允許分區計算機系統的多個分區使用單個網絡適配器的裝置和方法
2023-10-09 02:10:54 2
專利名稱：允許分區計算機系統的多個分區使用單個網絡適配器的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及管理計算機系統的方法和裝置。更具體地，本發明涉及允許計算機系統的多個分區使用單個網絡適配器的方法和裝置。
背景技術：
當前，許多計算機廠商設計了具有分區能力的計算機系統。將計算機系統分區是將計算機系統的資源(即存儲器設備，處理器等等)劃分成組；於是允許多個作業系統在計算機系統上並行執行。
可能出於各種原因而對計算機系統進行分區。首先，為了整合的目的而進行分區。顯然，通過僅在一個計算機系統上運行先前駐留在不同計算機系統上的多個應用程式而將各種計算機系統整合成一個計算機系統，降低了(i)擁有系統的成本，(ii)系統管理要求和(iii)佔用面積。
其次，為了提供生產環境和測試環境的一致性而進行分區。這又使得更加確信已經成功測試的應用程式將如所期待的那樣執行。
第三，對計算機系統分區可提高硬體利用率。例如，當應用程式的規模不適宜在大量處理器上運行時，在分立的較小分區上運行程序的多個實例可提供更好的吞吐率。
第四，對系統分區可提供應用程式隔離。當應用程式正運行於不同分區時，保證它們不彼此幹擾。於是，當一個分區出現故障時，其它分區不會受到影響。此外，沒有一個應用程式可消耗過多的硬體資源。因此，沒有應用程式會因得不到所需硬體資源而被餓死。
最終，分區提高了資源分配的靈活性，但所有原因並不限於此。對於其資源要求在一時間段內發生改變的工作負載，如果它正運行在一分區上，可對其進行更加容易的管理。也就是說，可以容易地改變分區以滿足工作負載的變化要求。
然而，當前多個分區不能使用單個網絡適配器。這是由於當適配器接收傳入數據時，它不會知道數據被傳送到不同分區中的哪個分區。因此，與網絡交互的每個分區必須具有其自身的專用網絡適配器。
但是，由於某些網絡適配器可能相當昂貴，所以期望提供一種允許多個分區共享一個網絡適配器的方法。
發明內容
本發明提供了允許邏輯分區計算機系統(LPAR)的多個分區使用單個網絡適配器的方法，系統和裝置。每個分區為網絡適配器指派不同的IP位址。在一表中存儲不同的IP位址。該表交叉引用每個IP位址與其分區。當計算機系統接收到一段數據時，檢查該數據以發現與該數據相關的IP位址。一旦完成，查詢所述表以確定將該數據傳遞到多個分區中的哪一個分區。接著將該數據傳遞到該分區。
在所附權利要求書中提出了被認為是本發明的特徵的新穎特性。然而參照下列結合附圖對一個示例性實施例進行的詳細描述可以更好地理解本發明自身，最優使用模式，其它目標和優點，其中圖1的示例性模塊圖說明了根據本發明的分布式數據處理系統。
圖2是根據本發明的伺服器設備的示例性模塊圖。
圖3是根據本發明的客戶機設備的示例性模塊圖。
圖4說明了計算機系統的多個邏輯分區。
圖5描述了具有IP報頭和TCP報頭的一段數據。
圖6描述了本發明使用的、用於允許一網絡適配器將數據傳送到其去往的分區的交叉引用表。
圖7是可以用於本發明的處理的流程圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，具體是參照圖1，其中圖示了可以實現本發明的數據處理系統的網絡。網絡數據處理系統100是其中可以實現本發明的計算機網絡。網絡數據處理系統100包含網絡102，網絡102是被用來在一起連接到網絡數據處理系統100內的各種設備和計算機之間提供通信鏈路的介質。網絡102可以包含諸如電纜，無線通信鏈路或光纜的連接。
