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英特爾攜手微軟打造全新I/O虛擬化架構大大提高了加速器和I/O設備的可擴展性

（2025年8月23日更新）

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Ronak Singhal

資深院士英特爾

英特爾至強路線圖和技術領導部門首席架構師

最近，英特爾與微軟合作開放計算項目（OCP）提供可擴展性I/O虛擬化（SIOV）設備和平臺制造商可以在云服務器中使用架構PCIe和Compute Express Link超大規(guī)模虛擬化行業(yè)標準規(guī)范設備。采用SIOV結構完成后，數(shù)據(jù)中心運營商不僅可以減少客戶使用高性能加速器和其他關鍵I/O設備的成本也可以降低以前的標準I/O設備制造商帶來的成本和編程負擔。

新的SIOV架構是一種現(xiàn)代硬件和軟件架構，不僅可以實現(xiàn)I/O高效的大規(guī)模虛擬化設備也克服了以往的問題I/O虛擬化技術的擴展限制。根據(jù)開放計算項目的條款，任何公司都可以使用它SIOV通過開放的零成本許可，技術可以應用于自己的產(chǎn)品。

包括網(wǎng)絡適配器在內(nèi)的云環(huán)境GPU還有存儲控制器I/O該設備可以共享許多需要其服務的虛擬化工作負載。通過虛擬化軟件堆棧和硬件輔助I/O虛擬化技術可以有效地負載這些工作I/O流量路由到這些設備，也有助于降低成本，接近裸金屬ConnorWinfield代理性能的速度。

I/O虛擬化將從企業(yè)規(guī)模演變?yōu)槌笠?guī)模

十多年前發(fā)布的單根I/O虛擬化（SR-IOV）是第一個I/O基于那個時代的虛擬化環(huán)境，每臺服務器通常運行不到20個虛擬化工作負載。SR-IOV加載大部分虛擬化和管理邏輯PCIe但這不僅增加了設備的復雜性，也降低了虛擬堆棧I/O管理的靈活性。在接下來的幾年里，因為CPU隨著核心數(shù)量的增加，虛擬堆棧越來越成熟，容器和微服務技術使工作負載密度呈指數(shù)級增長。基于此，隨著從企業(yè)級規(guī)模向超大規(guī)模虛擬化的過渡，I/O虛擬化也需要日益進化。

SIOV專為超大規(guī)模時代設計的硬件輔助設計I/O虛擬化有潛力支持每臺服務器數(shù)千個虛擬化工作負載。一方面，SIOV將性能要求不敏感的虛擬化和管理邏輯從PCIe設備轉(zhuǎn)移到虛擬堆棧；另一方面，它還在設備上使用了一個新的可擴展標志符，即PCIe內(nèi)存地址空間ID，主要用于工作負載內(nèi)存搜索。虛擬化I/O該設備不僅更容易配置和擴展，而且為其支持的每個虛擬機、容器或微服務提供接近原始性能。

SIOV優(yōu)化可以降低設備成本，使設備更有效地訪問大量的虛擬機和容器，使虛擬堆棧更靈活地配置和組合。總的來說，SIOV它不僅為嚴格的數(shù)據(jù)中心提供了有效的途徑，也為數(shù)字世界的塑造提供了更高效的途徑AI、提供高性能的虛擬工作負擬工作負載提供了高性能I/O和加速。

開放的生態(tài)系統(tǒng)促進增長和創(chuàng)新

帕特爾首席執(zhí)行官·基辛格（Pat Gelsinger）最近指出，基于行業(yè)標準的開放生態(tài)系統(tǒng)加速了行業(yè)的發(fā)展，為客戶提供了更多的選擇。基于此，英特爾和微軟的開發(fā)和驗證SIOV為開放計算項目提供架構。在未來，它將繼續(xù)前進CPU、I/O創(chuàng)新設備和云架構，為每個人提供更高的服務性能和更大的經(jīng)濟效應。我們也期待著開放計算項目社區(qū)的采用和持續(xù)優(yōu)化。

微軟云和人工智能高級架構總經(jīng)理Zaid Kahn隨著系統(tǒng)架構和生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，微軟長期以來一直與芯片合作伙伴合作。可擴展I/O虛擬化架構是我們與英特爾一起為硬件開放標準做出的最新貢獻，除了PCIe、Compute Express Link和UEFI等貢獻。我們希望通過與英特爾和開放計算項目的合作，廣泛推廣SIOV芯片制造商、設備供應商和IP隨著云基礎設施需求的增長和變化，供應商的大規(guī)模應用也期待著在整個生態(tài)系統(tǒng)中進行更廣泛的合作，并不斷演變這一標準。”

值得注意的是，即將推出的英特爾至強可擴展處理器(代號) Sapphire Rapids）、英特爾以太網(wǎng) 800系列網(wǎng)絡控制器和未來PCIe和Compute Express Link（CXL）支持設備和加速器SIOV技術。同時，Linux相關內(nèi)核工作正在進行中，預計該技術將于2022年晚些時候集成。此外，設備、CPU虛擬生態(tài)系統(tǒng)中的主要制造商也了解了相關信息，并期待著SIOV整合到他們的產(chǎn)品路線圖中。

基于SIOV，云、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)可以為超大時代的虛擬化提供統(tǒng)一的啟動平臺。

更多有關SIOV的信息

我們可以看到良性循環(huán)正在發(fā)揮作用，因為開放的行業(yè)標準將產(chǎn)生巨大的創(chuàng)新。我們希望更多的企業(yè)和機構能夠加入我們的行列，支持他們的產(chǎn)品和云基礎設施SIOV，并加入開放計算項目社區(qū)，共同推動該技術的發(fā)展。欲了解更多信息，請在開放計算項目網(wǎng)站上查看該規(guī)范。