硬件辅助的虚拟交换机制造技术

公开了一种用于在主机上提供硬件辅助的虚拟交换机的计算装置，包括：硬件虚拟交换机(vSwitch)电路；以及硬件虚拟主机(vHost)电路，该vHost电路具有特定于该硬件vSwitch并且被配置为提供vHost数据平面的接口驱动程序以：提供多个硬件队列，以将硬件vSwitch通信地耦合到客体虚拟功能(VF)；并且向客体VF的虚拟网络驱动程序呈现与软件网络接口向后兼容的接口。接口。接口。

【技术实现步骤摘要】
硬件辅助的虚拟交换机
[0001]本申请是2017年10月24日提交的申请号为201780095188.4的同名专利申请的分案申请。


[0002]本公开总体上涉及云计算的领域，并且更具体地但非排他地涉及用于硬件辅助的虚拟交换机的系统和方法。

技术介绍

[0003]在某些现代数据中心中，设备或装置的功能可能不依赖于特定的固定硬件配置。而是，在某些情况下，处理、存储器、存储装置和加速器功能可以从不同的位置聚合，以形成虚拟的“复合节点”。当代网络可以包括托管大量通用硬件服务器设备的数据中心，这些通用硬件服务器设备例如包含在服务器机架中，并且由管理程序进行控制。每个硬件设备可以运行虚拟设备的一个或多个实例，例如，工作负载服务器或虚拟桌面。
附图说明
[0004]当结合附图阅读时，根据以下详细描述最好地理解本公开。要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征不一定按比例绘制，并且仅用于说明目的。在显式或隐式示出比例的情况下，仅提供一个说明性示例。在其他实施例中，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。
[0005]图1是根据本说明书的一个或多个示例的具有网络连通性的数据中心的选定的组件的框图。
[0006]图2是根据本说明书的一个或多个示例的最终用户计算设备的选定的组件的框图。
[0007]图3是根据本说明书的一个或多个示例的软件定义的网络(SDN)的框图。
[0008]图4是根据本说明书的一个或多个示例的网络功能虚拟化(NFV)架构的框图。
[0009]图5是根据本说明书的一个或多个示例的经虚拟化的网络功能基础设施(VNFI)的框图。
[0010]图6示出了根据本说明书的一个或多个示例的VNFI。
[0011]图7是根据本说明书的一个或多个示例的虚拟机(VM)迁移的框图。
[0012]图8是示出根据本说明书的一个或多个示例的客体(guest)发送操作的信号流程图。
[0013]图9是示出根据本说明书的一个或多个示例的实时迁移事件的信号流程图。
[0014]图10示出了根据本说明书的一个或多个示例的VNFI。
具体实施方式
[0015]以下公开内容提供了用于实现本公开的不同特征的许多不同的实施例或示例。下
面描述了组件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些仅为示例并且不旨在是限制性的。此外，本公开可以在各个示例中重复附图标记和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。不同的实施例可以具有不同的优点，并且任何实施例都不一定要求有特定的优点。
[0016]当代计算平台(例如，由提供的硬件平台或类似的硬件平台)可以包括监视设备性能并且做出有关资源供应的决策的能力。例如，在例如可以由云服务提供商(CSP)提供的大型数据中心中，硬件平台可以包括具有计算资源(例如，处理器、存储器、存储池、加速器和其他类似资源)的机架安装式服务器。如本文所使用的，“云计算”包括实现对数据、资源和/或技术的普遍(通常是世界范围的)访问的网络连接的计算资源和技术。通常，云资源的特征在于很大的灵活性，以根据当前的工作负载和需求动态地指派资源。这可以例如经由虚拟化来实现，其中经由软件抽象层和/或容器化将诸如硬件、存储装置和网络之类的资源提供给虚拟机(VM)，其中在彼此分离但共享基础操作系统、存储器和驱动程序资源的“容器”中提供网络功能的实例。
[0017]在现代数据中心中，并且特别是在CSP的上下文中，数据路径通常是高度优化的。由于数据中心可能包括彼此分离并且由高速结构连接的硬件设备，因此确保结构可以以与其中所有硬件都可以并置的老式整体式服务器设备上的本地互连类似或比其更快的速度操作通常是必要的。
[0018]例如，CSP可以向其客户提供许多虚拟机，并且CSP的业务模型可以包括向其最终用户出售中央处理单元(CPU)核心、CPU核心时间、存储器、网络带宽、存储装置以及这些组件之间的带宽和互操作性的定义的服务水平协议。客户端可以在这些硬件资源上运行应用以提供其自己的网络服务，就像这些应用在维护其自己单独的服务器生态系统一样。这些应用可以在各种虚拟机上运行的服务链中链接在一起作为服务器云的“租户”的一部分。
[0019]客户运行的各种VM可以全部经由虚拟交换机(vSwitch)互连，在现有的仅软件系统中，该虚拟交换机可以包括在主机上运行的应用。取决于指派给应用的工作负载，应用本身可以使用在1个到8个之间的任何数量的核心，这表示每个物理服务器的这些1个到8个核心不再可以出售给最终用户。这些核心仅作为开销被消耗。