在描述的例子中，伺服器104和存儲單元106一起被連接到網絡102。另外，客戶機108、110和112被連接到網絡102。這些客戶機108、110和112可以是例如個人計算機或網絡計算機。在描述的例子中，伺服器104向客戶機108、110和112提供諸如引導文件，作業系統映像和應用程式的數據。客戶機108、110和112是伺服器104的客戶機。網絡數據處理系統100可以包含附加的伺服器、客戶機和其它設備(未示出)。在描述的例子中，網絡數據處理系統100是具有網絡102的網際網路，其表示全世界使用TCP/IP協議族彼此通信的網絡和網關的集合。網際網路的核心是主要節點或主計算機之間的高速數據通信線路組成的幹線，主要節點或主計算機包括數千個路由數據和消息的商業、政府、教育和其它計算機系統。當然，網絡數據處理系統100也可以被實現成若干不同類型的網絡，例如內部網，區域網(LAN)或廣域網(WAN)。圖1僅用於舉例，並且不對本發明產生結構限制。
參照圖2，其中根據本發明的優選實施例描述了數據處理系統的模塊圖，該數據處理系統可以被實現成諸如圖1的伺服器104的伺服器。數據處理系統200可以是對稱多處理器(SMP)系統，包含多個被連接到系統總線206的處理器202和204。可選地，可以使用單處理器系統。存儲器控制器/高速緩存208也被連接到系統總線206，存儲器控制器/高速緩存208提供針對局部存儲器209的接口。I/O總線橋210被連接到系統總線206，並且提供針對I/O總線212的接口。如這裡描述的，可以集成存儲器控制器/高速緩存208和I/O總線橋210。
連接到I/O總線212的外圍部件互連(PCI)總線橋214提供針對PCI局部總線216的接口。若干數據機可以連接到PCI局部總線216。典型的PCI總線實現會支持4個PCI擴展槽或內插式連接器。利用數據機218和通過內插板被連接到PCI局部總線216的網絡適配器220，可以提供針對圖1中網絡計算機108，110和112的通信鏈路。附加PCI總線橋222和224為附加PCI局部總線226和228提供接口，其中從附加PCI局部總線226和228可以支持附加的數據機或網絡適配器。通過這種方式，數據處理系統200允許針對多個網絡計算機機的連接。存儲器映射圖形適配器230和硬碟232也可以直接或間接地連接到所述I/O總線212。
本領域的普通技術人員會理解，圖2中描述的硬體是可以改變的。例如，也可以使用其它諸如光碟驅動器和類似設備的外圍設備補充或取代上述硬體。上述例子並不意味著對本發明有結構性限制。
圖2中描述的數據處理系統可以是例如IBM e-Server pSeries系統，這是位於Armonk，New York的國際商業機器公司的產品，其運行先進交互執行(AIX)作業系統或Linux作業系統。
現在參照圖3，其中描述了可以實現本發明的數據處理系統的模塊圖。數據處理系統300是客戶計算機的例子。數據處理系統300使用外圍部件互連(PCI)局部總線體系結構。儘管這裡描述的例子使用了PCI總線，然而也可以使用其它總線體系結構，例如加速圖形埠(AGP)和工業標準結構(ISA)。處理器302和主存儲器304通過PCI橋308連接到PCI局部總線306。PCI橋308也可以包含處理器302的集成存儲器控制器和高速緩衝存儲器。通過直接部件互連或內插板可以建立針對PCI局部總線306的附加連接。在上述例子中，區域網(LAN)適配器310、SCSI主機總線適配器312和擴充總線接口314通過直接部件連接被連接到PCI局部總線306。相反，音頻適配器316、圖形適配器318和音頻/視頻適配器319通過插入擴展槽的內插板連接到PCI局部總線306。擴展總線接口314提供針對鍵盤和滑鼠適配器320、數據機322和附加存儲器324的連接。小型計算機系統接口(SCSI)主機總線適配器312提供用於硬碟驅動器326，磁帶驅動器328，CD-ROM驅動器330的連接。典型的PCI局部總線實現會支持3個或4個PCI擴展槽或內插式連接器。
作業系統在處理器302上運行，被用來協同圖3的數據處理系統300內的各個部件並且對其提供控制。作業系統可以是商業上可獲得的作業系統，例如微軟公司的Windows 2000。諸如Java的面向對象編程系統可以結合作業系統運行，並且提供從數據處理系統300上執行的Java程序或應用到作業系統的調用。″Java″是Sun Microsystems公司的商標。作業系統，面向對象作業系統和應用或程序的指令位於諸如硬碟驅動器326的存儲設備中，並且可以被載入主存儲器304以便被處理器302執行。
