用于动态高速缓存共享的系统、方法和计算机可读介质技术方案

本发明专利技术涉及用于动态高速缓存共享的系统、方法和计算机可读介质。在客户虚拟机内的O/S内核层、驱动器层和应用层中实现的高速缓存控制器将高速缓存存储区动态分配给虚拟机，以改善对虚拟机的不断变化的需求的响应性。以多个逻辑装置的形式提供单个高速缓存装置或者一群高速缓存装置，并暴露给资源分配器。核心缓存算法在客户虚拟机中执行。当在虚拟机监视器的管理下，增加新的虚拟机时，促使现有虚拟机放弃分配的供相应的现有虚拟机使用的高速缓存存储区的一部分。放弃的高速缓存被分配给新的虚拟机。类似地，如果虚拟机被关闭或者被迁移到新的主机系统，那么分配给该虚拟机的高速缓存容量在由虚拟机监视器管理的剩余的虚拟机之间被重新分配。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于动态高速缓存共享的系统、方法和计算机可读介质。在客户虚拟机内的O/S内核层、驱动器层和应用层中实现的高速缓存控制器将高速缓存存储区动态分配给虚拟机，以改善对虚拟机的不断变化的需求的响应性。以多个逻辑装置的形式提供单个高速缓存装置或者一群高速缓存装置，并暴露给资源分配器。核心缓存算法在客户虚拟机中执行。当在虚拟机监视器的管理下，增加新的虚拟机时，促使现有虚拟机放弃分配的供相应的现有虚拟机使用的高速缓存存储区的一部分。放弃的高速缓存被分配给新的虚拟机。类似地，如果虚拟机被关闭或者被迁移到新的主机系统，那么分配给该虚拟机的高速缓存容量在由虚拟机监视器管理的剩余的虚拟机之间被重新分配。【专利说明】用于动态高速缓存共享的系统、方法和计算机可读介质
本专利技术涉及数据存储系统，更具体地，涉及采用基于闪存的数据高速缓存的数据存储系统。
技术介绍
随着多核处理器和输入-输出(I/O)互连带来的技术进步，当今服务器的执行应用程序的能力正在快速增长。然而，支持服务器的传统数据存储装置，比如硬盘驱动器的I/O速度并未按与I/O互连和多核处理器相同的速率增大。从而，对传统的数据存储装置的I/o操作已成为限制应用性能的瓶颈。换句话说，在服务器上运行的应用不能充分利用可获得的计算速度和数据传输能力。 一些常规的计算系统采用非易失性存储器作为较慢的数据存储装置(例如，磁盘存储介质、光盘存储介质或者可通过网络访问的一个或多个数据存储装置)的块级或文件级存储替代物，以改善计算系统和/或由计算系统执行的应用的性能。在这方面，由于与往来于较慢的存储装置相比，对于某些非易失性存储器(为简单起见，下面称为“高速缓存装置”)，可以明显较快地进行输入/输出(I/o)操作，因此，高速缓存装置的使用提供显著提高I/o操作的速率的机会。 使用了基于企业级固态磁盘(SSD)和高速外设互联标准(PCIe)的机载固态存储，力图通过提供极优的I/o数据速率性能来解决I/O瓶颈。然而，SSD较贵，并且性能改善并不总是证明对于所有长期存储，部署SSD的投资都是正确的。因而，部署SSD，以通过利用SSD作为保存频繁使用的数据的高速缓存来提高服务器的性能。 虚拟化解决方案的最新进展使数据中心能够在多个仿真机之间合并和共享硬件资源。即，单个服务器能够提供对客户端用户来说表现为专用服务器平台的事物中的共享资源。这些允许网络的虚拟化解决方案的普及对I/o性能提出了额外的压力。例如，易于预测一些应用将在一天的特定时间被使用和接收更多的I/O请求。然而，在许多客户端访问特定硬件平台的情况下，当多个客户端I/o请求在特定时刻到达服务器时，有时不能预测应用性能命中。通过将频繁访问的“热”数据从长期存储装置转移到与服务器耦接的SSD，虚拟化环境中的服务器方缓存能够显著加速应用性能。 在虚拟化环境中实现服务器方缓存的挑战是如何在多个客户机之间共享在单个基于SSD/PCIe的高速缓存装置中可用的高速缓存存储区。通过将虚拟机的文件系统从一个存储系统转移到另一个存储系统，使虚拟机能够被迁移到新的硬件平台的虚拟化特征(例如，vMotion)，和使支持到x86处理器指令集的64位扩展的机器上的平台虚拟化成为可能的服务器虚拟化要求服务器方缓存需要是动态的，以容纳迁入或迁出物理机的各个虚拟服务器。
技术实现思路
