SR-IOV SSD和适用于汽车应用程序的虚拟机管理程序有什么区别？
SR-IOV SSD和适用于汽车应用程序的虚拟机管理程序有什么区别？
随着汽车智能化程度的不断提高，如何在保证功能丰富性的同时减少硬件组件数量成为了一个重要课题。SR-IOV（单根输入/输出虚拟化）技术作为一种可能的解决方案，正在引起汽车制造商的广泛关注。本文将探讨SR-IOV SSD技术在汽车应用程序中的应用及其优势。
SR-IOV已经存在多年，但它主要针对企业网络应用程序，以帮助提高虚拟化和云环境中的性能、可扩展性、资源利用率和安全性。现在，它正在进入汽车等其他市场。SR-IOV 功能不仅限于数据存储设备;但是，在本文中，我们将讨论仅限于固态磁盘 。
首先，让我们看看 SR-IOV 的组件及其功能。SR-IOV 包含物理功能 （PF），这些功能是负责将数据移入和移出SSD的 PCIe 功能。通常，每个主机有一个 PF。多个主机也可以与单个 PF 一起使用，但它需要一个 PCIe 交换机。将多个主机直接连接到SSD将需要每个主机一个 PF。
虚拟功能 （VF） 也是支持数据流并确定设备资源配置方式的 PCIe 功能。概括地说，将 PF 视为主机的端口。VF 是为其支持的虚拟机 （VM） 的存储设备进行分区的方式。SR-IOV 通过消除数据通过虚拟机管理程序的需要以及消除数据转换引起的开销，从而改善了延迟，从而简化了这一过程（图 1）。
图1. SR-IOV 架构消除了虚拟机管理程序对事务施加的开销。
VF 可以拥有自己的命名空间（存储分区），也可以在 VF 之间共享命名空间。例如，一个设计可以同时为车载信息娱乐系统（IVI—（VM1）和ADAS（VM2）提供相同的地图数据。VM 可以共享映射数据所在的命名空间，而不是两个副本。
近年来，汽车应用对 SR-IOV 的兴趣日益浓厚。已经提出了简单的单端口到多端口解决方案。让许多主机共享一个存储设备的想法似乎是减少组件和节省成本的好方法。这可以通过使用带有 PCIe 交换机的单端口 SR-IOV SSD 或多端口 SR-IOV 来实现。
多端口设备的优点是不需要交换机。缺点是，如果多端口设备只有四个通道，而在四端口的情况下，每个端口都有一个通道。这将导致每台主机只能获得 SSD 最大性能的 25%，即使其他主机处于空闲状态。
在 PCIe 交换机解决方案中，该交换机具有单个端口，可帮助片上系统 （SoC） 最大限度地提高可用吞吐量，因为所有四个通道都可供其使用。例如，如果有 4 台主机，其中 3 台处于空闲状态，则活动主机将获得 100% 的四通道带宽。
如果性能不是一个问题，那么下一个障碍是使此类设计正常工作所涉及的软件的复杂性。这可能是许多人的绊脚石，需要恢复到更简单的架构（图 2）。
图2. 两台主机通过 PCIe 交换机访问单端口 SR-IOV SSD。命名空间专用于每个 PF 和 VF，但也有一个所有 VF 都可以访问的共享命名空间。
即使 SoC 变得更强大，每辆车所需的数量减少，对 SR-IOV 的需求仍将存在，甚至会增加。在eCockpits 中，每个功能都将具有单独的 VM/VF——数字集群、导航、远程信息处理、乘客娱乐和行车记录仪。ADAS/AD 也将需要 VM/VF。事件数据记录器 （EDR） 将具有高耐用性 （SLC） 命名空间。虽然对 SR-IOV 的需求将继续存在，但我们将看到对多端口 SSD 的需求减少。
单端口 SR-IOV 解决方案可以支持多个主机（无需交换机）的另一种方式是让间接主机的数据通过直接连接到 SSD 的单个主机。图 3 显示了如何在高层次上完成此作。
图3. 多个主机通过单个连接的主机 （SoC 1） 共享一个单端口 SR-IOV SSD。
成本是另一个不容忽视的考虑因素。SSD 支持的端口越多，成本就越高。最初，人们认为汽车级 PCIe 交换机的成本太昂贵，因此使多端口 SSD 成为更有利的选择。然而，随着越来越多的供应商进入市场，成本已经下降，除了前面提到的性能优势外，这成为一个非常好的选择。
多端口 SSD 也缺乏任何行业标准，这使得每个供应商都有自己的“定制”设计，汽车行业希望避免这种情况，以实现供应连续性和选择。从长远来看，单端口 SR-IOV SSD 将成为主流。
虽然汽车市场对集成 SR-IOV 技术尚不陌生，但采用该技术的愿望非常强烈。存在用例;这只是工程师学习技术并适应它的问题。
UFS 刚进入汽车市场时的情况也是如此。工程师们熟悉 e.MMC，但 UFS 是新的。如今，UFS 存储设备是汽车 NAND 闪存 TAM 的最大部分。一旦生态系统进一步发展，客户更习惯使用 SR-IOV，它也将成为 NAND 闪存在汽车应用中增长的强大驱动力。