单根 I/O 虚拟化(SR-IOV)是一种规范,它允许单个 PCI Express(PCIe)设备向主机系统呈现多个独立的 PCI 设备,称为 虚拟功能 (VF)。这样的每个设备:
例如,单个具有 SR-IOV 的网络设备可以向多个虚拟机显示 VF。虽然所有 VF 都使用相同的物理卡、相同的网络连接和相同的网线,但每个虚拟机都直接控制其自己的硬件网络设备,并且不使用主机的额外资源。
SR-IOV 的工作原理
SR-IOV 功能可能会因为引进了以下 PCI 功能:
VM 将 VF 识别为虚拟设备。例如,由 SR-IOV 网络设备创建的 VF 显示为分配给虚拟机的网卡,其方式与主机系统上显示的物理网卡相同。
图 10.1. SR-IOV 架构
优点
使用 SR-IOV VF 而不是模拟设备的主要优点是:
例如,作为 vNIC 附加到虚拟机的 VF 性能几乎与物理 NIC 相同,并且优于半虚拟化或模拟的 NIC。特别是,当多个 VF 在单个主机上同时使用时,其性能优势可能非常显著。
缺点
其它资源
要将 SR-IOV 网络设备附加到 Intel 或 AMD 主机上的虚拟机(VM),您必须从主机上支持 SR-IOV 的网络接口创建一个虚拟功能(VF),并将 VF 作为设备分配给指定虚拟机。详情请查看以下步骤。
先决条件
您的主机的 CPU 和固件支持 I/O 内存管理单元(IOMMU)。
主机系统使用访问控制服务(ACS)来为 PCIe 拓扑提供直接内存访问(DMA)隔离。与系统供应商一起验证这一点。
如需更多信息,请参阅实施 SR-IOV 的硬件注意事项。
物理网络设备支持 SR-IOV。要验证系统上的任何网络设备是否支持 SR-IOV,请使用 lspci -v
命令,并在输出中查找 单根 I/O 虚拟化(SR-IOV)
。
# lspci -v
[...]
02:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82576 Gigabit Network Connection (rev 01)
Subsystem: Intel Corporation Gigabit ET Dual Port Server Adapter
Flags: bus master, fast devsel, latency 0, IRQ 16, NUMA node 0
Memory at fcba0000 (32-bit, non-prefetchable) [size=128K]
[...]
Capabilities: [150] Alternative Routing-ID Interpretation (ARI)
Capabilities: [160] Single Root I/O Virtualization (SR-IOV)
Kernel driver in use: igb
Kernel modules: igb
[...]
用于创建 VF 的主机网络接口正在运行。例如:要激活 eth1 接口并验证它正在运行:
# ip link set eth1 up
# ip link show eth1
8: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP mode DEFAULT qlen 1000
link/ether a0:36:9f:8f:3f:b8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
vf 0 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking on, link-state auto
vf 1 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking on, link-state auto
vf 2 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking on, link-state auto
vf 3 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking on, link-state auto
要使 SR-IOV 设备分配正常工作,必须在主机 BIOS 和内核中启用 IOMMU 功能。要做到这一点:
在 Intel 主机上启用 VT-d:
使用 intel_iommu=on
和 iommu=pt
参数重新生成 GRUB 配置:
# grubby --args="intel_iommu=on iommu=pt" --update-kernel=ALL
重启主机。
在 AMD 主机上启用 AMD-Vi:
使用 iommu=pt
参数重新生成 GRUB 配置:
# grubby --args="iommu=pt" --update-kernel=ALL
重启主机。
流程
可选: 确认您的网络设备可使用的最大 VF 数。要做到这一点,请使用以下命令,将 eth1 替换为您的 SR-IOV 兼容网络设备。
# cat /sys/class/net/eth1/device/sriov_totalvfs
7
使用以下命令来创建虚拟功能(VF):
# echo VF-number > /sys/class/net/network-interface/device/sriov_numvfs
在命令中,替换:
以下示例从 eth1 网络接口创建 2 个 VF:
# echo 2 > /sys/class/net/eth1/device/sriov_numvfs
确定已添加了 VF:
# lspci | grep Ethernet
82:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82599ES 10-Gigabit SFI/SFP+ Network Connection (rev 01)
82:00.1 Ethernet controller: Intel Corporation 82599ES 10-Gigabit SFI/SFP+ Network Connection (rev 01)
82:10.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82599 Ethernet Controller Virtual Function (rev 01)
82:10.2 Ethernet controller: Intel Corporation 82599 Ethernet Controller Virtual Function (rev 01)
通过为您用于创建 VF 的网络接口创建一个 udev 规则,使创建的 VF 持久化。例如,对于 eth1 接口,创建 /etc/udev/rules.d/eth1.rules
文件,并添加以下行:
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="net", ENV{
ID_NET_DRIVER}=="ixgbe", ATTR{
device/sriov_numvfs}="2"
这样可确保使用 ixgbe
驱动程序的两个 VF 在主机启动时可自动对 eth1
接口可用。如果不需要持久性 SR-IOV 设备,请跳过这一步。
警告
目前,当试图在 Broadcom NetXtreme II BCM57810 适配器上保留 VF 时,上述设置无法正常工作。另外,基于这些适配器将 VF 附加到 Windows 虚拟机当前还不可靠。
将新添加的 VF 接口设备热插到正在运行的虚拟机中。
# virsh attach-interface testguest1 hostdev 0000:82:10.0 --managed --live --config
验证
并非所有设备都可用于 SR-IOV。以下设备已在 RHEL 8 中进行了测试,并验证了与 SR-IOV 兼容。
网络设备
ixgbe
驱动程序i40e
驱动程序mlx5_core
驱动程序i40e
驱动程序igb
驱动程序bnx2x
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