本領域的普通技術人員會理解，可以根據實現來改變圖3中的硬體。可以使用其它內部硬體或外圍設備，例如閃速ROM(或等價的非易失性存儲器)或光碟驅動器等等，以補充或取代圖3中描述的硬體。並且，本發明的處理可以被應用於多處理器數據處理系統。
作為另一個例子，數據處理系統300可以是獨立系統，其中不管數據處理系統300是否包括某種類型的網絡通信接口，獨立系統被構造成可啟動的，而無需依賴某種類型的網絡通信接口。作為另一個例子，數據處理系統300可以是個人數字助理(PDA)設備，該設備配置有ROM和/或閃速ROM，以便提供用於存儲作業系統文件和/或用戶產生的數據的非易失性存儲器。
圖3描述的例子和上述例子不表示任何結構限制。例如，除了具有PDA的形式之外，數據處理系統300也可以是筆記本計算機或手持計算機。數據處理系統300還可以是信息站或Web設備。
本發明提供了允許在LPAR系統的多個分區中間共享網絡適配器的設備和方法。本發明可適用於圖1的客戶機系統108，110和112，或伺服器104，或伺服器104和客戶機108，110和112兩者。因此，本發明可以駐留於計算機系統使用的任何數據存儲介質(即，軟盤，光碟，硬碟，ROM，RAM等等)。
圖4說明了計算機系統的多個邏輯分區。分區1410具有2個(2)處理器，2個(2)I/O插槽並且使用一定百分比的存儲器設備。分區2 420具有一個(1)處理器，5個(5)I/O插槽，並且也使用更小百分比的存儲器設備。分區3 430使用4個(4)處理器，5個(5)I/O插槽，並且使用更大百分比的存儲器設備。計算機系統的區域440和450未分配給分區，並且未使用。注意，在圖4中，只示出了支持作業系統所需的資源子集。
如圖所示，當計算機系統被分區時，其大部分硬體資源被分配給分區。未分配的硬體資源不被使用。更具體地，資源可以屬於單個分區，或根本不屬於任何分區。如果資源屬於一個分區，則該資源為該分區所知，並且僅可以由該分區訪問。如果資源不屬於任何分區，則該資源既不為任何分區所知，也不可由任何分區訪問。於是，如果例如適配器的硬體資源被分配給一分區，它只可以被該分區使用。然而本發明允許多個分區使用一個適配器。
具體地，在分區內運行的每個作業系統具有其自身的傳輸控制協議/網際協議(TCP/IP)堆棧。TCP/IP堆棧由TCP層和IP層構成。當數據正從計算機系統發出時，數據首先被傳送到TCP層，其中TCP報頭被加到數據上。TCP報頭包含源埠號和目的埠號，以標識參與數據傳輸的源和目的計算機系統上運行的應用程式。在增加TCP報頭之後，數據被傳送到IP層，其中IP報頭被加到數據上。IP報頭包含源和目的計算機系統的IP位址。
當計算機系統接收到一段數據時，首先將該數據發送到IP層，其中從數據中剝離IP報頭，接著將該數據發送到TCP層，其中從數據中剝離TCP報頭。此時，將數據發送到其去往的應用程式。圖5描述了具有IP報頭和TCP報頭的一段數據。
通過上述可知，TCP/IP堆棧為其使用的網絡適配器分配IP位址。本發明使用一個表交叉引用一個分區的TCP/IP堆棧分配給該分區的IP位址。於是，允許不同分區使用一個網絡適配器。
圖6描述了本發明使用的、用於允許網絡適配器將數據傳送到其去往的分區的交叉引用表。如上所述，允許分區上運行的每個TCP/IP堆棧向網絡適配器分配IP位址。每個分配的IP位址被輸入到表中接在分配地址的TCP/IP堆棧所位於的分區後面的位置。當數據正被計算機系統處理時，會查詢該表以確定使用哪個IP位址。
例如，當正從計算機系統發出數據時，IP堆棧中的IP層會使用基於參與事務的分區的IP位址。同樣地，當接收到數據時，會檢查數據的IP報頭中的IP位址以確定數據將被傳送到哪個分區。
圖7是可以用於本發明的處理的流程圖。當計算機復位或接通時，處理開始(步驟700)。連續進行檢查以確定數據是否正被接收。如果數據正被接收，則讀取數據中的IP位址並將其與表中的IP位址比較，以確定數據將被傳送到的分區。一旦確定，將數據傳遞到該分區(步驟705-720)。
