QoS(Quality of Service)即服务质量。在有限的带宽资源下,QoS可为各种业务分配带宽,用于控制和管理数据包的传输,提供端到端的服务质量保证,以确保网络在不同的应用程序和服务之间分配带宽,重要的数据流量可以得到优先处理,从而提高用户体验。
在信息化时代,数据呈爆炸式增长,数据中心向大规模化、云化及智能化演进,业务场景日趋复杂。存储作为最重要的基础服务之一,容量规模越来越大,性能、可靠性等指标要求越来越高。同网络服务QoS类似,SSD也需要提供包括带宽、IOPS、时延等性能指标的一致性和可预测性QoS能力,才能更好满足关键业务质量需求。
忆联SSD具备的SR-IOV with QoS特性,是在SR-IOV存储虚拟化技术基础上,通过令牌桶算法对各VF的读写业务进行管控,不同VF之间的读写带宽、IOPS性能可独立调整,以达到各VF业务相互独立、互不干扰的效果。本次测试主要验证忆联QoS特性以下三个方面:
(1)SSD可通过对读、写及混合读写的带宽、IOPS性能的调控,达到对特定VF业务进行多维度控制;
(2)各VF的QoS指标可进行动态调配并实时生效;
(3)各VF之间的IO业务性能相互隔离,不因某一个VF的性能变化而导致其他VF性能的波动。
以下测试项在开源Linux KVM环境下对SR-IOV with QoS的功能进行验证。
1.验证环境
1.1 本次验证硬件配置
类型 |
型号 |
硬件配置 |
服务器 |
2U2路服务器 |
CPU:Intel Xeon Gold 6336Y @2.4GHz |
内存:12*16GB |
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存储控制器:支持RAID 1(系统盘) |
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网卡:2*2端口25GE以太网卡 |
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硬盘 |
忆联SSD |
系统盘:2*480GB SATA 数据盘:1*7.68 NVMe SSD FW8023(UH711a) |
1.2 本次验证软件配置
类型 |
型号 |
版本 |
操作系统 |
CentOS(x86) |
7.6 |
磁盘压力工具 |
FIO |
3.18 |
磁盘维护工具 |
Umtool |
1.0.2.0-4 |
1.3 本次验证组网规划
2.验证方法
步骤1:安装部署KVM虚拟化环境,创建虚拟机并安装虚拟机操作系统;
步骤2:服务器配置1块UH711a,并创建8个VF 及NameSpace,并将NameSpace同VF绑定创建8个SR-IOV虚拟磁盘,再将8个虚拟磁盘挂载到8个 KVM 虚拟机上。
3.验证结果
本次在VF QoS场景下验证结果如下:
3.1 在对不同VF设置不同流量限制条件下,对QOS功能有效性的验证
图2:QoS功能在对不同VF设置不同流量限制下的带宽及IOPS表现
对不同虚拟机下的VF1、VF8设置不同QoS,其中VF1和VF8的带宽峰值流量分别为200M、300M ,IOPS峰值流量分别为1000、3000。在虚拟机内部使用FIO工具进行性能测试,从图2测试结果可看到VF1和VF8在不同业务场景下性能得到了较好发挥,VF1及VF8的读写带宽及IOPS与峰值流量QoS最大相差不超过3% 。
由此可见,忆联UH7系SSD的QoS功能在对不同VF设置不同流量指标的场景中可保持性能稳定发挥。
3.2 在VF状态变化的条件下,对QOS功能有效性的验证
图3: QoS功能在VF状态变化下的带宽及IOPS表现
为更好验证VF状态变化对QoS功能有效性的影响,在本次测试环境下,对不同虚拟机下的VF进行不同的峰值流量设置,并对其中一个VF进行offline操作,以观察其他VF是否可达到设定的流量值,其中VF1、VF8带宽限制为200M、300M,VF1、VF8 IOPS限制为1000、5000。
从图3验证结果可见,在VF1 offline时,不管是在IOPS还是带宽上,VF8流量值都接近限制峰值,且在读、写、混合读写等场景下,不管是带宽还是IOPS都基本与VF1 offline之前的结果相近,明显验证了在忆联SR-IOV with QoS功能下的VF受到其他VF状态影响较小,VF间具有一定性能隔离。
3.3在对不同VF设置不同带宽的条件下,对QoS有效性的验证
图4: QoS功能在不同带宽峰值限制下的表现
在本轮验证中,在相同环境下,对8个不同虚拟机下的VF设置不同的QoS,以观察不同虚拟机下的VF是否可达到设置的QoS值,其中VF1的带宽峰值为50M,VF2至VF8依次增加50M,VF8带宽峰值为400M。
通过测试发现,UH7系SSD在对所有VF进行不同带宽限制时,各VF带宽流量在不同场景下相差较小,每个VF都可较好执行QoS峰值设置,确保最佳使用体验。
通过本次验证可以看到,忆联UH711a在SR-IOV 特性中使用了精细化的QoS控制,提供了多维度的QoS策略,可对每个VF读、写或混合读写的带宽、IOPS进行灵活调配,避免因个别VF性能抢占导致的其他VF性能波动,满足不同业务需求下的虚拟机存储业务对性能的要求。 忆联SR-IOV with QoS方案具有配置灵活、即插即用的特点,且可很好地适配上层应用生态,适合在云化数据中心场景下有高性能、低时延及低成本诉求的本地化闪存服务。