[发明专利]在虚拟化环境中动态分配物理存储设备资源的机制

说明书

公开了一种存储设备。存储设备可以包括用于数据的存储装置和用于来自主机设备上的至少一个虚拟机(VM)的请求的至少一个输入/输出(I/O)队列。存储设备可以支持I/O队列创建命令，以请求为VM分配I/O队列。I/O队列创建命令可以包括要与I/O队列相关联的逻辑块地址(LBA)的范围的LBA范围属性。存储设备可以将LBA的范围映射到存储装置中的物理块地址(PBA)的范围。

相关申请数据

本申请要求于2018年3月13日提交的美国临时专利申请序列号62/642,596的权益，该申请出于所有目的通过引用并入本文。

本申请与2018年4月20日提交的、现处于待决状态的美国专利申请序列号15/959,108相关，该申请出于所有目的在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明构思一般涉及存储设备，更具体地，涉及支持由可能彼此隔离的虚拟机对存储设备的访问。

背景技术

单根输入/输出虚拟化(Single Root Input/Output Virtualization，SR-IOV)是一种规范支持的接口机制，该机制允许单个物理外围组件互连快速(PeripheralComponent Interconnect Express，PCIe)设备呈现为多个分离的(separate)物理PCIe设备。出于性能和可管理性原因，SR-IOV有助于共享和隔离PCIe资源，同时促进互操作性。

SR-IOV已经存在了十年用于网络适配器。最近，SR-IOV已经开始包括存储装置(storage)。中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)处理已经提供了资源隔离，这有助于通过管理程序(hypervisor)作为主设备和虚拟机(Virtual Machine，VM)作为辅助设备的快速虚拟化采用。使用SR-IOV，网络和存储设备会暴露物理功能设备(PhysicalFunction，PF)和虚拟功能设备(Virtual Function，VF)。这些共同地提供设备隔离，足以将物理服务器转变为多个虚拟服务器，这样全部应用都可以各自在它们自己的隔离的空间中运行。

尽管计算处理、网络和存储装置构成了三个虚拟化支柱，但存储设备和存储设备供应商在符合SR-IOV方面仍然滞后。这个事实可能是因为，与网络化(networking)不同，存储装置定义了由一定范围的逻辑块地址(Logical Block Address，LBA)引用的数据地址空间。这个LBA范围只能被细分为有限数量的单元。此外，存储设备需要物理硬件门来支持额外的VF，因为VF是直接暴露于VM的外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)空间的硬件功能。将SR-IOV添加到存储/网络设备会增加其门数量和芯片大小，并消耗更多功率。

SR-IOV解决了硬件隔离问题，同时提供了裸机(bare-metal)性能，因为与超虚拟化(para-virtualized)设备不同，I/O不必通过管理程序。非易失性存储器快速(Non-Volatile Memory Express，NVMe)存储设备是最新采用SR-IOV的。但是对于存储装置，可能还有其他机制为多个VM提供隔离的访问。

仍然需要一种方法来提供类似SR-IOV所提供的功能，但没有SR-IOV强加的硬件要求和限制。

发明内容

本公开的一方面提供一种用于在虚拟化环境中动态分配物理存储设备资源的存储设备，包括：用于数据的存储装置；以及至少一个输入/输出(I/O)队列，用于来自主机设备上的至少一个虚拟机(VM)的请求，其中所述存储设备支持I/O队列创建命令，以请求为所述至少一个VM的VM分配所述至少一个I/O队列的I/O队列，所述I/O队列创建命令包括要与所述I/O队列相关联的逻辑块地址(LBA)的范围的LBA范围属性，并且，其中所述存储设备将LBA的范围映射到所述用于数据的存储装置中的物理块地址(PBA)的范围。