隨著數字經濟蓬勃發展全球云服務市場持續穩健增長。根據Gartner統計,2021年全球公有云市場規模達到3307億美元,增速32.5%。Canalys數據顯示,2021年中國云基礎設施服務市場規模增長45%,達到274億美元。預計2026年中國市場規模將達到850億美元,五年復合年增長率為25%。
在智能化、數字化趨勢下,基礎設施市場增長強勁,如何降本增效,開拓創新業務是當前企業熱議的話題。繼推出ZNS SSD之后,浪潮存儲針對云服務市場推出了基于單根高速直通I/O虛擬化技術(Single-root I/O virtualization,簡稱SR-IOV)的自研企業級NVMe SSD產品,實現降本增效。
浪潮SSD
什么是SR-IOV?
SR-IOV,是一個外圍組件快速互連(PCIe)的標準體系結構。基于這種結構,上層系統的虛擬層可以對服務器存儲盤IO進行管理及共享。傳統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,某互聯網一線云服務供應商,可以提供不同的云硬盤出售服務,包括提供不同容量、帶寬、IOPS的QoS服務。一個宿主機支持多個提供SSD存儲服務的虛擬機,并且SSD的容量(50G/100G/150G等)可以由終端客戶(虛擬機的購買者)進行自主選擇,同時要求每個虛擬機都要保證服務質量。這就對SSD設置了技術“門檻”:其一SSD要實現性能隔離,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,實現性能分售,保證每個Mini-SSD性能負載均衡;其三,達到性能極限,讓多個Mini-SSD性能總和貼近一個完整SSD的性能,最大化發揮硬件資源潛力。
浪潮SSD:基于SR-IOV,釋放閃存潛力
針對互聯網用戶需求,浪潮存儲基于第二代自研PCIe 4.0 NVMe SSD實現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能夠將主控所支持的1025個隊列和中斷,通過虛擬化管理命令動態地將資源虛擬化隊列(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個虛擬隊列和虛擬中斷。同時浪潮SSD將整個SSD的用戶存儲動態分配為128個命名空間(Namespace),將其自由地關聯到不同的虛擬功能上,進行邏輯區塊地址(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架構圖
浪潮存儲自研SSD NS8600G2將NVMe SSD與SR-IOV結合,在多個虛擬機情況下進行物理資源共享,虛擬機可直接訪問硬件資源,降低宿主機的CPU利用率,充分發揮SSD的高性能。在虛擬化和云計算場景下,浪潮企業級SSD借助SR-IOV虛擬化技術可以減少用戶所需PCIe設備數量,同時使用NVMe SSD能夠實現多命名空間管理,不同命名空間分配給不同的虛擬主機,從而達到數據IO相互隔離和QoS性能保障的目標。
浪潮SSD通過將底層高速存儲介質和SR-IOV特性的結合,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實現同路徑,延遲降低60%以上;
二是節約成本:節省主板PCIe插槽資源和額外PCIe卡的運維開銷,對比加速卡方案節約成本;
三是虛擬層精細化:以更高能效比卸載CPU算力約10%,支持多虛擬機環境下的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精準。
近年來,浪潮存儲持續加大研發投入和創新,將底層硬件核心部件技術與用戶應用場景需求緊密結合,發揮閃存的高效、可靠、綠色優勢,以技術創新優化產品方案助力關鍵行業實現突破應用,全面釋放數據價值,加速數字化轉型。