前面對本發明進行的描述只是為了說明和描述，不被用來對具有公開形式的本發明進行詳細定義和限制。本領域的普通技術人員顯然可以進行許多修改和改變。選擇和描述實施例是為了提供對本發明原理及其實際應用的最優說明，並且也是為了使本領域的普通技術人員可以針對各種實施例來理解本發明，其中，可以根據所考慮的具體使用情況對這些實施例進行各種修改。
權利要求
1.一種使用一個網絡適配器服務於LPAR計算機系統的多個分區的方法，包括以下步驟使每個IP位址與一個分區相關聯；將相關聯的IP位址存儲到一個表中；以及查詢該表以確定接收的一段數據將被傳遞到哪個分區。
2.如權利要求1所述的方法，其中僅當設備當前空閒時，才將設備重新分配給請求分區。
3.如權利要求2所述的方法，其中如果設備不空閒，則通知請求分區該設備不空閒。
4.如權利要求2所述的方法，其中在請求分區終止使用設備之後，請求分區指示此情況。
5.如權利要求4所述的方法，其中當指示請求方設備已經終止使用該設備時，將該設備重新分配給其最初分配到的分區。
6.一種計算機可讀介質上的電腦程式產品，用於允許在邏輯分區系統的分區中間共享設備，包括用於確定請求分區是否被許可使用設備的代碼單元，所述設備最初未被分配給該請求分區；以及如果請求分區被許可使用該設備，用於自動將該設備重新分配給請求分區的代碼單元。
7.如權利要求6所述的電腦程式產品，其中僅當設備當前空閒時，才將設備重新分配給請求分區。
8.如權利要求7所述的電腦程式產品，其中如果設備不空閒，則通知請求分區該設備不空閒。
9.如權利要求7所述的電腦程式產品，其中在請求分區終止使用設備之後，請求分區指示此情況。
10.如權利要求9所述的電腦程式產品，其中當指示請求方設備已經終止使用設備時，將該設備重新分配給其最初分配到的分區。
11.一種允許在邏輯分區系統的分區中間共享設備的裝置，包括用於確定請求分區是否被許可使用設備的裝置，所述設備最初未被分配給該請求分區；和如果請求分區被許可使用該設備，用於自動將該設備重新分配給請求分區的裝置。
12.如權利要求11所述的裝置，其中僅當設備當前空閒時，將設備重新分配給請求分區。
13.如權利要求12所述的裝置，其中如果設備不空閒，則通知請求分區該設備不空閒。
14.如權利要求12所述的裝置，其中在請求分區終止使用設備之後，請求分區指示此情況。
15.如權利要求14所述的裝置，其中當指示請求方設備已經終止使用設備時，設備被重新分配給其最初分配到的分區。
16.一種允許在邏輯分區系統的分區中間共享設備的計算機系統，包括用於存儲代碼數據的至少一個存儲器設備；以及至少一個處理器，用於處理代碼數據以確定請求分區是否被許可使用一設備，所述設備最初未被分配給該請求分區，並且如果該請求分區被許可使用該設備，則自動將該設備重新分配給該請求分區。
17.如權利要求16所述的計算機系統，其中僅當設備當前空閒時，才將設備重新分配給請求分區。
18.如權利要求17所述的計算機系統，其中如果設備不空閒，則通知請求分區該設備不空閒。
19.如權利要求17所述的計算機系統，其中在請求分區終止使用設備之後，請求分區指示此情況。
20.如權利要求19所述的計算機系統，其中當指示請求方設備已經終止使用設備時，將該設備重新分配給其最初分配到的分區。
全文摘要
本發明提供了一種允許邏輯分區計算機系統(LPAR)的多個分區使用單個網絡適配器的方法、系統和裝置。每個分區為網絡適配器指派不同的IP位址。在表中存儲不同的IP位址。該表交叉引用每個IP位址與其分區。當計算機系統接收到一段數據時，檢查該數據以發現與該數據相關的IP位址。一旦完成，查詢該表以確定該數據將被傳遞到多個分區中的哪一個分區。接著將該數據傳遞到該分區。
文檔編號G06F9/52GK1625735SQ03802905
公開日2005年6月8日 申請日期2003年1月7日 優先權日2002年1月30日
發明者D·班納吉, D·布朗, V·瓦拉巴內尼 申請人:國際商業機器公司