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アイテム
PF/VF間のデータパス互換性を活用したゲスト主導のSR-IOV制御
https://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/records/2010634
https://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/records/20106348c28a0ec-c3bc-4645-9f50-f8225ff6d77b
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
|---|---|---|
IPSJ-OS26172005.pdf (1.3 MB)
2028年7月30日からダウンロード可能です。
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Copyright (c) 2026 by the Information Processing Society of Japan
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| 非会員：¥660, IPSJ:学会員：¥330, OS:会員：¥0, DLIB:会員：¥0 | ||
| Item type | SIG Technical Reports(1) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2026-07-30 | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| タイトル | PF/VF間のデータパス互換性を活用したゲスト主導のSR-IOV制御 | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| タイトル | Guest-Driven SR-IOV Control Leveraging PF/VF Datapath Compatibility | |||||||||
| 言語 | ||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||
| キーワード | ||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||
| 主題 | 仮想化技術とセキュリティ | |||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh | |||||||||
| 資源タイプ | technical report | |||||||||
| 著者所属 | ||||||||||
| NTT株式会社NTTオープンソースソフトウェアセンタ | ||||||||||
| 著者所属 | ||||||||||
| NTT株式会社NTTオープンソースソフトウェアセンタ | ||||||||||
| 著者名 |
鷲津,優維
× 鷲津,優維
× 牧田,俊明
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| 著者名(英) |
Yui Washizu
× Yui Washizu
× Toshiaki Makita
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| 論文抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | 仮想ネットワークのオーバーヘッド削減手段として，SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）によるパケットスイッチングのオフロードが有効である．SR-IOVは，単一の物理デバイスから互いに隔離されたVirtual Function（VF）を生成し，各仮想マシンへ直接割り当てる技術であり，Physical Function（PF）がVFの管理やオフロード設定を担う．しかし，SR-IOVの制御インタフェースがゲストに公開されていないため，その活用範囲が限られている．例えば，マルチテナントクラウド環境で活用するためには，特定ゲストへのPF占有割り当てや，ホスト管理者によるオフロード設定の代行が必要になり，テナントの独立した運用管理に課題が残る．この課題に対し，vDPA対応NICではSR-IOVエミュレーションと組み合わせてゲスト主導のオフロードを実現する方式が存在するが，適用環境が限定され，RoCEプロトコル等のデバイス固有機能が利用不可になる上，PCIパススルーよりも性能が落ちるケースもある．そこで本稿では，SR-IOV PF/VF間のデータパス互換性を活用してVFをPFとしてエミュレーションする方式を提案する．本方式は，このデータパス互換性をもつデバイスに広く適用可能であり，vDPA対応NICへの依存から脱却できる．これにより，仮想マシン上のコンテナ基盤や，ネストされた仮想化環境において，PCIパススルーと同等の性能で，ゲスト主導のネットワークオフロードが可能になった．性能評価では，ソフトウェアエミュレーションの環境と比較して，スループットが2倍以上，レイテンシが約90 μsec改善した．さらに，既存手法と比較しても，送信スループットが17%程度，レイテンシが50 μsec程度改善したことも確認できた．また，QEMUへの実装を通じて得られた，実装上の課題についても報告する． | |||||||||
| 論文抄録(英) | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||||||
| 内容記述 | SR-IOV (Single Root I/O Virtualization) is effective for offloading packet switching to reduce virtual network overhead. It creates isolated Virtual Functions (VFs) from a single physical device and assigns them directly to guest VMs, with the Physical Function (PF) managing VFs and offload configuration. However, since the control interface of SR-IOV is not exposed to guests, its applicability is limited. In multi-tenant cloud environments, this requires either dedicating a PF to a specific tenant or having the host administrator configure offloads on their behalf, leaving challenges for independent tenant management. In order to address this, an existing approach combines SR-IOV emulation and vDPA to present VFs as PFs to guests, enabling nested SR-IOV and guest-driven offloading, but this requires host NIC vDPA support, restricting its applicability. Furthermore, device-specific features such as RoCE become unavailable, and performance may fall below that of PCI passthrough. We propose emulating a VF as a PF by leveraging PF/VF datapath compatibility. This relaxes the restriction to NICs supporting vDPA, extending applicability to any device with this compatibility. As a result, guest-driven network offloading at PCI passthrough-equivalent performance becomes possible in VM-hosted container platforms and nested virtualization environments. Our evaluation shows over 2× throughput improvement and approximately 90 μsec latency reduction over software emulation, and approximately 17% transmit throughput and 50 μsec latency improvement over existing vDPA-based approaches. We also report challenges through our QEMU implementation. | |||||||||
| 書誌レコードID | ||||||||||
| 収録物識別子タイプ | NCID | |||||||||
| 収録物識別子 | AN10444176 | |||||||||
| 書誌情報 |
研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム（OS） 巻 2026-OS-172, 号 5, p. 1-9, 発行日 2026-07-30 |
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| ISSN | ||||||||||
| 収録物識別子タイプ | ISSN | |||||||||
| 収録物識別子 | 2188-8795 | |||||||||
| Notice | ||||||||||
| SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc. | ||||||||||
| 出版者 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 出版者 | 情報処理学会 | |||||||||
