关于 SR-IOV 本文就不再介绍了,具体可以查看 Intel® 82599 SR-IOV Driver Companion Guide。 Mitaka Allinone 网卡型号: Intel Corporation 82599ES SR-IVO网卡名: ens1f0, ens1f0 二、服务器配置 在服务器 BIOS 中开启 VT-d 和 SR-IOV 配置 SR-IOV 的网卡开机自启 编辑网卡配置文件,修改以下内容 BOOTPROTO=noneONBOOT=yes 4. link-state auto vf 7 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking on, link-state auto 四、OpenStack 配置 安装 sr-iov 配置 SR-IOV neutron agent # vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf_sriov.ini[securitygroup]firewall_driver
SR-IOV功能介绍 SR-IOV 使一个单一的功能单元(比如,一个以太网端口)能看起来像多个独立的物理设备,即支持SR-IOV 功能的物理设备能被配置为多个功能单元。 SR-IOV 两种功能(function): 物理功能(Physical Functions,PF):这是完整的带有 SR-IOV 能力的PCIe 设备。 SR-IOV 驱动是在内核中实现的。 网卡 SR-IOV 的例子: ?
存储 SR-IOV 介绍 图右是云化环境存储路径,虚拟化管理层(绿底)IO路径,效率不高;NVMe SSD 基于 SR-IOV能简化IO路径,提升效率。 图片介绍SR-IOV(单根I/O虚拟化)虚拟化架构和其带来的优势。SR-IOV技术允许一个PCIe设备呈现为多个虚拟设备,从而提高虚拟化环境中的I/O性能和效率。 主要特点包括: 1. 图右示意 SR-IOV 工作原理, 1. SR-IOV定义:允许单个PCIe物理设备呈现为多个虚拟设备。 2. 使用场景:适用于PCIe层的多功能设备,提供更好的成本效益和功能。 3. 面临的挑战 云化基础设施中多租户普遍应用,有限SR-IOV 路径限制了租户数量。 1. SR-IOV的局限性: • PCIe端点限制 • 虚拟功能(VFs)和应用程序的资源限制(消耗CPU资源) 2.
图1.2 二、SR-IOV原理 2.1 硬件实现 2.1.1 SR-IOV基本结构 SR-IOV是在PCIe规范的基础上实现的,SR-IOV协议引入了两种类型功能的概念:物理功能 (Physical Function 图2.1.1 PF用于支持 SR-IOV 功能的 PCI 功能,如 SR-IOV 规范中定义,PF 包含 SR-IOV 功能配置结构体,用于管理 SR-IOV 功能。 Extended Capabilities 配置 PF的PCIe扩展配置空间 SR-IOV Extended Capability支持对SR-IOV功能进行配置,如图2.1.3: 图2.1.3 其中 SR-IOV Control 字段的bit0位是SR-IOV的使能位,默认为0,表示关闭,如果需要开启SR-IOV功能,需要配置为1。 drivers/pci/iov.c提供了一系列对SR-IOV Extended Capability的配置接口函数,PCIe Device需要有相应的PF驱动和VF驱动,PF驱动支持配置SR-IOV,VF
SR-IOV简介 SR-IOV(PCI-SIG Single Root I/O Virtualization and Sharing)是PCI-SIG组织发布的规范。 设计PCI-SIG SR-IOV 规范的目的是:通过为虚拟机提供独立的内存地址、中断和DMA流而避免VMM的介入。SR-IOV允许一个PCI设备提供多个VFs。 SR-IOV引入了两个PCIe的function types PFs:包括管理SR-IOV功能在内的所有PCIe function。 SR-IOV工作流程中有三个角色 1.PCIe的SR-IOV机制:提供独立可配置的多个VFs,每一个VFs具有独立的PCIe配置空间。 2.VMM:则把VFs分配给虚拟机。 SR-IOV原理 下面一幅图描述了SR-IOV的原理(来自intel《PCI-SIG SR-IOV Prime》): ?