[0020]为了减少vSwitch消耗的计算核心的开销，可以以硬件提供vSwitch。例如，用于在物理交换机中将使用的网络接口卡(NIC)的现有硬件驱动程序可以集成到机架安装式服务器中。然而，该芯片不是物理地耦合到物理以太网交换机，而是被简单地编程以提供服务器上的VM上存在的虚拟端口之间的交换。尽管使用仅硬件vSwitch确实可以消除消耗一个或多个核心来提供软件vSwitch的需要，但这通常是以灵活性为代价的。在仅硬件vSwitch的主机上运行的虚拟机可能需要针对该硬件加载适当的驱动程序，这类似于使用硬件网络卡的独立服务器上的操作系统内核将需要针对该网络卡的驱动程序。这抑制了在不同平台之间实时迁移VM的能力。例如，可以将在具有这种仅硬件vSwitch的系统上运行的VM实时迁移到具有相同硬件vSwitch的相同硬件平台上，但是将该VM迁移到具有不同的仅硬件vSwitch的硬件平台将要求(至少)重新加载驱动程序并且更新配置，甚至可能要求重新引导服务器装置。将VM从提供仅硬件vSwitch的硬件平台迁移到仅提供软件vSwitch的平台可能甚至更加困难，并且甚至要求对配置更多的更改。
[0021]本说明书描述了用于提供硬件辅助的vSwitch的系统和方法，该硬件辅助的
vSwitch通过将某些操作抽象到vHost网络驱动程序中来实现硬件vSwitch的益处，该vHost网络驱动程序可以与仅软件vSwitch向后兼容，并且还可以利用各种硬件vSwitch，而无论其特定身份如何。
[0022]例如，某些现有解决方案使用单根输入/输出虚拟化(SR
‑
IOV)将vSwitch硬件直接连接到客体VM或容器中。使用“虚拟功能(VF)直通”客体被给予SR
‑
IOV虚拟功能(VF)。如上面所描述的，SR
‑
IOV要求客体中的硬件特定的驱动程序在直通设备上运行，并且其仅基于介质访问控制(MAC)地址将客体之间的分组转发到第2层语义的能力被限制。VF直通破坏了实时迁移的能力。
[0023]在某些情况下，可以提供利用SR
‑
IOV和硬件vSwitch来替代SR
‑
IOV的第2层转发的解决方案。该方法可以称为“vSwitch控制的SR
‑
IOV”。在该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用服务器系统硬件实现的方法，所述服务器系统硬件与网络功能相关联地使用，所述网络功能至少部分地与经虚拟化的网络功能相关联，所述服务器系统硬件用于与关联于Openstack的网络功能虚拟化(NFV)编排相关联地使用，所述服务器系统硬件包括硬件平台，所述硬件平台用于执行用于提供虚拟网络功能的虚拟机实例，所述方法包括：提供用于在所述虚拟机实例之间转发业务的至少一个经虚拟化的分布式交换机，所述至少一个经虚拟化的分布式交换机用于在所述硬件平台中分布；以及将与所述服务器系统硬件相关联的资源动态地分配给至少一个网络功能相关的实例，所述至少一个网络功能相关的实例用于提供所述虚拟网络功能中的至少一个虚拟网络功能，所述资源能够被配置为在多个地理位置之间分布；其中：至少一个经虚拟化的分布式交换机能够被配置为与数据平面开发套件(DPDK)轮询模式驱动程序(PMD)一起使用；所述服务器系统硬件能够被配置为包括至少一个加速器；所述虚拟网络功能中的所述至少一个虚拟网络功能能够被配置为至少部分地与电信网络功能虚拟化基础设施相关联；所述虚拟网络功能中的所述至少一个虚拟网络功能能够被配置为至少部分地实现会话边界控制器；所述虚拟网络功能中的至少另一个虚拟网络功能能够被配置为至少部分地实现以下各项中的一个或多个：防火墙；路由器；网络地址转换；和/或负载平衡；以及所述关联于Openstack的NFV编排用于经由至少一个容器来实现。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述服务器系统硬件用于与至少一个交换和/或路由结构一起使用；以及所述至少一个交换和/或路由结构能够被配置用于(1)去往和来自至少一个广域网和/或(2)在数据中心中的网络业务通信。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述虚拟网络功能中的至少特定的虚拟网络功能能够被配置为提供至少一个服务链。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：执行至少部分地与所述虚拟机实例中的至少一个虚拟机实例相关联的至少一个实时迁移操作；以及由所述服务器系统硬件执行至少一个管理程序，所述至少一个管理程序用于执行所述虚拟机实例。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中：所述服务器系统硬件被包括在机架服务器中；所述机架服务器被包括在数据中心中；以及所述数据中心与至少一个广域网相关联地使用。
6.至少一个存储指令的机器可读存储器，所述指令在由至少一个机器执行时，使得服务器系统硬件被配置用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。7.一种服务器系统硬件，当所述服务器系统硬件进行操作时，所述服务器系统硬件与网络功能相关联地使用，所述网络功能至少部分地与经虚拟化的网络功能相关联，所述服务器系统硬件用于与关联于Openstack的网络功能虚拟化(NFV)编排相关联地使用，所述服务器系统硬件包括：硬件平台，所述硬件平台用于执行用于提供虚拟网络功能的虚拟机实例；要被提供的至少一个经虚拟化的分布式交换机，当所述服务器系统硬件进行所述操作时，所述至少一个经虚拟化的分布式交换机用于在所述虚拟机实例之间转发业务，所述至少一个经虚拟化的分布式交换机用于在所述硬件平台中分布；以及要被动态地分配给至少一个网络功能相关的实例的资源，所述至少一个网络功能相关的实例用于提供所述虚拟网络功能中的至少一个虚拟网络功...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：