什么是SR-IOV呢？SR-IOV技術(shù)的優(yōu)缺點及應用場景

一、基礎概念

SR-IOV全稱為Single Root I/O Virtualization（單根輸入/輸出虛擬化），是一種硬件加速的虛擬化技術(shù)，它允許多個虛擬機同時訪問物理設備，從而提高虛擬機的性能和可靠性。

SR-IOV技術(shù)是通過將單個物理設備劃分為多個虛擬設備或虛擬端口（即一張物理網(wǎng)卡虛擬化成多個虛擬網(wǎng)卡給虛擬機(VM)用），為每個虛擬機提供獨立的物理通道 。

這樣，每個虛擬機可以直接訪問獨立的虛擬設備或虛擬端口，而無需在主機操作系統(tǒng)和虛擬化層之間進行上下文切換。

SR-IOV中有兩個PCIe的function types：

1）物理功能 (Physical Function, PF)：用于支持 SR-IOV 功能的 PCI 功能，每個PF都可以被物理主機發(fā)現(xiàn)和管理。PF 包含 SR-IOV 功能結(jié)構(gòu)，用于管理 SR-IOV 功能。 PF 擁有完全配置資源，可以用于配置或控制 PCIe 設備 。進一步講，借助物理主機上的PF驅(qū)動可以直接訪問PF所有資源，并對所有VF并進行配置，比如：設置VF數(shù)量，并對其進行全局啟動或停止。

2）虛擬功能 (Virtual Function, VF)： PF虛擬出來的功能，VF 是一種輕量級 PCIe 功能，僅允許擁有用于其自身行為的配置資源 。一個或者多個VF共享一個PF，其驅(qū)動裝在虛擬機上，當VF分配給虛擬機以后，虛擬機就能像使用普通PCIe設備一樣初始化和配置VF。 如果PF代表的是一張物理網(wǎng)卡，那么VF則是一個虛擬機可以看見和使用的虛擬網(wǎng)卡 。

每個 SR-IOV 設備都可有一個物理功能 (Physical Function, PF)，并且每個 PF 最多可有 64,000 個與其關聯(lián)的虛擬功能 (Virtual Function, VF)。

PF 可以通過寄存器創(chuàng)建 VF，這些寄存器設計有專用于此目的的屬性。只要在 PF 中啟用了 SR-IOV，就可以通過 PF 的總線、設備和功能編號（路由 ID）訪問各個 VF 的 PCI 配置空間。

每個 VF 都具有一個 PCI 內(nèi)存空間，用于映射其寄存器集。VF 設備驅(qū)動程序?qū)拇嫫骷M行操作以啟用其功能，并且顯示為實際存在的 PCI 設備。

創(chuàng)建 VF 后，可以直接將其指定給 IO 或各個應用程序（如裸機平臺上的 Oracle Solaris Zones）。

此功能使得虛擬功能可以共享物理設備，并在沒有 CPU 和虛擬機管理程序軟件開銷的情況下執(zhí)行 I/O，即可跳過中間的虛擬化堆棧（即VMM層），以達到近乎于純物理環(huán)境的性能。

二、SR-IOV技術(shù)的優(yōu)缺點及應用場景

SR-IOV的缺點：

1.高性能：SR-IOV技術(shù)可以降低虛擬機與物理設備之間的通信延遲，提高虛擬機的性能和響應速度。

2.簡化管理：SR-IOV技術(shù)可以使虛擬機直接訪問物理設備，從而簡化了虛擬化環(huán)境的管理。

3.提高可靠性：SR-IOV技術(shù)可以將物理設備的錯誤隔離到虛擬機級別，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

4.提高安全性：SR-IOV技術(shù)將物理設備劃分成多個虛擬設備，可以使不同虛擬機之間的數(shù)據(jù)傳輸更加安全。

SR-IOV的缺點： 使用了VFs的虛擬機不能在線遷移。

應用場景： SR-IOV技術(shù)在云計算、虛擬化、服務器應用等領域得到了廣泛應用。在云計算數(shù)據(jù)中心中，SR-IOV技術(shù)可以提高虛擬機的網(wǎng)絡和存儲性能，允許靈活的分配和管理資源，從而降低了資源消耗和成本。在服務器應用中，SR-IOV技術(shù)可以支持高密度虛擬化、高性能計算和大規(guī)模分布式存儲。

三、如何實現(xiàn)SR-IOV功能？

前提首先SR-IOV需要軟硬都支持才行：

1）一臺支持SR-IOV的主機或服務器（主板），SR-IOV功能在BIOS中已開啟；

2）一塊支持SR-IOV且能安裝于上述設備的網(wǎng)卡。

步驟如下：確認測試的設備在BIOS打開VT-D及SRIOV支持選項；進入ESXi硬件配置頁面，找到我們需要進行配置的SR-IOV網(wǎng)卡；兩個網(wǎng)口，配置某一個網(wǎng)口為SR-IOV口。并設置虛擬VF的數(shù)量；保存配置之后，重新啟動ESXi，就可以看到硬件上出現(xiàn)對應的虛擬網(wǎng)卡設備。這樣子我們就完成了SR-IOV配置。