但是在NFV(网络功能虚拟化)场景下DPDK与SR-IOV各自的使用场景是怎样的?以及各自的优缺点? 本文主要通过从以下几点来阐述这个问题: 1、什么是DPDK? 2、什么是SR-IOV? 3、DPDK与SR-IOV有何不同? 4、DPDK与SR-IOV各自适合的应用场景是怎样的? 1、什么是DPDK? 什么是SR-IOV? SR-IOV(Single Root I/O Virtualization)规范:定义了一种用于虚拟化PCIe设备的机制。 图6 在同一个服务器内的东西向流量,DPDK性能优于SR-IOV。这很容易理解:如果流量是在服务器内部路由/交换的,而不是到NIC。SR-IOV没有任何优势。 相反,SR-IOV会成为一个瓶颈(流量路径会变长,网卡资源会被占用)。 图7 图7为Intel官方给出东西向流量场景下DPDK与SR-IOV的性能测试数据。
等,所以SR-IOV也开始在容器领域得到的大量使用。 而SR-IOV硬件化虚拟网卡VF,一般能达到原生网卡的一半性能,所以游戏场景会使用到SR-IOV。 b. SR-IOV网卡的pod数量有限,所以得省着点用! SR-IOV设备与容器网络 英特尔推出了 SR-IOV CNI 插件,支持 Kubernetes pod 在两种模式任意之一的条件下直接连接 SR-IOV 虚拟功能 (VF)。 SR-IOV网络实践 1.
共享物理网卡 这种接入方式主要使用SR-IOV技术,每个容器被分配一个VF,直接通过PCIe网卡与外界通信。SR-IOV 技术是一种基于硬件的虚拟化解决方案,可提高性能和可伸缩性。 1、SR-IOV简介 SR-IOV的全称是Single Root I/O Virtualization。 2、Functions SR-IOV包含2种新功能类型: 物理功能(Physical Function, PF):用于支持SR-IOV功能的PCI功能。 缺省状态下,SR-IOV功能处于禁用状态,PF充当传统PCIe设备。 SR-IOV技术也有其局限性,比如同一PF可关联的VF数量是有限的,而且是硬件绑定的,不支持容器迁移。 3、Docker with SR-IOV SR-IOV在虚拟化中应用广泛,理所当然地可以被用在容器上。 Intel官方就维护了一个SR-IOV的CNI插件,Intel/sriov-cni。
据了解,SR-IOV 功能具备更好的租户隔离、应用热迁移特性,可为云服务供应商提供安全、优质的 AI 计算资源,以充分保障用户在 AI 领域的投资。 思元 270 是寒武纪首款支持 SR-IOV 虚拟化功能的云端智能芯片产品。据悉,寒武纪未来的云端智能芯片,都会支持 SR-IOV 功能。 除了虚拟化基本的资源共享特性,思元 270 首推的 SR-IOV 虚拟化技术,支持运行在云服务器上的多个实例直接共享智能芯片的硬件资源。 而 SR-IOV 的价值在于消除这一软件瓶颈,助力多个虚拟机实现高效物理资源共享。 ? 面向 Docker-container 的 SR-IOV flat:更高效部署方式 除了对 VM 提供虚拟化支持,寒武纪虚拟化技术还对 docker-container 提供基于 SR-IOV 的虚拟化扩展
但是在NFV(网络功能虚拟化)场景下DPDK与SR-IOV各自的使用场景是怎样的?以及各自的优缺点? 本文主要通过从以下几点来阐述这个问题: 1、什么是DPDK? 2、什么是SR-IOV? 3、DPDK与SR-IOV有何不同? 4、DPDK与SR-IOV各自适合的应用场景是怎样的? 1、什么是DPDK? 什么是SR-IOV? SR-IOV(Single Root I/O Virtualization)规范:定义了一种用于虚拟化PCIe设备的机制。 图6 在同一个服务器内的东西向流量,DPDK性能优于SR-IOV。这很容易理解:如果流量是在服务器内部路由/交换的,而不是到NIC。SR-IOV没有任何优势。 相反,SR-IOV会成为一个瓶颈(流量路径会变长,网卡资源会被占用)。 图7 图7为Intel官方给出东西向流量场景下DPDK与SR-IOV的性能测试数据。
硬件级解决方案——PCIe SR-IOV 技术 图片的核心在于展示 SR-IOV 技术如何通过硬件虚拟化解决多租户存储瓶颈。 深度对比了成熟的 SR-IOV 技术和新兴的 SIOV 技术 图片的核心观点在于 “从重硬件的全功能虚拟化(SR-IOV)向软硬协同的高扩展虚拟化(SIOV)演进”。 这从物理底层解释了为何 SIOV 能突破 SR-IOV 的 255 数量限制。 相比传统 PCIe ID 的限制,20位 ID 理论上支持百万级的寻址空间,彻底打破了 SR-IOV 的 255 限制。 您如何看待这些新技术对SR-IOV/SIOV技术路线的影响?
