超融合技术白皮书(6)

2018-11-17 19:17

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该是在某个NUMA节点内。这可以防止处理器需要跟其它的NUMA节点交互,从而导致工作负载性能下降。

深信服的aSV支持NUMA技术,使得hypervisor和上层OS内存互连,这样OS不会在CPU和NUMA节点之间迁移工作负载。

1.2.1.2.3.2 SR-IOV

功能描述:

通常针对虚拟化服务器的技术是通过软件模拟共享和虚拟化网络适配器的一个物理端口,以满足虚拟机的 I/O 需求,模拟软件的多个层为虚拟机作了 I/O 决策,因此导致环境中出现瓶颈并影响 I/O 性能。aSV虚拟化平台提供的 SR-IOV 是一种不需要软件模拟就可以共享 I/O 设备 I/O 端口的物理功能的方法,主要利用 iNIC 实现网桥卸载虚拟网卡,允许将物理网络适配器的 SR-IOV 虚拟功能直接分配给虚拟机,可以提高网络吞吐量,并缩短网络延迟,同时减少处理网络流量所需的主机 CPU 开销。

技术原理:

SR-IOV(Single Root I/O Virtualization)是 PCI-SIG 推出的一项标准,是虚拟通道(在物理网卡上对上层软件系统虚拟出多个物理通道,每个通道具备独立的 I/O 功能)的一个技术实现,用于将一个 PCIe 设备虚拟成多个 PCIe 设备,每个虚拟 PCIe 设备如同物理 PCIe 设备一样向上层软件提供服务。通过 SR-IOV 一个 PCIe 设备不仅可以导出多个PCI 物理功能,还可以导出共享该 I/O 设备上的资源的一组虚拟功能,每个虚拟功能都可以被直接分配到一个虚拟机,能够让网络传输绕过软件模拟层,直接分配到虚拟机,实现了将 PCI 功能分配到多个虚拟接口以在虚拟化环境中共享一个 PCI 设备的目的,并且降低了软加模拟层中的 I/O 开销,因此实现了接近本机的性能。

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如图所示,在这个模型中,不需要任何透传,因为虚拟化在终端设备上发生,允许管理程序简单地将虚拟功能映射到 VM 上以实现本机设备性能和隔离安全。SR-IOV 虚拟出的通道分为两个类型:

1、PF(Physical Function) 是完整的 PCIe 设备,包含了全面的管理、配置功能, Hypervisor通过 PF 来管理和配置网卡的所有 I/O 资源。

2、VF(Virtual Funciton)是一个简化的 PCIe 设备,仅仅包含了 I/O 功能,通过 PF 衍生而来好象物理网卡硬件资源的一个切片,对于 Hypervisor 来说,这个 VF 同一块普通的 PCIe网卡一模一样。

客户价值:

可满足高网络 IO 应用要求,无需特别安装驱动,且无损热迁移、内存复用、虚拟机网络管控等虚拟化特性。

1.2.1.2.3.3 Faik-raid

一般情况下,当主机系统有多块硬盘时,通过组建Raid以提升磁盘性能或提供磁盘冗余,往往成为人们的首选考量。 当今主流raid实现方案大致可分为三种:

硬件raid(hardware raid):通过购买昂贵的raid卡实现。

软件raid(software raid):通过操作系统内软件创建阵列,raid处理开销由CPU负责。

主板raid(fake raid):通过主板内建raid控制器创建阵列,由操作系统驱动识别。 相对于昂贵的硬件,主板raid(fake raid)就成了我们不错的选择。Fake raid仅提供廉价的控制器,raid处理开销仍由CPU负责,因此性能与CPU占用基本与software raid持平。 如果只有单个linux系统,使用software raid一般比fake raid更健壮,

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但是,在多启动环境中(例如windows与linux双系统),为了使各个系统都能正确操作相同的raid分区,就必须使用fake raid了。

