针对虚拟化实施一致性加速器功能隔离制造技术

提供一种方法、系统和计算机程序产品，其用于在计算机系统中的输入/输出(IO)适配器中针对虚拟化实施一致性加速器功能隔离。一致性加速器提供加速器功能单元(AFU)，每个AFU适于独立于其他AFU进行操作，以执行能够在处理器上的应用软件内被实施的计算任务。AFU能够访问绑定到应用软件的系统存储器，并且适于制作AFU中的AFU存储器‑高速缓存内的那个存储器的副本。作为这个存储器一致性域的一部分，AFU存储器‑高速缓存和处理器存储器‑高速缓存中的每一个适于知晓共同在任一高速缓存中的数据的变化以及其相应高速缓存包含了副本的存储器中变化了的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术概括地涉及数据处理领域，尤其涉及一种用于针对在计算机系统中的输入/输出（IO）适配器中的虚拟化实施一致性（coherent）加速器功能隔离的方法、系统和计算机程序产品。
技术介绍
一致性加速器可以在单个操作系统映像的范围内被使用——无论该操作系统（OS）是被逻辑分区的服务器上的多个操作系统之一或是未分区系统的唯一操作系统。然而，所期望的是，使得一致性加速器能够跨越被逻辑分区的系统上的多个操作系统映像而被虚拟化或共享。实现共享的基本要求是：外围组件快速互连（PCIE或PCI-Express）事务——例如包括直接存储器存取（DMA）、消息信号中断、存储器映射的输入/输出（IO）和错误事件——在OS映像和加速器功能之间被隔离。PCI-Express（PCIE）通过使用单根输入输出虚拟化（SRIOV）实现对PCIE设备的子功能进行虚拟化。单根输入/输出（IO）虚拟化（SRIOV）是PCI标准，其提供一种为PCI-Express（PCIE）产业内的输入/输出（I/O）虚拟化构建块的适配器技术。SRIOV架构将资源封装在虚拟功能（VF）后的PCI-Express输入输出适配器内，虚拟功能在许多方面操作为常规的PCI-Express设备。通过使用转换表，来完成VF彼此之间以及VF与各自被分配了VF的那些操作系统映像之外的操作系统映像之间的隔离，该转换表比如将处理器指令地址转换成PCI-Express存储器地址的硬件页表，或者将PCI-Express设备存储器读/写地址转换成系统存储器地址的存储器映射的输入/输出（MMIO）和DMA转换表。通过使用传统的PCI或SRIOV设备，MMIO和DMA域与具有总线/设备/功能（请求者ID或RID）关联的PCI功能相关联。另外，通过将特别的一组MSI矢量授权给特别的MSI或DMA地址的操作系统（OS）或管理程序，DMA转换可以包括消息信号中断（MSI）、（DMA写）隔离。例如，IBMPOWER系统输入输出（IO）设备架构、用于PCI-Express的（IODA）以及InterVT-D架构例示了这些技术。IBMPOWER系统IODA提供了一种方法，其通过使用POWERPCI-Express根复合体或PCI-Express主机桥（PHB）内的表和RID，将MMIO、DMA和MSI地址与RID相关联，以帮助将涉及PCI-Express总线上的MMIO、DMA或MSI事务的错误与特别的PCI-Express功能隔离开来。在本领域内应当理解，PCI主机桥（PHB）是PCI根复合体内的元件，并且在特殊设计中可以整个是根复合体的实例。然而，SRIOV的若干方面复杂化了一致性加速器功能的设计，或者可能与加速器操作不兼容。例如，处理器内的单元与加速器通信，以同步可能共同地保存在加速器自身中的存储器高速缓存线的状态。虽然此通信可以使用PCI-Express存储器读/写事务，以传递高速缓存线更新或是从加速器取回已改变的高速缓存线，但是使用PCI-Express存储器读/写事务对高速缓存线的参考可以根据系统存储器被构建，而不具有将这些与SRIOV类型的虚拟功能（VF）直接相关的能力。存在对这样一种有效的方法和装置的需求，期望在无需使用诸如SRIOV之类的其他PCI-Express虚拟机制的情况下，该方法和装置实现针对虚拟化的一致性加速器功能隔离比如以实现在PCI-Express事务级的错误、MMIO、DMA、MSI的隔离。存在如下需求：期望在不引入额外且不必要的SRIOV的概念的情况下，降低处理器和加速器的设计复杂度以使得它们中的任一个能使用简单的PCI-Express存储器读/写事务。