目前常见的网卡虚拟化技术有三种,Normal,VMDQ,SR_IOV,这三种技术中,SR-IOV技术性能最好,经常被用于对网络质量要求较高的场景下。
01 RDMA及SR-IOV的配置繁琐且存在持久化等问题 RDMA及SR-IOV的配置时,需要处理多个参数和在不同厂商的网络设备上的配置差异。 1、RDMA SR-IOV配置繁琐。 sriov-network-operator自动化配置SR-IOV工作流程如下: 全局通用SR-IOV配置模板:支持为所有节点不同厂商网卡定义不同配置资源来存储的期望SR-IOV相关信息,包括网卡名称、 分布式SR-IOV配置器:以守护进程的形式在每个节点部署一套SR-IOV配置器,负责该节点上SR-IOV信息的自动配置。 • 实时监听本节点SR-IOV配置资源信息变化,第一时间将其加载到配置器中。 • 支持自动配置SR-IOV信息。
1 高性能SR-IOV网络(SR-IOV) 1.1 SR-IOV原理简介 SR-IOV是Single Root I/O Virtualization的缩写。 SR-IOV 技术 SR-IOV 中的两种新功能类型是: 物理功能 (Physical Function, PF) 用于支持 SR-IOV 功能的 PCI 功能,如 SR-IOV 规范中定义 1.2 SR-IOV 的优点 SR-IOV 标准允许在 IO 来宾域之间高效共享 PCIe 设备。 谢睿的工作博客的技术博客_51CTO博客 网络虚拟化——SR-IOV_dillanzhou的博客-CSDN博客_sr-iov SR-IOV虚拟化简解_来杯清咖_的博客-CSDN博客_sr-iov SR-IOV - 知乎 SR-IOV_百度百科 SR-IOV 简介 - 编写设备驱动程序 IO虚拟化——SR-IOV 原理 SR-IOV详解_43259260的博客-CSDN博客_sr-iov 虚拟化中的SR-IOV
简介SRIOV虚拟机架构图片在虚拟化中,单根输入/输出虚拟化(SR-IOV) 是一种出于可管理性和性能原因允许隔离PCI Express资源的规范可以使用 SR-IOV 规范在虚拟环境中共享单个物理PCI SR-IOV 为物理服务器上的不同虚拟组件(例如网络适配器)提供不同的虚拟功能。SR-IOV 使用物理和虚拟功能来控制或配置 PCIe 设备。 SR-IOV 通常与启用 SR-IOV 的虚拟机管理程序结合使用,以提供虚拟机对网络资源的直接硬件访问SR-IOV需要软硬件支持, 可参考如下的Nvidia方案, 使用 ConnectX® VPI 适配器卡在 Red Hat Linux 环境中设置和配置 SR-IOV。 系统要求要设置 SR-IOV 环境,需要满足以下条件:MLNX_OFED 驱动程序具有支持 SR-IOV 的主板 BIOS 的服务器/刀片式服务器支持 SR-IOV 的虚拟机管理程序,例如:Red Hat
当软件的优化不适合NFV等业务虚拟化形态时,又出现了SR-IOV这种软硬件融合的技术。 SR-IOV是一种将一个物理PCI-E设备虚拟化为多个PCI-E设备的技术。 SR-IOV是Single Root I/O Virtualization的缩写,其对立面为MR-IOV,在此不详细解释。 我们在《云计算与虚拟化硬核技术内幕 (13) —— 独立自主,自力更生 (下)》里面提到过,利用SR-IOV功能,同时利用Intel VT-D功能,把基于SR-IOV的硬件网卡虚拟出的VF直通给VM,就可以让 但为了配合SR-IOV的工作,IEEE扩展了以太网802.3规范,制定了VEPA标准,让交换机能够将上图中来自SR-IOV的数据包再从原来的网线发送回去,俗称“发卡弯”。 如图,以Mellanox CX4为代表的初代“智能网卡”,在网卡中除支持SR-IOV功能外,还集成了NIC Switch,各个SR-IOV VF发出的数据包可以通过NIC Switch进行高效地交换。
