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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
近日，英特爾攜手微軟為開放計算項目（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設備的超大規模虛擬化的行業標準規范。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虛擬化將從企業級規模演進到超大規模
十多年前發布的單根I/O虛擬化（SR-IOV）是第一個I/O虛擬化架構，基于那個時代的虛擬化環境，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“企業級規模”過渡到“超大規模”虛擬化，I/O虛擬化也需要日漸演進。
SIOV是專為超大規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。
標準和開放的生態系統推動增長和創新
英特爾公司首席執行官帕特·基辛格（Pat Gelsinger）近期指出，基于行業標準的開放生態系統加速了行業發展，并為客戶提供了更多選擇。基于此，英特爾和微軟開發、驗證了SIOV架構并將其提供給開放計算項目。未來，它將持續推動CPU、I/O器件和云架構的創新，從而為每個人提更高的服務性能和更大規模的經濟效應。我們也非常期待開放計算項目社區能夠采用和持續優化該架構。
微軟云和人工智能高級架構總經理Zaid Kahn表示：“隨著系統架構和生態系統的發展，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I/O虛擬化架構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供應商中的大規模應用，同時也期待能在整個生態系統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。”
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和虛擬化生態系統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可以為超大規模時代的虛擬化提供統一的啟動平臺。
更多有關SIOV的信息
我們已經可以看到“良性循環”在發揮作用，因為開放的行業標準會催生巨大的創新，希望更多的企業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，共同推動這項技術的發展。欲了解更多信息，可在開放計算項目網站上查看這項規范。
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