1.验证环境

 本次验证硬件配置

Ø  服务器：自研服务器TP6520

Ø  CPU：2* Intel(R) Xeon(R) Gold 6336Y CPU @ 2.40GHz 24cores/48threads

Ø  内存：16*32GB 3200MT/S DDR4

Ø  系统盘：1*960G 12Gbps

Ø  SSD：1*UH8系 3.84T

Ø  HBA卡：1*MegaRAID 9440-8i

Ø  NIC：2* SC332

本次验证软件配置

Ø  操作系统：CentOS Linux release 8.3.2011

Ø  内核：Linux 4.18.0-240.el8.x86_64

Ø  测试工具：2.6及以上版本

Ø  QEMU-KVM：2.12

Ø  NVMe开源驱动：1.11.1

Ø  umtool工具：1.0.1.5

2.验证方法

本次验证，在虚拟化分区方式的场景下，通过SR-IOV技术将一片PCIe 4.0 3.84TB SSD(绑定16个CPU核)配置为2个容量为1.92TB VF(绑定8个CPU)，4个960G VF（绑定4个核），8个480G VF（绑定2个核），如下示意图。

测试IO基本模型如下：

Ø  读写带宽（bs=128k,job=1,iodepth=128,read/write）

Ø  读IOPS（bs=4k,job=16,iodepth=128,randread）

Ø  写IOPS（bs=4k,job=8,iodepth=64,randwrite）

通过对盘进行划分为2/4/8个VF的场景下，在常规IO测试模型下进行SR-IOV方案验证。

3.验证结果

（1）SSD性能充分使用，有效提高利用率

本次在SR-IOV功能下的不同VF场景下总性能与整盘的性能对比图如下（以下数据为此次验证数据，仅供参考）。

注：总带宽/总IOPS=平均性能×VF数量

图1：使用SR-IOV前后盘片性能对比图

从图1可以看到，在此次SR-IOV方案验证下，PF性能、VF性能总和与原盘的性能相比波动较低，基本在5%以内，实现了对忆联UH系列SSD性能充分使用，有效提高了SSD利用率。

（2）各场景下VF性能稳定，扩展性、灵活性高

为验证VF性能稳定，在划分2/4/8个VF的场景下，分别进行了测试，结果如下图。

注：偏差值=（VF均值-VF性能）/VF均值*100%

图2：SR-IOV功能下各VF与均值偏差图

数据显示，各VF测试值与VF均值基本偏差小于1%，VF间性能分配较为稳定，扩展性较高，可灵活根据用户需求进行VF数量设置及管理。

（3）SR-IOV with QoS性能隔离明显

当将SSD拆分成多个虚拟盘后，为了避免出现在使用SR-IOV进行虚拟化时出现多个虚拟机同时运行，同时对盘上下业务，出现性能上相互干扰，忆联特针对SR-IOV特性做了针对性能隔离的设计——SR-IOV with QoS，可通过SSD芯片对各VF进行流控，做到性能均衡。

图3：具体业务场景下VF的性能表现

为验证QoS功能，设置bs=128,qd=128,Thread=8,Read%=70%场景，对VF的IOPS、带宽和时延进行了对比。通过图2可以看到，各VF在IOPS和带宽上性能相近，时延较低，基本可以做到在日常业务使用场景下相互之间无影响，确保使用SR-IOV以后，也依然可以保障虚拟SSD盘的高性能、低时延，满足高效存储数据的需求。

4.忆联SR-IOV未来演进方向

（1）SR-IOV 的性能隔离功能进一步优化

当前忆联SR-IOV使用NS对VF进行逻辑上的数据隔离，但因为所有VF都使用公共的Nand flash空间，各VF间不可避免会存在性能影响，虽然在QoS功能的调度下控制到了一定范围内，但在部分更为复杂业务场景下仍不可避免。为解决这个问题，忆联将继续深耕SR-IOV在SSD上的应用，进一步优化性能隔离算法，实现更好的隔离效果。

（2）SR-IOV 的数据安全

虚拟机数据安全至关重要，当前代次虚拟机数据可以通过trim的方式进行清除，但对于金融、政府等对数据安全要求高的客户仍存在不足，如当SSD离开数据中心机柜便存在数据被盗取的可能。忆联针对虚拟机数据安全的研究方向已初具成果，后续可以做到在虚拟机释放时，对应到SSD上的物理数据同时彻底销毁，为维护数据安全提供保障。

（3）SR-IOV 的智能化

忆联当前代次的SR-IOV具备各VF性能统计能力，新一代SSD中支持虚拟机性能智能分析，根据性能状态进行性能配置反馈，支持对虚拟机状态进行智能诊断并远程修复等功能。