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英特爾攜手微軟打造全新I/O虛擬化架構,大幅提升加速器和I/O設備的可擴展性

作者:Ronak Singhal,英特爾資深院士,英特爾至強路線圖與技術領導力部門首席架構師 時間:2022-03-28 來源:電子產品世界 收藏


本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202203/432513.htm

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Ronak Singhal

資深院士

至強路線圖與技術領導力部門首席架構師

近日,攜手為開放計算項目(OCP)提供了可擴展I/O虛擬化(SIOV)架構,使設備和平臺制造商能夠使用云服務器中的PCIe和Compute Express Link設備的超大規(guī)模虛擬化的行業(yè)標準規(guī)范。采用SIOV架構后,數據中心運營商不僅能夠讓客戶降低使用高性能加速器和其他關鍵I/O設備的成本,亦能夠減輕此前的標準為I/O設備制造商帶來的成本和編程負擔。

新的SIOV架構是一種現代化的硬件和軟件架構,不僅可以實現I/O設備高效的大規(guī)模虛擬化,也克服了先前I/O虛擬化技術的擴展限制。根據開放計算項目的條款聲明,任何公司都可以采用SIOV技術,并可以通過開放的零成本許可將其應用于自身產品中。

在云環(huán)境中,包括網絡適配器、GPU和存儲控制器在內的I/O設備能夠在許多需要其服務的虛擬化工作負載之間共享。通過虛擬化軟件堆棧,硬件輔助的I/O虛擬化技術能夠有效地將這些工作負載的I/O流量路由到這些設備中,而且它也有助于降低成本并達到接近“裸金屬”速度的性能。

I/O虛擬化將從企業(yè)級規(guī)模演進到超大規(guī)模

十多年前發(fā)布的單根I/O虛擬化(SR-IOV)是第一個,基于那個時代的虛擬化環(huán)境,每臺服務器通常運行少于20個虛擬化工作負載。SR-IOV將大部分虛擬化和管理邏輯加載到PCIe設備上,但這不僅增加了設備的復雜性也降低了虛擬化堆棧的I/O管理的靈活性。在隨后的幾年中,由于CPU內核數量增長,虛擬化堆棧日漸成熟,容器和微服務技術使得工作負載密度成指數級增長。基于此,隨著從“企業(yè)級規(guī)?!边^渡到“超大規(guī)?!碧摂M化,I/O虛擬化也需要日漸演進。

SIOV是專為超大規(guī)模時代設計的硬件輔助I/O虛擬化,具備支持每臺服務器數千個虛擬化工作負載的潛能。一方面,SIOV將把性能要求不敏感的虛擬化和管理邏輯從PCIe設備轉移到虛擬化堆棧中;另一方面,它還在設備上使用了一個新的可擴展標識符,即PCIe內存地址空間ID,主要用于工作負載的內存尋址。虛擬化I/O設備不僅變得更容易配置和擴展,還能為它同時支持的每個虛擬機、容器或微服務提供接近原生的性能。

SIOV的優(yōu)化可以降低設備成本,讓設備更有效地訪問大量虛擬機和容器,并讓虛擬化堆棧實現更靈活地配置和組合。整體而言,SIOV不僅為嚴苛的數據中心提供了一條高效的途徑,也為塑造數字世界更領先的AI、網絡、分析和其他高要求的虛擬工作負載提供了高性能I/O和加速。

標準和開放的生態(tài)系統(tǒng)推動增長和創(chuàng)新

英特爾公司首席執(zhí)行官帕特·基辛格(Pat Gelsinger)近期指出,基于行業(yè)標準的開放生態(tài)系統(tǒng)加速了行業(yè)發(fā)展,并為客戶提供了更多選擇?;诖耍⑻貭柡?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/微軟">微軟開發(fā)、驗證了SIOV架構并將其提供給開放計算項目。未來,它將持續(xù)推動CPU、I/O器件和云架構的創(chuàng)新,從而為每個人提更高的服務性能和更大規(guī)模的經濟效應。我們也非常期待開放計算項目社區(qū)能夠采用和持續(xù)優(yōu)化該架構。

云和人工智能高級架構總經理Zaid Kahn表示:“隨著系統(tǒng)架構和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展,微軟長期以來一直與芯片合作伙伴在標準方面展開合作。可擴展是我們與英特爾一起為硬件開放標準所做的最新貢獻,此外還有諸如PCIe、Compute Express Link和UEFI等貢獻。通過與英特爾和開放計算項目合作,我們希望廣泛推動SIOV在芯片廠商、設備供應商和IP供應商中的大規(guī)模應用,同時也期待能在整個生態(tài)系統(tǒng)中進行更廣泛的合作,并隨著云基礎設施需求的增長和變化而不斷演進這項標準?!?/p>

值得注意的是,即將推出的英特爾?至強?可擴展處理器(代號 Sapphire Rapids)、英特爾?以太網 800系列網絡控制器以及未來的PCIe和Compute Express Link(CXL)設備和加速器都將支持SIOV技術。同時,Linux內核的相關工作正在進行中,預計將在2022年晚些時候集成該技術。此外,設備、CPU和虛擬化生態(tài)系統(tǒng)中的主要廠商也已經了解相關信息,并很期待將SIOV整合到他們的產品路線圖中。

基于SIOV,云、網絡和數據中心行業(yè)可以為超大規(guī)模時代的虛擬化提供統(tǒng)一的啟動平臺。

更多有關SIOV的信息

我們已經可以看到“良性循環(huán)”在發(fā)揮作用,因為開放的行業(yè)標準會催生巨大的創(chuàng)新,希望更多的企業(yè)和機構能夠加入我們的行列,在他們的產品和云基礎設施中支持SIOV,并加入開放計算項目社區(qū),共同推動這項技術的發(fā)展。欲了解更多信息,可在開放計算項目網站上查看這項規(guī)范。



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