虚拟化-SR-IOV

SR-IOV简介

    SR-IOV(PCI-SIG Single Root I/O Virtualization and Sharing)是PCI-SIG组织发布的规范。

设计PCI-SIG SR-IOV 规范的目的是：通过为虚拟机提供独立的内存地址、中断和DMA流而避免VMM的介入。SR-IOV允许一个PCI设备提供多个VFs。VMM将一个或者多个 VF 分配给一个虚机。一个VF同时只能被分配一个虚机。而虚拟机感知不到这个网卡是被VF的还是普通的物理网卡。

R-IOV引入了两个PCIe的function types

PFs：包括管理SR-IOV功能在内的所有PCIe function。

VFs：一部分轻量级的PCIe function，只能进行必要的数据操作和配置。

SR-IOV工作流程中有三个角色

1.PCIe的SR-IOV机制：提供独立可配置的多个VFs，每一个VFs具有独立的PCIe配置空间。

2.VMM：则把VFs分配给虚拟机。

3.VT-x和VT-d：通过硬件辅助技术提供和虚拟机之间的直接DMA数据映射传输，跳过VMM的干预。

SR-IOV原理

下面一幅图描述了SR-IOV的原理（来自intel《PCI-SIG SR-IOV Prime》）：

SR-IOV的优缺点

SR-IOV相对与软件模拟IO虚拟化的优点：

1.降低了IO延迟和对CPU的占用，获得了接近原生的IO性能，因为虚拟机直接使用VFs，没有了VMM的陷入处理。

2.数据更加安全，因为每个VF属于一个IOMMU Group，共享IOMMU Group的设备不能分配给不同的虚拟机，而每个IOMMU Group又有独立的内存。

SR-IOV相对与Device assignment的优点：

没有了一个PCI设备只能给一个虚拟机的尴尬，SR-IOV下多个虚拟机可通过独占VFs的方式共享一个PCI设备。

SR-IOV的缺点：

使用了VFs的虚拟机不能在线迁移。

注：在SR-IOV的实践过程中需要注意PCI的ACS等特性。