技术实现思路
本专利技术的主要方面是提供一种用于针对虚拟化实施一致性加速器功能隔离的方法、系统和计算机程序产品。本专利技术的其他重要方面是提供这样的方法、系统和计算机程序产品，而基本没有负面影响并且克服了现有技术布局的许多缺点。简言之，提供了用于在计算机系统中的输入/输出（IO）适配器中针对虚拟化实施一致性加速器功能隔离的方法、系统和计算机程序产品。一致性加速器提供加速器功能单元（AFU），每个AFU适于独立于其他AFU进行操作，以执行可以在处理器上的应用软件内实施的计算任务。AFU能够访问绑定到该应用软件的系统存储器，并且适于制作AFU中的AFU存储器-高速缓存内的该存储器的副本。作为这个存储器一致性域的一部分，AFU存储器-高速缓存和处理器存储器-高速缓存中的每一个都适于知晓通常在AFU的存储器-高速缓存或处理器的存储器-高速缓存中的数据变化、以及在其相应高速缓存包含有副本的存储器中变化的数据。根据本专利技术的特征，为了保持AFU存储器-高速缓存和处理器存储器-高速缓存之间的同步，处理器和加速器将变化传递到各个存储器区域，例如表示为高速缓存线。根据本专利技术的特征，处理器和加速器对简单的PCI-Express存储器读/写事务的使用在使用PCI-Express互连时被实现，处理器和加速器的设计复杂度有利地被降低，且无需额外且不必要的SRIOV的概念。一致性加速器使用适配器内的PCI服务层（PSL）端点功能以影响与AFU相关联的PCI事务。根据本专利技术的特征，支持PCI-Express接口的管理程序适配器驱动器将每个AFU与PCI主机桥（PHB）隔离设施相关联。根据本专利技术的特征，当使用每个AFU与处理器和存储器之间的PCI-Express互连时，处理器和AFU使用PCI-Express存储器读/写操作。AFU与PCI-Express请求者ID（RID）相关联，以用于在影响AFUDMA的往来于系统存储器的PCI-Express存储器读/写操作期间识别该AFU。为了将处理器MMIO地址与AFU的PHB相关联的目的，AFU与RID相关联。根据本专利技术的特征，通过使用系统存储器、AFU或其组合内的命令/响应队列，执行任务的请求和完成该任务的结果在操作系统（OS）内运行的应用和AFU之间交换。个体AFU响应或者发起PCI-Express存储器循环，并且加速器适配器PSL执行对应于那些存储器读/写操作的PCI-Express事务。根据本专利技术的特征，在操作系统内，AFU被组织并且可选地以它们与PCI-Express总线或功能完全不关联的方式被操作系统（OS）操作为特别类型的存储器映射的AFU设备。根据本专利技术的特征，PCI-ExpressPHB可选地被用来将存储器映射的输入输出（MMIO）、直接存储器存取（DMA）、消息信号中断（MSI）地址范围与PCI-ExpressRID（相关的标识符）相关联，从而将这些地址范围与未被配置且在PCI-Express总线上操作为端点功能的个体加速器功能单元（AFU）相关联。根据本专利技术的特征，管理程序或者作为整体支持PCI-Express总线并且管理一致性加速器的其他系统配置与管理软件或固件，检测并恢复涉及PSL或AFU的错误，而无需终止任一OS来修复其相应的AFU的操作，且AFU共享PCI-Express总线上的共同PSL端点功能。根据本专利技术的特征，支持PCI-Express总线的管理程序或其他系统配置与管理软件或固件将AFU与PHB隔离设施相关联。