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憶聯UH7系SSD的SR-IOV with QoS方案助力云數據中心高效運行

QoS(Quality of Service)即服務質量。在有限的帶寬資源下,QoS可為各種業務分配帶寬,用于控制和管理數據包的傳輸,提供端到端的服務質量保證,以確保網絡在不同的應用程序和服務之間分配帶寬,重要的數據流量可以得到優先處理,從而提高用戶體驗。

在信息化時代,數據呈爆炸式增長,數據中心向大規模化、云化及智能化演進,業務場景日趨復雜。存儲作為最重要的基礎服務之一,容量規模越來越大,性能、可靠性等指標要求越來越高。同網絡服務QoS類似,SSD也需要提供包括帶寬、IOPS、時延等性能指標的一致性和可預測性QoS能力,才能更好滿足關鍵業務質量需求。

技術簡介

憶聯SSD具備的SR-IOV with QoS特性,是在SR-IOV存儲虛擬化技術基礎上,通過令牌桶算法對各VF的讀寫業務進行管控,不同VF之間的讀寫帶寬、IOPS性能可獨立調整,以達到各VF業務相互獨立、互不干擾的效果。本次測試主要驗證憶聯QoS特性以下三個方面:

(1)SSD可通過對讀、寫及混合讀寫的帶寬、IOPS性能的調控,達到對特定VF業務進行多維度控制;

(2)各VF的QoS指標可進行動態調配并實時生效;

(3)各VF之間的IO業務性能相互隔離,不因某一個VF的性能變化而導致其他VF性能的波動。

以下測試項在開源Linux KVM環境下對SR-IOV with QoS的功能進行驗證。

方案驗證

1.驗證環境

1.1 本次驗證硬件配置

類型

型號

硬件配置

服務器

2U2路服務器

CPUIntel Xeon Gold 6336Y @2.4GHz

內存:12*16GB

存儲控制器:支持RAID 1(系統盤)

網卡:2*2端口25GE以太網卡

硬盤

憶聯SSD

系統盤:2*480GB SATA

數據盤:1*7.68 NVMe SSD FW8023UH711a

1.2 本次驗證軟件配置

類型

型號

版本

操作系統

CentOS(x86

7.6

磁盤壓力工具

FIO

3.18

磁盤維護工具

Umtool

1.0.2.0-4

1.3 本次驗證組網規劃


2.驗證方法

步驟1:安裝部署KVM虛擬化環境,創建虛擬機并安裝虛擬機操作系統;

步驟2:服務器配置1塊UH711a,并創建8個VF 及NameSpace,并將NameSpace同VF綁定創建8個SR-IOV虛擬磁盤,再將8個虛擬磁盤掛載到8個 KVM 虛擬機上。

3.驗證結果

本次在VF QoS場景下驗證結果如下:

3.1 在對不同VF設置不同流量限制條件下,對QOS功能有效性的驗證

圖2:QoS功能在對不同VF設置不同流量限制下的帶寬及IOPS表現

對不同虛擬機下的VF1、VF8設置不同QoS,其中VF1和VF8的帶寬峰值流量分別為200M、300M ,IOPS峰值流量分別為1000、3000。在虛擬機內部使用FIO工具進行性能測試,從圖2測試結果可看到VF1和VF8在不同業務場景下性能得到了較好發揮,VF1及VF8的讀寫帶寬及IOPS與峰值流量QoS最大相差不超過3% 。

由此可見,憶聯UH7系SSD的QoS功能在對不同VF設置不同流量指標的場景中可保持性能穩定發揮。

3.2 在VF狀態變化的條件下,對QOS功能有效性的驗證


圖3: QoS功能在VF狀態變化下的帶寬及IOPS表現

為更好驗證VF狀態變化對QoS功能有效性的影響,在本次測試環境下,對不同虛擬機下的VF進行不同的峰值流量設置,并對其中一個VF進行offline操作,以觀察其他VF是否可達到設定的流量值,其中VF1、VF8帶寬限制為200M、300M,VF1、VF8 IOPS限制為1000、5000。

從圖3驗證結果可見,在VF1 offline時,不管是在IOPS還是帶寬上,VF8流量值都接近限制峰值,且在讀、寫、混合讀寫等場景下,不管是帶寬還是IOPS都基本與VF1 offline之前的結果相近,明顯驗證了在憶聯SR-IOV with QoS功能下的VF受到其他VF狀態影響較小,VF間具有一定性能隔離。

3.3在對不同VF設置不同帶寬的條件下,對QoS有效性的驗證

圖4: QoS功能在不同帶寬峰值限制下的表現

在本輪驗證中,在相同環境下,對8個不同虛擬機下的VF設置不同的QoS,以觀察不同虛擬機下的VF是否可達到設置的QoS值,其中VF1的帶寬峰值為50M,VF2至VF8依次增加50M,VF8帶寬峰值為400M。

通過測試發現,UH7系SSD在對所有VF進行不同帶寬限制時,各VF帶寬流量在不同場景下相差較小,每個VF都可較好執行QoS峰值設置,確保最佳使用體驗。

總結

  • 通過本次驗證可以看到,憶聯UH711a在SR-IOV 特性中使用了精細化的QoS控制,提供了多維度的QoS策略,可對每個VF讀、寫或混合讀寫的帶寬、IOPS進行靈活調配,避免因個別VF性能搶占導致的其他VF性能波動,滿足不同業務需求下的虛擬機存儲業務對性能的要求。 憶聯SR-IOV with QoS方案具有配置靈活、即插即用的特點,且可很好地適配上層應用生態,適合在云化數據中心場景下有高性能、低時延及低成本訴求的本地化閃存服務。

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