浪潮自研SSD：基于SR-IOV技術(shù)，助力云數(shù)據(jù)中心降本增效
北京2022年11月30日 /美通社/ -- 隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展全球云服務(wù)市場持續(xù)穩(wěn)健增長。根據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2021年全球公有云市場規(guī)模達(dá)到3307億美元，增速32.5%。Canalys數(shù)據(jù)顯示，2021年中國云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)市場規(guī)模增長45%，達(dá)到274億美元。預(yù)計(jì)2026年中國市場規(guī)模將達(dá)到850億美元，五年復(fù)合年增長率為25%。
在智能化、數(shù)字化趨勢下，基礎(chǔ)設(shè)施市場增長強(qiáng)勁，如何降本增效，開拓創(chuàng)新業(yè)務(wù)是當(dāng)前企業(yè)熱議的話題。繼推出ZNS SSD之后，浪潮存儲針對云服務(wù)市場推出了基于單根高速直通I/O虛擬化技術(shù)（Single-root I/O virtualization，簡稱SR-IOV）的自研企業(yè)級NVMe SSD產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)降本增效。
浪潮SSD
什么是SR-IOV？
SR-IOV，是一個外圍組件快速互連（PCIe）的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)?；谶@種結(jié)構(gòu)，上層系統(tǒng)的虛擬層可以對服務(wù)器存儲盤IO進(jìn)行管理及共享。傳統(tǒng)IO虛擬化方案占用PCIe插槽硬件和CPU資源較多且具有高延遲、低性能、低隔離性等短板，能克服這些痛點(diǎn)的基于SR-IOV硬件I/O虛擬化解決方案迎來廣闊的市場空間。
例如，某互聯(lián)網(wǎng)一線云服務(wù)供應(yīng)商，可以提供不同的云硬盤出售服務(wù)，包括提供不同容量、帶寬、IOPS的QoS服務(wù)。一個宿主機(jī)支持多個提供SSD存儲服務(wù)的虛擬機(jī)，并且SSD的容量（50G/100G/150G等）可以由終端客戶(虛擬機(jī)的購買者)進(jìn)行自主選擇，同時要求每個虛擬機(jī)都要保證服務(wù)質(zhì)量。這就對SSD設(shè)置了技術(shù)"門檻"：其一SSD要實(shí)現(xiàn)性能隔離，每個Mini-SSD使用特定額度的性能且互不影響；其二SSD要能支持QoS控制，實(shí)現(xiàn)性能分售，保證每個Mini-SSD性能負(fù)載均衡；其三，達(dá)到性能極限，讓多個Mini-SSD性能總和貼近一個完整SSD的性能，最大化發(fā)揮硬件資源潛力。
浪潮SSD：基于SR-IOV，釋放閃存潛力
針對互聯(lián)網(wǎng)用戶需求，浪潮存儲基于第二代自研PCIe 4.0 NVMe SSD實(shí)現(xiàn)I/O虛擬化（SR-IOV）功能，支持1個物理功能（PF）和127個虛擬功能（VF）。浪潮SSD能夠?qū)⒅骺厮С值?025個隊(duì)列和中斷，通過虛擬化管理命令動態(tài)地將資源虛擬化隊(duì)列（VQ）和虛擬中斷（VI）分配給不同的虛擬功能，每個虛擬功能支持65個虛擬隊(duì)列和虛擬中斷。同時浪潮SSD將整個SSD的用戶存儲動態(tài)分配為128個命名空間（Namespace），將其自由地關(guān)聯(lián)到不同的虛擬功能上，進(jìn)行邏輯區(qū)塊地址（LBA）的隔離，保證每個命名空間的最大讀帶寬/寫帶寬、最大讀IOPS/寫IOPS。如下圖所示，
SR-IOV SSD架構(gòu)圖
浪潮存儲自研SSD NS8600G2將NVMe SSD與SR-IOV結(jié)合，在多個虛擬機(jī)情況下進(jìn)行物理資源共享，虛擬機(jī)可直接訪問硬件資源，降低宿主機(jī)的CPU利用率，充分發(fā)揮SSD的高性能。在虛擬化和云計(jì)算場景下，浪潮企業(yè)級SSD借助SR-IOV虛擬化技術(shù)可以減少用戶所需PCIe設(shè)備數(shù)量，同時使用NVMe SSD能夠?qū)崿F(xiàn)多命名空間管理，不同命名空間分配給不同的虛擬主機(jī)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)IO相互隔離和QoS性能保障的目標(biāo)。
浪潮SSD通過將底層高速存儲介質(zhì)和SR-IOV特性的結(jié)合，降本增效顯著，具體如下：
一是高QoS:無需軟件虛擬層或者硬件卡，虛擬化損耗低，算力與IO實(shí)現(xiàn)同路徑，延遲降低60%以上;
二是節(jié)約成本：節(jié)省主板PCIe插槽資源和額外PCIe卡的運(yùn)維開銷，對比加速卡方案節(jié)約成本；
三是虛擬層精細(xì)化：以更高能效比卸載CPU算力約10%，支持多虛擬機(jī)環(huán)境下的SSD的空間隔離，虛擬化算力由各個SSD控制器承接，虛擬化管理更加精細(xì)精準(zhǔn)。
近年來，浪潮存儲持續(xù)加大研發(fā)投入和創(chuàng)新，將底層硬件核心部件技術(shù)與用戶應(yīng)用場景需求緊密結(jié)合，發(fā)揮閃存的高效、可靠、綠色優(yōu)勢，以技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化產(chǎn)品方案助力關(guān)鍵行業(yè)實(shí)現(xiàn)突破應(yīng)用，全面釋放數(shù)據(jù)價值，加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
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