过去几年，PCI Express（以下简写为PCIe）总线逐渐成为一种具高效率、成本效益，并适用于网络应用设计的平台。PCIe的发展是为了克服以往并列式计算机总线架构在效能、扩充性以及组态等各方面所受的限制，新的这种通用型序列I/O的链接技术，已被广泛受到企业型、桌上型、行动、通讯及嵌入式等各项应用领域的设计采用。仅管普及度已相当广泛，业界却普遍认为：PCIe总线的效能还是无法因应高效能储存与网络设备所需特殊I/O的需求。

但PCIe标准的延伸规格，正努力改变这种想法。 PCI-SIG 工作小组正在研议新的规格，即将PCIe加入I/O虚拟化功能。这项新功能可让网络管理者能在不同CPU间或CPU群组对外围组件的资源及端点（endpoints）进行虚拟化或分享。

IO虚拟层级

基本PCIe拓扑有专属的端点对应至特定的root complexes。在这样的环境中，网络架构中的每个实体端点都对应连到一个系统映像（System Image），且无法被分享。而以新的规格定义，Root Complex拓扑规格则提供两个层级的I/O虚拟。第一个层级称为 Single-Root I/O 虚拟（IOV），由实体端点本身提供虚拟的功能。这个端点可以支持一个或多个虚拟端点（Virtual Endpoints)，并利用各种机制让每个虚拟端点（VE）从不同的系统映像（System Images）与直接内存访问（Direct Memory Access）的来源直接进行I/O与内存的作业，在不会干预执行过程的情况下，完成与中断系统映像的作业。第二个层级称为 Multi-Root （多根） IOV，运用Multi-Root（MR）交换器与MR端点来延伸虚拟化功能。MR交换器与MR端点都有相关机制，让多个Root Complex与系统映像能分享共同的端点。

《图一 多根（multi-root）I/O虚拟的系统模式》

I/O虚拟化的优势

I/O带来许多相当具有吸引力的好处。第一，也是最重要的一点，它能用来改善系统的使用效率。每个虚拟系统都需要自己专属的I/O资源，在许多实体组态中，客户端或服务器上I/O插槽的数量，可能不敷每个虚拟系统及需要专属I/O端点的需求。有了足够的实体I/O端点，这种拓扑架构便可以让虚拟系统能分享使用率偏低的端点。

此外，将I/O资源集中管理，不但能增加I/O的扩充性，同时还能简化网络的管理作业。服务器能适时控制对资源的存取。而且由于I/O透过集中式交换器管理，网络管理员能更轻易且有效率地配置各项资源。

I/O虚拟化的集中管理模式，让网络管理员可以对网络I/O的流量平衡及带宽管理进行优化管理。若虚拟系统需要更多的带宽，网络管理员可配置较多的实体端点容量给该虚拟系统。若虚拟系统比正常使用情形，消耗了更多的I/O资源，管理员也可以将其使用设定降低至默认值。

最后一项好处，I/O虚拟化亦有助于增进网络的可靠度。藉由消弭网络基础架构中多余的外围与链接埠，并减少网络中组件的使用数量，便能大幅降低失败率。由于网络管理员能根据效能需求，妥善配置I/O资源，故能减少适配卡、线路、以及链接埠的使用数量，因此I/O虚拟化可大幅降低网络成本。

服务器与储存产业的大多数厂商将PCIe视为一种桥接或过渡的技术。他们相信未来的系统将采用能提供非常专业化功能的一种新总线架构，以支持高效能网络环境对特殊I/O的需求。而PCIe加入I/O虚拟化功能必将改变这种看法。藉由这项新功能的加入，使得多重CPU的系统配置可共享外围及端点装置，且随着PCIe总线已大量的被采用、及愈来愈多相关共生系统厂商的支持所带来的成本效益，PCIe具备着无与伦比的竞争优势。

------IDT串行交换产品部门产品总监---------