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。

浪潮 SSD

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。传统 IO 虚拟化方案占用 PCIe 插槽硬件和 CPU 资源较多且具有高延迟、低性能、低隔离性等短板，能克服这些痛点的基于 SR-IOV 硬件 I / O 虚拟化解决方案迎来广阔的市场空间。

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，实现性能分售，保证每个 Mini-SSD 性能负载均衡；其三，达到性能极限，让多个 Mini-SSD 性能总和贴近一个完整 SSD 的性能，最大化发挥硬件资源潜力。

浪潮 SSD: 基于 SR-IOV, 释放闪存潜力

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，虚拟化损耗低，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，对比加速卡方案节约成本；

三是虚拟层精细化: 以更高能效比卸载 CPU 算力约 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。