Linux下最重要的raid管理程序为MD RAID。MD RAID是过滤不同文件系统(比如说ext2)和比较低级的磁盘驱动(比如说AHCI驱动和SAS驱动)之间数据的块设备驱动程序。

以Intel的主板为例,在BIOS中有一块可选的只读存储器元件(或者光学只读存储器)可以创建Intel 快速存储RAID卷并且在启动之前的环境中提供管理Intel 快速存储RAID卷的界面。在BIOS把控制权交给系统启动引导程序之前,这个只读存储在系统内存中留下自己支持的RAID类型,比如RAID 5。RAID管理程序MD RAID会读到这份数据,并决定当创建Intel 快速存储RAID卷时该使用哪种RAID类型。

aSV 3.7 融入了对Fake-RAID的支持,现可支持Fake-RAID安装与使用Fake-RAID存储,目前可以使用intel模式的raid0,raid1,raid5,raid10,LSI模式的raid0

1.2.1.2.3.4 虚拟机生命周期管理

aSV提供了虚拟机从创建至删除整个过程中的全面管理,就像人类的生命周期一样,虚拟机最基本的生命周期就是创建、使用和删除这三个状态。当然还包含如下几个状态:

创建虚拟机

在虚拟机中安装操作系统 创建模板 更新虚拟机硬件

迁移虚拟机及/或虚拟机的存储资源

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分析虚拟机的资源利用情况

为虚拟机选择数量合适的内存或磁盘资源/调整资源数量 虚拟机备份 虚拟机恢复 删除虚拟机

在虚拟机生命周期内,虚拟机可能会在某一个时间点经历上述这些状态。aSV提供了完善的虚拟机生命周期管理工具,我们可以通过对虚拟机生命周期的规划,想要最大化的发挥虚拟机的作用。

1.2.1.2.3.5 虚拟交换机

虚拟交换机是虚拟网络和物理网络的纽带,虚拟交换机运行在虚拟服务器的Hypervisor内部, 虚拟机之间的流量、 虚拟机到物理网络之间的流量均通过vSwitch转发。如图:

aSV提供了完善的虚拟交换机功能,包括:虚拟交换机端口Vlan的划分,二层端口的类型切换,广播风暴的抑制,端口流量的统计,端口的状态监控。

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1.2.1.2.3.6 动态资源调度

在虚拟化环境中,如果生产环境的应用整合到硬件资源相对匮乏的物理主机上,虚拟机的资源需求往往会成为瓶颈,全部资源需求很有可能超过主机的可用资源,这样业务系统的性能也无法保障。

aSV虚拟化管理平台提供的动态资源调度特性引入一个自动化机制,通过持续地动态平衡资源能力,将虚拟机迁移到有更多可用资源的主机上,确保每个虚拟机在任何节点都能及时地调用相应的资源。即便大量运行对CPU和内存占用较高的虚拟机(比如数据库虚拟机),只要开启了动态资源调度功能,就可实现全自动化的资源分配和负载平衡功能,也可以显著地降低数据中心的成本与运营费用。

aSV的动态资源调度功能通过跨越集群之间的心跳机制,定时监测集群内主机的CPU和内存等计算资源的利用率,并根据用户自定义的规则来判断是否需要为该主机在集群内寻找有更多可用资源的主机,以将该主机上的虚拟机迁移到另外一台具有更多合适资源的服务器上,或者将该服务器上其它的虚拟机迁移出去,从而保证某个关键虚拟机的资源需求。

1.2.1.2.4 aSV的特色技术

1.2.1.2.4.1 快虚

在实际的IT应用系统在部署虚拟化的时候,会存在虚拟化迁移的需求,为了实现将windows主机系统下的应用系统平滑的迁移至VM环境中,除了传统的P2V、V2V工具,深信服采用技术创新,基于Windows环境中,推出了独有的快虚技术。

快虚技术实现原理为:在Windows环境下,先创建一个虚拟磁盘文件, 并使用Windows驱动程序对虚拟磁盘进行保护,保证虚拟磁盘文件占用的物理扇区不会被移


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