在这方面,如果是小型的私有云网络,没有多个用户,没有灵活的网络配置的前提下,可以直接使用物理网卡提供的SR-IOV技术。 SR-IOV技术是一种基于硬件的虚拟化解决方案,可提高性能和可伸缩性。 2 智能网卡方案带来网络性能提升 SR-IOV技术能够改善网络性能,那为什么没有在公有云中暂时没有见到大规模使用实例呢? 因为常规的SR-IOV技术,网卡无法实现复杂的自定义功能,不能编程,没法实现vSwitch的功能。没有vSwitch就无法实现多个用户之间的网络隔离以及用户自定义网络功能。 智能网卡区别于普通网卡的最大的特点是“智能”,体现在以下四个方面: Ø 更出色的SR-IOV性能,提供了更多的网络加速硬件。 且每个SR-IOV网卡相互独立,不同用户之间不会出现网卡资源抢占。智能网卡与和传统网卡相比,在SR-IOV功能方面,提供了更多的网络硬件单元。
第三种方案就是我们今天的主题——SR-IOV。 SR-IOV是“Single-root input/output virtualization”的缩写。 由于SR-IOV虚拟出的网卡实例的数据包收发、DMA及中断操作是由真实的以太网控制器芯片完成,因而,应用了SR-IOV技术后,虚拟机的网络收发对CPU的占用大大减少,其时延也更加稳定。 SR-IOV的架构图如下: 图中可见,在支持SR-IOV的物理NIC(Network Interface Card)中,不像传统的PCIe设备那样只有一个配置空间,而是有若干个配置空间,并可以分配给不同的虚拟机使用 每个配置空间实际上对应SR-IOV设备的一个VF(Virtual Function),通过对VF配置空间的操作,可以让SR-IOV设备进行数据的收发。 问(zhong)题(dian)来了:如果两个虚拟机的网卡,都是SR-IOV提供的虚拟化网卡,这两个虚拟机要互通,怎么办呢?
在性能方面能够接近SR-IOV设备直通的数据平面。同时,能够保持virtio标准接口,保持云服务的兼容性。 图4:virtio的半硬件卸载 网络虚拟化技术发展 随着业务对网络性能要求越来越高,能够满足更高性能要求的SR-IOV技术出现了。 SR-IOV技术通过对物理网卡实现资源分割,实现了应用与物理网卡的独占,从而大幅度提升了通信效率。 SR-IOV技术最初应用在网卡上。 但是SR-IOV存在一些问题包括无法实时迁移,需要在客户操作系统上安装网络驱动程序。这些问题阻碍了SR-IOV在云部署中的应用。 通常情况下,以性能为中心的应用程序利用SR-IOV加速,数据密集程度较低的应用使用virtio接口或者硬件vDPA。
sr-iov ? 图中绿色的是vf,黄色的是vf representor,红色的是pf。 虚拟机和硬件之间能直接交互报文首先想到的就是sr-iov加passthrough功能。 sr-iov功能要求虚拟机中安装厂商要求的driver,其次不支持热迁移,要热迁移虚拟机中driver更负责,不能用于生产环境。 sr-iov功能要求虚拟机中安装厂商的driver,假设虚拟机中继续用virtio driver,backend用vhost-net, guest和host之间通过virtio descriptor共享内存