QoS（Quality of Service）即服務(wù)質(zhì)量。在有限的帶寬資源下，QoS 可為各種業(yè)務(wù)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(wù)質(zhì)量保證，以確保網(wǎng)絡(luò )在不同的應用程序和服務(wù)之間分配帶寬，重要的數據流量可以得到優(yōu)先處理，從而提高用戶(hù)體驗。

信息化時(shí)代數據劇增，數據中心向大規?；?、云化及智能化演進(jìn)，業(yè)務(wù)場(chǎng)景日趨復雜。存儲作為最重要的基礎設施之一，容量規模越來(lái)越大，性能、可靠性等指標要求越來(lái)越高。同網(wǎng)絡(luò )服務(wù) QoS 類(lèi)似，SSD 也需要提供包括帶寬、IOPS、時(shí)延等性能指標的一致性和可預測性 QoS 能力，才能更好滿(mǎn)足關(guān)鍵業(yè)務(wù)存儲需求。

一、憶聯(lián) SR-IOV With QoS

憶聯(lián) UH711a 具備的 SR-IOV with QoS 特性，是在 SR-IOV 存儲虛擬化技術(shù)基礎上，通過(guò)令牌桶算法對各 VF 的讀寫(xiě)業(yè)務(wù)進(jìn)行管控，不同 VF 之間的讀寫(xiě)帶寬、IOPS 性能可獨立調整，以達到各 VF 業(yè)務(wù)相互獨立、互不干擾的效果。本次測試主要驗證憶聯(lián) QoS 特性以下三個(gè)方面：

1、SSD 可通過(guò)對讀、寫(xiě)及混合讀寫(xiě)的帶寬、IOPS 性能的調控，達到對特定 VF 業(yè)務(wù)進(jìn)行多維度控制；

2、各 VF 的 QoS 指標可進(jìn)行動(dòng)態(tài)調配并實(shí)時(shí)生效；

3、各 VF 之間的 IO 業(yè)務(wù)性能相互隔離，不因某一個(gè) VF 的性能變化而導致其他 VF 性能的波動(dòng)。

以下測試項在開(kāi)源 Linux KVM 環(huán)境下對 SR-IOV with QoS 的功能進(jìn)行驗證。

二、憶聯(lián) SR-IOV with QoS 方案驗證

1、驗證環(huán)境

1.1 本次驗證硬件配置

1.2 本次驗證軟件配置

1.3 本次驗證組網(wǎng)規劃

圖 1：本次組網(wǎng)規劃架構圖

2、驗證方法

?步驟 1：安裝部署 KVM 虛擬化環(huán)境，創(chuàng )建虛擬機并安裝虛擬機操作系統；

?步驟 2：服務(wù)器配置 1 塊 UH711a，并創(chuàng )建 8 個(gè) VF 及 NameSpace，并將 NameSpace 同 VF 綁定創(chuàng )建 8 個(gè) SR-IOV 虛擬磁盤(pán)，再將 8 個(gè)虛擬磁盤(pán)掛載到 8 個(gè) KVM 虛擬機上。

3、驗證結果

本次在 VF QoS 場(chǎng)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(jìn)行性能測試，從圖 2 測試結果可看到 VF1 和 VF8 在不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下 SSD 的性能得到了較好發(fā)揮，VF1 及 VF8 的讀寫(xiě)帶寬及 IOPS 與峰值流量 QoS 最大相差不超過(guò) 3%。由此可見(jiàn)，憶聯(lián) UH711a 的 QoS 功能在對不同 VF 設置不同流量指標的場(chǎng)景中可保持性能穩定發(fā)揮。

3.2 在 VF 狀態(tài)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(tài)變化下的帶寬及 IOPS 表現

為更好驗證 VF 狀態(tài)變化對 QoS 功能有效性的影響，在本次測試環(huán)境下，對不同虛擬機下的 VF 進(jìn)行不同的峰值流量設置，并對其中一個(gè) VF 進(jìn)行 offline 操作，以觀(guān)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(jiàn)，在 VF1 offline 時(shí)，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(xiě)、混合讀寫(xiě)等場(chǎng)景下，不管是帶寬還是 IOPS 都基本與 VF1 offline 之前的結果相近，充分驗證了在憶聯(lián) SR-IOV with QoS 功能下的 VF 受到其他 VF 狀態(tài)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

本輪驗證中，在相同環(huán)境下，對 8 個(gè)不同虛擬機下的 VF 設置不同的 QoS，以觀(guān)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(guò)測試發(fā)現，憶聯(lián) UH711a 在對所有 VF 進(jìn)行不同帶寬限制時(shí)，各 VF 帶寬流量在不同場(chǎng)景下相差較小，每個(gè) VF 都可較好執行 QoS 峰值設置，可提供最佳使用體驗。

通過(guò)本次驗證可以看出，憶聯(lián) 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(gè) VF 讀、寫(xiě)或混合讀寫(xiě)的帶寬、 IOPS 進(jìn)行靈活調配，避免因個(gè)別 VF 性能搶占導致的其他 VF 性能波動(dòng)，能滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)需求下的虛擬機存儲業(yè)務(wù)對性能的要求。

憶聯(lián) SR-IOV with QoS 方案具有配置靈活、即插即用的特點(diǎn)，且能很好地適配上層應用生態(tài)，適合在云化數據中心場(chǎng)景下提供高性能、低時(shí)延及低成本訴求的本地化閃存服務(wù)。