浪潮自研SSD：基于SR-IOV技术，助力云数据中心降本增效
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。
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