Intel y Microsoft donan nueva especificación de virtualización de E/S para la era de la hiperescala

La nueva especificación Open Compute Project está diseñada para hacer que los aceleradores y dispositivos de E/S sean más escalables, eficientes y rentables en los centros de datos virtualizados modernos.

Hoy, Intel contribuyó con la especificación Scalable I/O Virtualization (SIOV) al Open Compute Project (OCP) con Microsoft, lo que permite a los fabricantes de dispositivos y plataformas acceder a una especificación estándar de la industria para la virtualización a hiperescala de dispositivos PCI Express y Compute Express Link en servidores en la nube. Cuando se adopte, la arquitectura SIOV permitirá a los operadores de centros de datos ofrecer un acceso más rentable a aceleradores de alto rendimiento y otros dispositivos de E/S clave para sus clientes, así como aliviar a los fabricantes de dispositivos de E/S de las cargas de costos y programación impuestas bajo estándares anteriores.

La nueva especificación SIOV es una arquitectura de hardware y software modernizada que permite una virtualización eficiente y a gran escala de dispositivos de E/S y supera las limitaciones de escalado de las tecnologías de virtualización de E/S anteriores. Bajo los términos de la contribución de OCP, cualquier empresa puede adoptar la tecnología SIOV e incorporarla a sus productos bajo una licencia abierta y de costo cero.

En entornos de nube, los dispositivos de E/S, incluidos los adaptadores de red, las GPU y los controladores de almacenamiento, se comparten entre muchas cargas de trabajo virtualizadas que requieren sus servicios. Las tecnologías de virtualización de E/S asistidas por hardware permiten un enrutamiento eficiente del tráfico de E/S desde las cargas de trabajo a través de la pila de software de virtualización hasta los dispositivos. Ayuda a mantener la sobrecarga baja y el rendimiento cerca de las velocidades "bare-metal".

La virtualización de E/S debe evolucionar de la escala empresarial a la hiperescala

La primera especificación de virtualización de E/S, Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV), se lanzó hace más de una década y se concibió para los entornos virtualizados de esa época, generalmente menos de 20 cargas de trabajo virtualizadas por servidor. SR-IOV cargó gran parte de la lógica de virtualización y administración en los dispositivos PCIe, lo que aumentó la complejidad del dispositivo y redujo la flexibilidad de administración de E/S de la pila de virtualización. En los años siguientes, los recuentos de núcleos de CPU crecieron, las pilas de virtualización maduraron y la tecnología de contenedores y microservicios aumentó exponencialmente la densidad de la carga de trabajo. A medida que pasamos de la virtualización de "escala empresarial" a la virtualización de "hiperescala", está claro que la virtualización de E/S también debe evolucionar.

SIOV es una virtualización de E/S asistida por hardware diseñada para la era de la hiperescala, con el potencial de admitir miles de cargas de trabajo virtualizadas por servidor. SIOV mueve la lógica de virtualización y administración no crítica para el rendimiento del dispositivo PCIe a la pila de virtualización. También utiliza un nuevo identificador escalable en el dispositivo, llamado PCIe Process Address Space ID, para abordar la memoria de las cargas de trabajo. Los dispositivos de E/S virtualizados se vuelven mucho más configurables y escalables, al tiempo que ofrecen un rendimiento casi nativo a cada máquina virtual, contenedor o microservicio que admite simultáneamente.

Estas mejoras pueden reducir los costos en los dispositivos, proporcionar de manera más eficiente acceso a los dispositivos para un gran número de máquinas virtuales y contenedores, y proporcionar más flexibilidad a la pila de virtualización para el aprovisionamiento y la componibilidad. SIOV proporciona a los centros de datos tensos un camino eficiente para ofrecer E/S y aceleración de alto rendimiento para IA avanzada, redes, análisis y otras cargas de trabajo virtuales exigentes que dan forma a nuestro mundo digital.

Los estándares y los ecosistemas abiertos impulsan el crecimiento y la innovación

Como escribió recientemente el CEO de Intel, Pat Gelsinger, los ecosistemas abiertos basados en los estándares de la industria aceleran las industrias y brindan a los clientes más opciones. En este espíritu, Intel y Microsoft desarrollaron, validaron y donaron la especificación SIOV al Open Compute Project, donde esperamos que provoque la innovación en CPU, dispositivos de E/S y arquitecturas en la nube que mejoren el rendimiento del servicio y escalen la economía para todos. Esperamos con interés la adopción y la mejora continua de la comunidad OCP.

"Microsoft ha colaborado durante mucho tiempo con socios de silicio en estándares a medida que evolucionan la arquitectura del sistema y los ecosistemas. La especificación Scalable I/O Virtualization representa la última de nuestras contribuciones de estándares abiertos de hardware junto con Intel, como PCI Express, Compute Express Link y UEFI", dijo Zaid Kahn, GERENTE General de Arquitecturas Avanzadas de Nube e IA de Microsoft. "A través de esta colaboración con Intel y OCP, esperamos promover una amplia adopción de SIOV entre los proveedores de silicio, los proveedores de dispositivos y los proveedores de IP, y damos la bienvenida a la oportunidad de colaborar más ampliamente en todo el ecosistema para evolucionar este estándar a medida que los requisitos de infraestructura en la nube crecen y cambian".

La tecnología SIOV es compatible con el próximo procesador escalable Intel® Xeon®, cuyo nombre en código es Sapphire Rapids, así como con los controladores de red Intel® Ethernet serie 800 y los futuros dispositivos y aceleradores PCIe y Compute Express Link (CXL). La upstreaming del kernel de Linux está en marcha con la integración anticipada más adelante en 2022. Los actores clave en el ecosistema de dispositivos, CPU y virtualización han sido informados y están entusiasmados de integrar SIOV en sus hojas de ruta.

Con SIOV, las industrias de la nube, las redes y los centros de datos tienen una plataforma de lanzamiento unificada para la virtualización de la era de la hiperescala.

Más información sobre SIOV

Ya podemos ver el "círculo virtuoso" en acción a medida que los estándares abiertos de la industria conducen a una gran innovación y esperamos que aún más empresas y organizaciones se unan a nosotros apoyando a SIOV en sus productos e infraestructura en la nube y se unan a la comunidad OCP en la evolución de la tecnología. Para obtener más información, consulte la especificación en el sitio web de OCP.

Ronak Singhal es Intel Senior Fellow y arquitecto jefe de Intel Xeon Roadmap & Technology Leadership en Intel Corporation.