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浪潮自研SSD：基于SR-IOV技术，助力云数据中心降本增效

2022-11-28 11:38:00

随着数字经济蓬勃发展全球云服务市场持续稳健增长。根据Gartner统计，2021年全球公有云市场规模达到3307亿美元，增速32.5%。Canalys数据显示，2021年中国云基础设施服务市场规模增长45%，达到274亿美元。预计2026年中国市场规模将达到850亿美元，五年复合年增长率为25%。

在智能化、数字化趋势下，基础设施市场增长强劲，如何降本增效，开拓创新业务是当前企业热议的话题。继推出ZNS SSD之后，浪潮存储针对云服务市场推出了基于单根高速直通I/O虚拟化技术（Single-root I/O virtualization，简称SR-IOV）的自研企业级NVMe SSD产品，实现降本增效。

什么是SR-IOV？

SR-IOV，是一个外围组件快速互连（PCIe）的标准体系结构。基于这种结构，上层系统的虚拟层可以对服务器存储盘IO进行管理及共享。现如今随着NVMe SSD的单盘容量不断提高、IO性能越来越快(随机读达到100M IOPS以上)、主机CPU核数越来越多和能耗比要求的不断增强，能够消除软件和虚拟化开销的基于SR-IOV硬件I/O虚拟化解决方案迎来了广阔的市场空间。

例如，某互联网一线云服务供应商，可以提供不同的云硬盘出售服务，包括提供不同容量、带宽、IOPS的QoS服务。一个宿主机支持多个提供SSD存储服务的虚拟机，并且SSD的容量（50G/100G/150G等）可以由终端客户(虚拟机的购买者)进行自主选择，同时要求每个虚拟机都要保证服务质量。这就对SSD设置了技术“门槛”：其一SSD要实现性能隔离，每个Mini-SSD使用特定额度的性能且互不影响；其二SSD要能支持QoS控制，保证每个Mini-SSD性能负载均衡，让多个Mini-SSD性能总和贴近一个完整SSD的性能。

针对互联网用户需求，浪潮存储基于第二代自研PCIe 4.0 NVMe SSD实现I/O虚拟化（SR-IOV）功能，支持1个物理功能（PF）和127个虚拟功能（VF）。浪潮SSD能够将主控所支持的1025个队列和中断，通过虚拟化管理命令动态地将资源虚拟化队列（VQ）和虚拟中断（VI）分配给不同的虚拟功能，每个虚拟功能支持65个虚拟队列和虚拟中断。同时浪潮SSD将整个SSD的用户存储动态分配为128个命名空间（Namespace），将其自由地关联到不同的虚拟功能上，进行逻辑区块地址（LBA）的隔离，保证每个命名空间的最大读带宽/写带宽、最大读IOPS/写IOPS。如下图所示，

SR-IOV SSD架构图

浪潮存储自研SSD NS8600G2将NVMe SSD与SR-IOV结合，在多个虚拟机情况下进行物理资源共享，虚拟机可直接访问硬件资源，降低宿主机的CPU利用率，充分发挥SSD的高性能。在虚拟化和云计算场景下，浪潮企业级SSD借助SR-IOV虚拟化技术可以减少用户所需PCIe设备数量，同时使用NVMe SSD能够实现多命名空间管理，不同命名空间分配给不同的虚拟主机，从而达到数据IO相互隔离和QoS性能保障的目标。

浪潮SSD通过将底层高速存储介质和SR-IOV特性的结合，降本增效显著，具体如下：

一是高QoS :无需软件虚拟层或者硬件卡，算力与IO实现同路径，延迟降低60%以上;

二是节约成本：节省主板PCIe插槽资源和额外PCIe卡的运维开销，对比加速卡方案预估节约成本2K以上；

三是虚拟层精细化：云主机卸载CPU算力10%，支持多虚拟机环境下的SSD的空间隔离，虚拟化算力由各个SSD控制器承接，虚拟化管理更加精细精准。

近年来，浪潮存储持续加大研发投入和创新，将底层硬件核心部件技术与用户应用场景需求紧密结合，发挥闪存的高效、可靠、绿色优势，以技术创新优化产品方案助力关键行业实现突破应用，全面释放数据价值，加速数字化转型。

审核编辑：汤梓红

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