非易失性存储器设备辅助的虚拟机数据的实时迁移的制作方法

背景技术：

1、数据中心是装载计算机系统和各种联网、存储和其他相关组件的设施。例如，数据中心可以作为远程计算服务向企业和个人提供计算服务或者提供“软件即服务”(例如，云计算)。

2、为了促进数据中心资源的有效利用，虚拟化技术允许物理计算设备托管一个或多个虚拟机(“vm”)，这些虚拟机似乎如物理计算设备来运行。数据中心通常可以以动态方式创建、维护和删除vm。

3、实时迁移是被用于以最小化vm的停机时间的方式从一个主机计算设备向另一主机计算设备移动运行vm的状态(例如存储器、存储和联网)的机制。实时迁移被用于许多场景中，包括破坏性固件更新、集群碎片整理、主机或网络硬件更新、负载平衡和以最小化vm停机时间的其他场景。

4、vm通常利用针对海量数据存储的虚拟硬盘(“vhd”)。vhd可以包含通常在物理海量存储设备上找到的内容，诸如磁盘分区和文件系统，该文件系统又可以包含文件和文件夹。因为vhd是文件，则vhd在实时迁移期间可以容易地在物理主机之间移动。

5、然而，当不利用vhd时，vm数据的实时迁移可能要困难得多。例如，一些非易失性存储器设备可以以使vm能够直接访问由该设备所提供的可用非易失性存储空间的物理部分的方式进行配置。虽然这种配置可以提供许多优势，诸如对存储的高性能访问，但是针对vhd的实时迁移的之前的解决方案将不在这些配置中运行。

6、本文所做的公开内容关于这些和其他技术挑战而被提出。

技术实现思路

1、本文公开了用于非易失性存储器设备辅助的vm数据的实时迁移的技术。通过所公开的技术的实现，非易失性存储器设备可以配置有用于实现由vm直接写入到设备上的非易失性存储器的数据的实时迁移过程的功能。这种功能可以以最小化对设备的性能影响的方式实现。本文未被具体提及的其他技术优势也可以通过所公开的主题内容的实现来实现。

2、如上面简要讨论和下面更详细地讨论的，所公开的技术包括针对非易失性存储器设备辅助的vm数据的实时迁移的功能。在一个实施例中，非易失性存储器设备是单一物理功能非易失性存储器设备(“sfnd”)。在其他实施例中，非易失性存储器设备是多重物理功能非易失性存储器设备(“mfnd”)。在这方面，应当理解，虽然下面描述的实施例主要在mfnd的背景下提出，但是所公开的实施例也可以与sfnd一起使用以及潜在地与其他类型的非易失性存储器设备一起使用。

3、为了提供这种功能，非易失性存储器设备被配置为实现用于实现由vm直接写入到非易失性存储器设备上的非易失性存储器的数据的实时迁移的命令。作为一个示例，非易失性存储器设备可以被配置为实现用于跟踪由相关联vm对在非易失性存储器设备的非易失性存储器上的命名空间所做的更改的命令。响应于接收对执行这种命令的请求，非易失性存储器设备可以开始跟踪由vm在一个或多个数据结构中对命名空间所做的更改。

4、在各种实施例中，一个或多个数据结构可以实现为映射页面的位图。映射页面的位图是从分配给vm的命名空间标识映射页面的位图。映射页面是由于写入命令或写零命令已被分配的页面，诸如由非易失性存储器标准(“nvme”)规范定义的那些页面。

5、一个或多个数据结构也可以包括脏页面的位图，该脏页面的位图是在分配给vm的命名空间中标识脏页面的位图。脏页面是由于写入命令或写零命令已被修改的页面，诸如由nvme规范定义的那些页面。到在映射页面的位图和脏页面的位图中的单一位的页面映射的大小可以由mfnd报告给主机计算设备。

6、非易失性存储器设备也可以被配置为实现用于将标识由vm对命名空间所做的更改的一个或多个数据结构提供给主机计算设备的命令。响应于接收对执行这种命令的请求，非易失性存储器设备返回一个或多个数据结构，诸如但不限于上面描述的映射页面的位图和脏页面的位图。主机计算设备可以利用一个或多个数据结构来标识vm在命名空间中更改的数据并且来从非易失性存储器设备中检索该数据。然后，主机计算设备可以将检索到的数据迁移到在第二非易失性存储器设备上的命名空间，该第二非易失性存储器设备在本文中可以被称为“目标”非易失性存储器设备。

7、非易失性存储器设备也可以被配置为实现用于使主机计算设备能够检索在分配给vm的非易失性存储器设备上的子物理功能的设备内部状态的命令。响应于对执行这种命令的请求，非易失性存储器设备可以从子物理功能检索设备内部状态，并且将设备内部状态提供给主机计算设备。非易失性存储器设备也可以被配置为实现用于将设备内部状态恢复到子物理功能的命令，诸如在目标非易失性存储器设备上。

8、在一些实施例中，对执行上述命令的请求在非易失性存储器设备的父物理功能处从主机计算设备接收。在其他实施例中，诸如在几个或多个主机计算设备之间共享一个或多个非易失性存储器设备的实施例，对执行上述命令的请求在已被指定为迁移控制器的非易失性存储器设备的子物理功能处接收。

9、为了执行存储在非易失性存储器设备(在本文中可以被称为“源”非易失性存储器设备)上的命名空间中的vm数据的实时迁移，主机计算设备首先使用上述命令请求源非易失性存储器设备跟踪由相关联vm对命名空间所做的更改。响应于这种情况，源非易失性存储器设备跟踪由vm对命名空间所做的更改，并且存储一个或多个数据结构，诸如上面描述的标识命名空间的已更改部分的那些数据结构。

10、反过来，主机计算设备从源非易失性存储器设备请求一个或多个数据结构。然后主机计算设备利用一个或多个数据结构来标识命名空间的已修改部分，并且从源mfnd请求那些已更改部分的内容。反过来，源非易失性存储器设备将已更改数据提供给主机计算设备。然后主机计算设备使由vm在命名空间中所更改的数据被写入到目标非易失性存储器设备上的命名空间。这种过程可以重复，直到所有已更改数据都已经从在源非易失性存储器设备上的命名空间迁移到在目标非易失性存储器设备上的命名空间为止。

11、主机计算设备也可以利用用于检索在分配给待迁移vm的源非易失性存储器设备上的子物理功能的设备内部状态的上述命令。主机计算设备响应于这种情况接收来自源非易失性存储器设备的设备内部状态，并且使设备内部状态恢复到在目标非易失性存储器设备上的子物理功能。在命名空间和设备内部状态已经被迁移到目标非易失性存储器设备时，vm可以在目标非易失性存储器设备的主机计算设备上恢复。

12、应当理解，上述主题内容可以被实现为计算机控制的装置、计算机实现的方法、计算设备或制品，诸如计算机可读介质。通过阅读下面的具体实施方式和审查相关联的图，这些和各种其他特征将是显而易见的。

13、提供本技术实现要素：来以简化的形式介绍所公开的技术的一些方面的简要描述，这些技术还将在下面的具体实施方式中进行描述。本发明内容既不旨在于标识所要求保护的主题内容的主要特征或基本特征，本发明内容也不旨在于被用于限制所要求保护的主题内容的范围。此外，所要求保护的主题内容并不限于解决在本公开的任何部分中所提到的任何或全部缺点的实现。