个分配给物理队列中的至少一个。

背景

1.背景和相关技术

计算机系统及相关技术影响社会的许多方面。的确，计算机系统处理信息的能力已转变了人们生活和工作的方式。现在，计算机系统通常执行在计算机系统出现以前手动执行的许多任务(例如，文字处理、日程安排、帐目管理等)。最近，计算机系统彼此耦合并耦合到其他电子设备以形成计算机系统及其他电子设备可在其上传输电子数据的有线和无线计算机网络。因此，许多计算任务的执行分布在多个不同的计算机系统和/或多个不同的计算环境中。

一些计算机系统被配置成提供用于托管(host)一个或多个虚拟机的虚拟化环境。例如，并行虚拟化执行环境包括管理程序(hypervisor)。管理程序提供父分区(有时被称为主机)及一个或多个子分区。父分区与物理硬件通信并管理物理硬件，并被配置成运行主操作系统并管理虚拟栈。每个子分区被配置成运行相应的客操作系统的“虚拟机”。

虚拟化中的常见场景涉及管理在虚拟化主机计算机系统处执行的虚拟机间的网络分组，以及管理在这些虚拟机以及在主机计算机系统远程的计算机系统之间流动的网络分组。如此，主操作系统处的虚拟栈可包括联网虚拟栈，从而包括虚拟交换机。虚拟交换机被配置成截取、检查以及操纵在与各虚拟机的连接中通信的网络分组。然而，这样做可能是低效的，因为这导致主操作系统和客操作系统之间的频繁而昂贵(例如，在CPU使用方面)的上下文切换，并可在网络通信中引入等待时间。

虚拟化的最近发展包括单根(single-root)I/O虚拟化(SRIOV)。SRIOV是外围组件互连快速(PCIe)总线体系结构的扩展，其使PCIe设备能够直接与子分区通信。如此，SRIOV使得PCIe设备能够通过管理程序将其自身暴露于子分区/虚拟机。例如，遵循SRIOV的物理网络接口卡(NIC)或交换机可向父分区呈现一物理功能并向相应的子分区呈现一个或多个虚拟功能。主操作系统随后可包括与物理功能通信的物理功能驱动程序，且每个客操作系统可执行与相应的虚拟功能通信的虚拟功能驱动程序。物理NIC随后可直接与客操作系统传递网络分组(绕过主操作系统)，这可以大大改善网络性能。

尽管SRIOV带来了优点，然而在虚拟化环境中的网络分组处理领域中仍存在某些低效。

简要概述

本发明涉及用于将虚拟机网络流卸载到网络硬件的物理队列的方法、系统和计算机程序产品。由此，本发明的各实施例可使得虚拟机网络话务能够在虚拟机和物理硬件之间直接传递，从而绕过父分区并避免与通过父分区来路由网络话务相关联的低效率。具体地，本发明的各实施例包括配置物理网络硬件以将来自虚拟机的网络流分配到物理网络硬件处的物理队列，并且潜在地将与物理网络硬件处存在的物理队列的数目相比更多的网络流分配到物理队列。

在一些实施例中，用于管理网络话务的方法包括计算机系统执行一个或多个虚拟机。该方法还包括计算机系统用被物理网络设备用来管理虚拟机的网络话务的一个或多个规则来对该物理网络设备进行编程。尤其地，物理网络设备被编程为确定一个或多个物理队列在物理网络设备处的可用性。物理队列可用于处理虚拟机的网络流。物理网络设备还被编程为标识虚拟机的多个网络流，包括标识这些网络流中的每一个的特性。物理网络设备还被编程为基于网络流的特性并基于这些规则将多个网络流中的一个或多个分配给物理队列中的至少一个。