绿色低碳云数据中心如何实现节能提效正成为热门话题

随着AI时代的到来，云数据中心如何实现节能增效正成为热门话题。 其中，SR-IOV技术因其高度灵活性以及能够为虚拟化服务节省算力而成为构建绿色低碳云数据中心的重要解决方案之一。

1.什么是SR-IOV技术？

SR-IOV是国际组织PCI-SIG定义的PCIe规范的扩展规范。 旨在消除VMM对虚拟化I/O操作的干预，提高数据传输性能，为VM（虚拟机）提供独立的内存空间。 终端，DMA 数据流。 具有SR-IOV功能的I/O设备可以管理和创建基于PCIe规范的多个VF（ ）。 PCIe PF ( ) 是 PCIe 总线上的主要实体。 一个 PCIe 设备有一个或多个 PF。 PF设置VF的数量，并全局启动或停止VF。 VF无需VMM的干预即可完成数据的访问和传输。

图1：传统虚拟机与SR-IOV虚拟机对比

在SR-IOV功能下，原本由VMM承担的中断直接交由虚拟机处理，提高了设备​​I/O性能。 同时，虚拟机可以直接与PCIe设备进行交互，大大减轻了物理主机CPU的负担，使得可以承担更多的虚拟机设备。 另外，通过SR-IOV功能，可以减少对PCIe设备的需求，节省PCIe插槽，更充分地利用硬件资源。

基于以上优势，不少SSD厂商已经开始布局SR-IOV。 目前，亿联已率先在企业级UH8系列和数据中心级UH7系列产品上成功实现SR-IOV功能应用，并在多个云数据中心投入使用。

2、亿联SR-IOV方案验证

1 验证环境

1.1 本次硬件配置验证

·CPU：2* Intel(R) Xeon(R) Gold 6336Y CPU @ 2.40GHz /

·内存：16*32GB /S DDR4

·系统盘：1*960G

·SSD：1*UH8系列3.84T

·HBA卡：1*9440-8i

·网卡：2* SC332

1.2 本次验证软件配置

·操作系统：Linux 8.3.2011

·内核：Linux 4.18.0-240.el8。

·测试工具：2.6及以上版本

·QEMU-KVM：2.12

·NVMe开源驱动：1.11.1

·工具：1.0.1.5

2 验证方法

本次验证中，在虚拟化分区场景下，通过SR-IOV技术将一块PCIe 4.0 3.84TB SSD（绑定16个CPU核心）配置为两个容量为1.92TB（绑定8个CPU）的VF。 4 960G VF（绑定4核），8 480G VF（绑定2核），如下图所示。

图2：虚拟化分区场景

测试IO的基本模型如下：

·读写带宽（bs=128k，job=1，=128，读/写）

·读取IOPS（bs=4k，job=16，=128，）

·写入IOPS（bs=4k，job=8，=64，）

通过将磁盘划分为2/4/8 VF场景，在常规IO测试模型下验证SR-IOV方案。

3 验证结果

3.1 充分利用SSD性能，有效提高利用率

SR-IOV功能下不同VF场景下的总性能与整盘性能对比图如下（以下数据为本次验证数据，仅供参考）。

*注：总带宽/总IOPS=平均性能×VF数量

图3：使用SR-IOV前后磁盘性能对比

从图3可以看出，在本次SR-IOV方案验证下，PF性能与VF性能之和的波动低于原盘，基本在5%以内，实现了亿联UH系列SSD的全部性能。 使用。 在云场景下，可以减少用户所需的PCIe设备数量，有效提高租户利用率，实现云虚拟化服务降本增效。

3.2 VF在各种场景下性能稳定、扩展性高、灵活性强

为了验证VF性能稳定，分别在2/4/8个VF划分场景下进行了测试，结果如下所示。

注：偏差值=（VF平均值-VF表现）/VF平均值*100%

图4：SR-IOV功能下各VF与均值的偏差图

数据显示，各VF测试值与VF平均值的基本偏差小于1%。 VF之间的性能分布比较稳定，具有较高的可扩展性。 VF的数量可以根据用户需求灵活设置和管理。

3.3 SR-IOV与QoS性能隔离明显

将SSD分割成多个虚拟磁盘后，为了避免出现多个虚拟机同时运行、同一个虚拟机同时在磁盘上加载和卸载服务的情况，从而在磁盘上互相干扰。性能方面，亿联针对SR-IOV特性做了具体的性能调整。 隔离设计——带QoS的SR-IOV可以通过SSD芯片控制各个VF的流量，实现性能均衡，保证虚拟SSD盘的大带宽、低延迟等特性，满足高性能数据存储的要求满足云数据中心的需求。

图5：VF在特定业务场景下的表现

3、亿联SR-IOV技术演进方向

1、SR-IOV的性能隔离功能进一步优化

目前，亿联SR-IOV使用NS对VF数据进行逻辑隔离。 但由于所有VF都使用公共的Nand Flash空间，因此各个VF之间不可避免地会存在性能影响，尽管在QoS功能的调度下控制在一定范围内。 内，但在一些比较复杂的业务场景中仍然不可避免。 针对这一问题，易联将继续深化SR-IOV在SSD上的应用，进一步优化性能隔离算法，取得更好的隔离效果。

2. SR-IOV的数据安全

虚拟机数据安全非常重要。 通过trim可以清除当前生成的虚拟机数据。 但对于金融、政府等数据安全要求较高的客户来说，还存在不足。 例如，当SSD离开数据中心机柜时，数据将被删除。 盗窃的可能性。 易联在虚拟机数据安全方面的研究方向已初见成效。 未来，当虚拟机发布时，SSD对应的物理数据将同时被彻底销毁，为维护数据安全提供保障。

3. SR-IOV的智能化

亿联当前一代的SR-IOV具有各个VF的性能统计能力。 新一代SSD支持虚拟机性能智能分析、根据性能状态反馈性能配置、虚拟机状态智能诊断和远程修复。

综上所述，亿联UH8系列和UH7系列SSD的SR-IOV技术是真正绿色、低碳、可持续的存储解决方案，可以降低成本、提高效率。 可以有效提高磁盘利用率，减少存储空间的浪费，实现节能减排。 同时，亿联SR-IOV解决方案呈现出显着的隔离性，能够更好地满足用户在云环境下对人工智能和分布式数据库的需求。 、高性能企业应用等需求。

多年来，亿联持续加大SSD产品研发创新投入，结合自身在闪存领域的多重优势，将硬件技术与用户应用场景相结合，不断迭代更先进的SSD产品，助力稳定运行的企业业务系统。 亿联SR-IOV解决方案是对公司研发创新能力的最好验证。 未来，亿联将进一步夯实产品创新能力，为数字经济高质量可持续发展贡献力量。

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