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

一、基礎(chǔ)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(gè)虛擬機(jī)同時(shí)訪問物理設(shè)備，從而提高虛擬機(jī)的性能和可靠性。

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

這樣，每個(gè)虛擬機(jī)可以直接訪問獨(dú)立的虛擬設(shè)備或虛擬端口，而無需在主機(jī)操作系統(tǒng)和虛擬化層之間進(jìn)行上下文切換。

SR-IOV中有兩個(gè)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(gè)PF都可以被物理主機(jī)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(shè)備 。進(jìn)一步講，借助物理主機(jī)上的PF驅(qū)動(dòng)可以直接訪問PF所有資源，并對所有VF并進(jìn)行配置，比如：設(shè)置VF數(shù)量，并對其進(jìn)行全局啟動(dòng)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(gè)或者多個(gè)VF共享一個(gè)PF，其驅(qū)動(dòng)裝在虛擬機(jī)上，當(dāng)VF分配給虛擬機(jī)以后，虛擬機(jī)就能像使用普通PCIe設(shè)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(gè)虛擬機(jī)可以看見和使用的虛擬網(wǎng)卡 。

每個(gè) SR-IOV 設(shè)備都可有一個(gè)物理功能 (Physical Function, PF)，并且每個(gè) PF 最多可有 64,000 個(gè)與其關(guān)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(shè)計(jì)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(shè)備和功能編號（路由 ID）訪問各個(gè) VF 的 PCI 配置空間。

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

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

此功能使得虛擬功能可以共享物理設(shè)備，并在沒有 CPU 和虛擬機(jī)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(dá)到近乎于純物理環(huán)境的性能。

二、SR-IOV技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景

SR-IOV的缺點(diǎn)：

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

2.簡化管理：SR-IOV技術(shù)可以使虛擬機(jī)直接訪問物理設(shè)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(shè)備的錯(cuò)誤隔離到虛擬機(jī)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(shè)備劃分成多個(gè)虛擬設(shè)備，可以使不同虛擬機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸更加安全。

SR-IOV的缺點(diǎn)： 使用了VFs的虛擬機(jī)不能在線遷移。

應(yīng)用場景： SR-IOV技術(shù)在云計(jì)算、虛擬化、服務(wù)器應(yīng)用等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中，SR-IOV技術(shù)可以提高虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)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(wù)器應(yīng)用中，SR-IOV技術(shù)可以支持高密度虛擬化、高性能計(jì)算和大規(guī)模分布式存儲(chǔ)。

三、如何實(shí)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(jī)或服務(wù)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(shè)備的網(wǎng)卡。

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