用于动态管理高速缓存存储区，以便改善对虚拟机的不断变化的需求的响应性的系统和方法的实施例以多个逻辑装置的形式，提供单个高速缓存装置或者一群高速缓存装置，并向虚拟机监视器暴露所述单个高速缓存装置或者一群高速缓存装置。核心缓存算法在客户虚拟机中执行。当在虚拟机监视器的管理下，添加新的虚拟机时，促使现有虚拟机放弃分配的供相应的现有虚拟机使用的高速缓存存储区的一部分。放弃的高速缓存被分配给新的虚拟机。类似地，如果虚拟机被关闭或者被迁移到新的主机系统，那么分配给该虚拟机的高速缓存容量在由虚拟机监视器管理的剩余虚拟机之间被重新分配。 在例证实施例中，公开一种适合于动态管理由一群一个或多个基于闪存的装置和管理一组虚拟机的主计算机系统支持的高速缓存存储区的高速缓存资源管理系统。系统包括高速缓存资源管理器、虚拟机管理器、插件和驱动器。高速缓存资源管理器是在主计算机系统上运行的应用。高速缓存资源管理器配置有按照主计算系统支持的虚拟机的数目，分配可用的高速缓存存储容量的标识部分(例如，区间)的倍数的一个或多个策略。虚拟机管理器集成在运行于主计算机系统上的Ο/s的内核中。虚拟机管理器布置有高速缓存资源分配器和基于闪存的高速缓存装置驱动器。高速缓存资源分配器要求一群基于闪存的高速缓存装置，向每个虚拟机分配逻辑驱动器，并标识由一群基于闪存的装置提供的可用高速缓存存储容量的一部分。插件与虚拟基础架构客户端通信，向至少一个基于闪存的高速缓存装置提供虚拟机、虚拟机管理器和客户虚拟机角度的上下文。每个虚拟机可用的驱动器使能够实现与一群基于闪存的高速缓存装置的通信，好像该虚拟机在与专用存储装置通信似的。 在另一个例证实施例中，公开一种管理由一群一个或多个基于闪存的装置和管理一组虚拟机的主计算机系统支持的高速缓存存储区的方法。所述方法包括以下步骤:向虚拟机管理器提供高速缓存资源管理器应用，高速缓存资源管理器利用按照主计算系统支持的虚拟机的数目，分配可用的高速缓存存储容量的标识部分的倍数的一个或多个策略，向虚拟机管理器提供高速缓存资源分配器和基于闪存的高速缓存装置驱动器，高速缓存资源分配器要求一群基于闪存的高速缓存装置，向每个虚拟机分配逻辑驱动器，并标识由一群基于闪存的装置提供的可用高速缓存存储容量的一部分，向虚拟基础架构客户端提供插件，插件向至少一个基于闪存的高速缓存装置提供虚拟机、虚拟机管理器和客户上下文，并将驱动器暴露给每个虚拟机，以使虚拟机能够与一群基于闪存的高速缓存装置通信，好像虚拟机在与专用存储装置通信似的。 在另一个例证实施例中，公开一种具有以非临时的形式保存在其上的可执行指令的计算机可读介质，当在主计算机的处理系统上执行时，所述可执行指令指示处理系统协调以下任务。指示高速缓存资源分配器要求耦接到主计算机的高速缓存装置。高速缓存资源管理器被启动，与高速缓存资源分配器通信，以确定可用的高速缓存装置，并扫描主计算机，以确定主计算机支持的数目。一旦标识出虚拟机的数目和可用的高速缓存装置，高速缓存资源管理器就指示高速缓存资源分配器将可用的高速缓存容量分成相同大小的区间，创建逻辑驱动器，并按照高速缓存分配策略，创建区间映射。处理系统还指示高速缓存资源管理器将每个逻辑驱动器映射到相应的虚拟机，并将区间映射与每个逻辑驱动器联系起来。之后，处理系统指示虚拟机将高速缓存装置添加到高速缓存群中。 【专利附图】【附图说明】 图1是图解说明按照本专利技术的例证实施例的主计算机环境的示意图。 图2是图解说明图1的高速缓存群内的高速缓存数据布局的方框图。 图3是图1的动态高速缓存共享系统的体系结构的示意图。 图4是单个高速缓存装置在一组虚拟机之间的分配的示意图。 图5是图解说明准备图3的动态高速缓存共享系统的方法的流程图。 图6是在引入新的虚拟机之后的区间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管理高速缓存存储区的方法,所述高速缓存存储区由一群一个或多个基于闪存的装置和管理一组虚拟机的主计算机系统支持，所述方法包括：向虚拟机管理器提供高速缓存资源管理器应用，高速缓存资源管理器被配置有用于根据由主计算系统支持的虚拟机的数目来分配可用的高速缓存存储容量的标识部分的倍数的一个或多个策略；向虚拟机管理器提供高速缓存资源分配器和基于闪存的高速缓存装置驱动器，高速缓存资源分配器被配置成要求一群基于闪存的高速缓存装置，向每个虚拟机分配逻辑驱动器，并标识由一群基于闪存的装置提供的可用高速缓存存储容量的一部分；向虚拟基础架构客户端提供插件，该插件被配置成向至少一个基于闪存的高速缓存装置提供虚拟机、虚拟机管理器和客户上下文；和将驱动器暴露给每个虚拟机，以使虚拟机能够与一群基于闪存的高速缓存装置通信，好像虚拟机在与专用存储装置通信似的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·凡卡泰纱，S·K·潘达，P·R·玛哈拉纳，L·伯特，
申请(专利权)人：LSI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US