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(shù)據(jù)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(yīng)用程序和服務(wù)之間分配帶寬，重要的數(shù)據(jù)流量可以得到優(yōu)先處理，從而提高用戶體驗(yàn)。

信息化時(shí)代數(shù)據(jù)劇增，數(shù)據(jù)中心向大規(guī)模化、云化及智能化演進(jìn)，業(yè)務(wù)場(chǎng)景日趨復(fù)雜。存儲(chǔ)作為最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，容量規(guī)模越來越大，性能、可靠性等指標(biāo)要求越來越高。同網(wǎng)絡(luò)服務(wù) QoS 類似，SSD 也需要提供包括帶寬、IOPS、時(shí)延等性能指標(biāo)的一致性和可預(yù)測(cè)性 QoS 能力，才能更好滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)存儲(chǔ)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(chǔ)虛擬化技術(shù)基礎(chǔ)上，通過令牌桶算法對(duì)各 VF 的讀寫業(yè)務(wù)進(jìn)行管控，不同 VF 之間的讀寫帶寬、IOPS 性能可獨(dú)立調(diào)整，以達(dá)到各 VF 業(yè)務(wù)相互獨(dú)立、互不干擾的效果。本次測(cè)試主要驗(yàn)證憶聯(lián) QoS 特性以下三個(gè)方面：

1、SSD 可通過對(duì)讀、寫及混合讀寫的帶寬、IOPS 性能的調(diào)控，達(dá)到對(duì)特定 VF 業(yè)務(wù)進(jìn)行多維度控制；

2、各 VF 的 QoS 指標(biāo)可進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)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(dǎo)致其他 VF 性能的波動(dòng)。

以下測(cè)試項(xiàng)在開源 Linux KVM 環(huán)境下對(duì) SR-IOV with QoS 的功能進(jìn)行驗(yàn)證。

二、憶聯(lián) SR-IOV with QoS 方案驗(yàn)證

1、驗(yàn)證環(huán)境

1.1 本次驗(yàn)證硬件配置

1.2 本次驗(yàn)證軟件配置

1.3 本次驗(yàn)證組網(wǎng)規(guī)劃

圖 1：本次組網(wǎng)規(guī)劃架構(gòu)圖

2、驗(yàn)證方法

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

?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，再將 8 個(gè)虛擬磁盤掛載到 8 個(gè) KVM 虛擬機(jī)上。

3、驗(yàn)證結(jié)果

本次在 VF QoS 場(chǎng)景下驗(yàn)證結(jié)果如下：

3.1 在對(duì)不同 VF 設(shè)置不同流量限制條件下，對(duì) QOS 功能有效性的驗(yàn)證

圖 2：QoS 功能在對(duì)不同 VF 設(shè)置不同流量限制下的帶寬及 IOPS 表現(xiàn)

對(duì)不同虛擬機(jī)下的 VF1、VF8 設(shè)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(jī)內(nèi)部使用 FIO 工具進(jìn)行性能測(cè)試，從圖 2 測(cè)試結(jié)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 的讀寫帶寬及 IOPS 與峰值流量 QoS 最大相差不超過 3%。由此可見，憶聯(lián) UH711a 的 QoS 功能在對(duì)不同 VF 設(shè)置不同流量指標(biāo)的場(chǎng)景中可保持性能穩(wěn)定發(fā)揮。

3.2 在 VF 狀態(tài)變化的條件下，對(duì) QOS 功能有效性的驗(yàn)證

圖 3：QoS 功能在 VF 狀態(tài)變化下的帶寬及 IOPS 表現(xiàn)

為更好驗(yàn)證 VF 狀態(tài)變化對(duì) QoS 功能有效性的影響，在本次測(cè)試環(huán)境下，對(duì)不同虛擬機(jī)下的 VF 進(jìn)行不同的峰值流量設(shè)置，并對(duì)其中一個(gè) VF 進(jìn)行 offline 操作，以觀察其他 VF 是否可達(dá)到設(shè)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(yàn)證結(jié)果可見，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、混合讀寫等場(chǎng)景下，不管是帶寬還是 IOPS 都基本與 VF1 offline 之前的結(jié)果相近，充分驗(yàn)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(duì)不同 VF 設(shè)置不同帶寬的條件下，對(duì) QoS 有效性的驗(yàn)證

圖 4：QoS 功能在不同帶寬峰值限制下的表現(xiàn)

本輪驗(yàn)證中，在相同環(huán)境下，對(duì) 8 個(gè)不同虛擬機(jī)下的 VF 設(shè)置不同的 QoS，以觀察不同虛擬機(jī)下的 VF 是否可達(dá)到設(shè)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(cè)試發(fā)現(xiàn)，憶聯(lián) UH711a 在對(duì)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(zhí)行 QoS 峰值設(shè)置，可提供最佳使用體驗(yàn)。

通過本次驗(yàn)證可以看出，憶聯(lián) UH711a 在 SR-IOV 特性中使用了精細(xì)化的 QoS 控制，提供了多維度的 QoS 策略，可對(duì)每個(gè) VF 讀、寫或混合讀寫的帶寬、 IOPS 進(jìn)行靈活調(diào)配，避免因個(gè)別 VF 性能搶占導(dǎo)致的其他 VF 性能波動(dòng)，能滿足不同業(yè)務(wù)需求下的虛擬機(jī)存儲(chǔ)業(yè)務(wù)對(duì)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(yīng)用生態(tài)，適合在云化數(shù)據(jù)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)。