附图说明可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在计算机系统中的输入/输出(IO)适配器中针对虚拟化实施一致性加速器功能隔离的方法，所述计算机系统包括处理器；和管理与硬件I/O适配器相关联的功能的管理程序；所述方法包括：向所述I/O适配器提供一致性加速器，所述一致性加速器包括提供可分区端点(PE)功能的接口服务层和多个加速器功能单元(AFU)；使每个AFU能够独立于其他AFU进行操作以执行计算任务；使每个AFU能够访问绑定到应用的系统存储器，并且能够在所述AFU内制作绑定到所述应用的所述系统存储器的一个或多个副本；使每个AFU能够保持AFU存储器‑高速缓存和处理器存储器‑高速缓存之间的同步。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.05 US 14/269,3381.一种用于在计算机系统中的输入/输出(IO)适配器中针对虚拟化实施一致性加速器功能隔离的方法，所述计算机系统包括处理器；和管理与硬件I/O适配器相关联的功能的管理程序；所述方法包括：向所述I/O适配器提供一致性加速器，所述一致性加速器包括提供可分区端点(PE)功能的接口服务层和多个加速器功能单元(AFU)；使每个AFU能够独立于其他AFU进行操作以执行计算任务；使每个AFU能够访问绑定到应用的系统存储器，并且能够在所述AFU内制作绑定到所述应用的所述系统存储器的一个或多个副本；使每个AFU能够保持AFU存储器-高速缓存和处理器存储器-高速缓存之间的同步。2.根据权利要求1所述的方法，包括：提供用于一致性加速器PE(可分区端点)支持的外围组件互连(PCI)主机桥(PHB)，所述PCI主机桥(PHB)将所述AFU和处理器和存储器相互连接。3.根据权利要求2所述的方法，包括：提供包括在所述PCI主机桥(PHB)内的适配器PE、AFUPE和隔离设施。4.根据权利要求3所述的方法，包括：提供包括在所述PCI主机桥(PHB)内的所述适配器PE、多个所述AFUPE和隔离设施。5.根据权利要求4所述的方法，包括：将所述多个加速器功能单元(AFU)中的每一个AFU与相应的PCI-Express请求者ID(RID)相关联。6.根据权利要求5所述的方法，包括：在所述处理器和每个所述AFU之间使用PCI-Express存储器读/写操作，所述相应的PCI-Express请求者ID(RID)在所述PCI-Express存储器读/写操作期间识别所述相应的AFU。7.根据权利要求1所述的方法，包括：使用在系统存储器和所述AFU之一内或者在所述系统存储器和所述AFU二者内的命令/响应队列，来在操作系统(OS)内运行的应用和所述AFU之间交换执行任务的请求和完成所述任务的结果。8.根据权利要求1所述的方法，包括：提供用于管理与所述硬件I/O适配器相关联的功能的管理程序，支持PCI-Express接口的所述管理程序将AFU与外围组件互连(PCI)主机桥(PHB)隔离设施相关联。9.根据权利要求8所述的方法，包括：所述管理程序检测并恢复涉及所述接口服务层或AFU的错误，而无需终止任何操作系统(OS)以修复相应的AFU的操作。10.根据权利要求9所述的方法，包括：所述AFU共享所述接口服务层的共同PCIE服务层(PSL)端点功能。11.根据权利要求1所述的方法，包括：使个体所述AFU能够操作为PCI-Express端点功能，以及使用PCI-Express根端口来将存储器映射的IO(MMIO)、直接存储器存取(DMA)、消息信号中断(MSI)地址范围与PCI-ExpressRID(相关标识符)相关联，从而将地址范围与个体所述加速器功能单元(AFU)相关联。12.一种在输入/输出(IO)适配器中用于针...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·希姆克，G·诺德斯特罗姆，J·P·亚罗尤，S·科塔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US