优化网络性能提升服务器整合能效(上)

日期: 2011-01-19 作者:Mike Laverick翻译:陈德文 来源:TechTarget中国

随着新一代虚拟化技术对业务的支持,整合度将继续提升。在服务器上运行更多的虚拟机很容易给物理硬件造成压力,还会对网络性能构成潜在影响。   我们有许多方法解决此类问题。首先,硬件产商们不断增加主机所能支持的物理内存数量。

另一方面,虚拟机管理程序供应商们不断更新他们的软件以支持这些内存的使用。   此外,企业开始拥抱虚拟桌面解决方案,他们开始希望每台物理服务器上能运行更多的虚拟机,因为虚拟桌面通常比虚拟服务器的内存开销少。内存通常是提高虚拟机整合度最大的约束。随着内存问题的逐渐缓和,整合问题便逐渐转移到其他可能出现的性能瓶颈上——网络流量产生的每秒读写次数(IOPS)。

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随着新一代虚拟化技术对业务的支持,整合度将继续提升。在服务器上运行更多的虚拟机很容易给物理硬件造成压力,还会对网络性能构成潜在影响。

  我们有许多方法解决此类问题。首先,硬件产商们不断增加主机所能支持的物理内存数量。另一方面,虚拟机管理程序供应商们不断更新他们的软件以支持这些内存的使用。

  此外,企业开始拥抱虚拟桌面解决方案,他们开始希望每台物理服务器上能运行更多的虚拟机,因为虚拟桌面通常比虚拟服务器的内存开销少。内存通常是提高虚拟机整合度最大的约束。随着内存问题的逐渐缓和,整合问题便逐渐转移到其他可能出现的性能瓶颈上——网络流量产生的每秒读写次数(IOPS)。

  虚拟机优化

  优化网络层的关键便是确保配置不会产生不必要的冲突。通常虚拟化产品提供商都会建议不要过度使用资源。而且,不建议将两台对网络性能需求敏感的虚拟机网卡部署在同一台宿主服务器的同一张物理网卡上,这可能会使虚拟机竞争所需的网络资源。此原理同样适合对CPU与内存有较高要求的计算环境。

  在某些情况下,同样的配置可以和平共存。例如,如果有两台虚拟机间需要频繁通信与传输大量数据,它们便可以部署在同一台物理主机上。

  当两台虚拟机通过宿主机中同一个虚拟交换机(vSwitch)互相通信时,就和物理网络层没有任何关系了。所有网络数据交换都在管理程序中交换。这种情况下,系统不会被网络速度所影响,而瓶颈则会出现在物理主机的CPU与总线速度上。举例来说,前端Web服务器与后端数据库间通信可能会遇到此类问题。

  所以你会发现,行话中“冲突避免”在通常情况下是有效的,但实际实施网络优化同样需要理解虚拟机之间的关系。大部分虚拟机管理软件允许管理员通过anti-affinity与affinity规则简化虚拟机关系配置(请见图一)。

  图一:Anti-affinity与Affinity

  下图展示了VMware的分布资源管理器配置中的anti-affinity与affinity规则。

VMware分布资源管理器配置

  你可以建立约束规则,例如,数据库与Web服务器必须布置在同一台宿主上,但是每台微软活动目录虚拟机绝对不能布置在同一台宿主上。这样做的方法,可以确保应用的可伸缩性与可用性,大多数产商也建议通过架设多台服务器,而不是在单台服务器上用技术解决。

  优化虚拟机网络性能的下一阶段便是确保部署的操作系统已正确配置。大部分虚拟化产品供应商允许使用虚拟机中内置的网卡驱动,优化虚拟机系统的网络性能。例如,VMware拥有vmxnet2与vmxnet3驱动集,而微软Hpyer-V拥有综合网络设备(请见图二)。要使用这些网络,你需要安装由虚拟化产品供应商提供的集成软件。

  增强网络驱动可以减少由宿主将虚拟世界发往物理世界网络包所需的CPU周期数。如果没有它们,你可能会发现网络性能下降,而且物理服务器CPU开销还会上升。

  图二:Microsoft Hyper-V技术

  下图显示了如何增加一个模拟网络适配器,和传统网络适配器有些不一样。

Microsoft Hyper-V技术

  这些驱动提供了对客户机操作系统虚拟化应用的优化,使其比未安装此类驱动的半虚拟化更为高效。半虚拟化是尝试将系统中任何部分调整至适合虚拟化环境应用的一种方法。此外,更先进的网络功能应用同样要求安装这些驱动。举例来说,如果你需要为虚拟机系统提供更大的最大传输单元(MTU),必须安装对应的增强网络驱动。

  记住:总而言之,虚拟化不会让操作系统运行的比之前快。如果一台虚拟机能跑赢一台物理服务器,那么在很大程度上是外部条件影响,例如更强大的宿主服务器,分配给虚拟机的资源比对比的物理服务器还多,或者将虚拟机运行在更先进的存储设备上。

  在物理环境下的Windows或者Linux优化知识同样适用于虚拟化环境。所以如果你知道如何修改Windows注册表来优化TCP/IP性能,这些优化方法同样适合于虚拟机上。类似改变防火墙设置与关闭不需要的服务,同样可以优化虚拟机的网络负载。

  优化宿主服务器

  当合适的虚拟机运行在合适的宿主服务器上,客户操作系统也已经配置与优化,你正为此感到兴奋时,先别急,接下来我们应该关注如何理解宿主服务器的虚拟交换机配置了。

  在任何虚拟化管理器上都有许多关键配置选项,用于优化网络性能。我们再次回到避免冲突与资源超额配置的问题上。

  首先,为专门的网络流量类型建立专用网卡组十分重要。大部分虚拟机管理工具包含六大流量类型:

  • 管理
  • 基于IP的存储(可选)
  • 在线迁移
  • 高响应性
  • 容错机制(VMware独有)
  • 虚拟机

  理想情况下,每种流量类型都应该运作在独立的物理网卡上。如果我们在流量类型中不考虑冗余设计,那么有一张网卡便可以轻松绑定,建立一个网卡组。这通常也是虚拟化产商建议的最佳实践之一。

  可是,如果你的硬件没有足够的网卡或者平台无法进行此类配置,例如旧型号的刀片机每台仅支持2张网卡。

  一些管理人员将在线迁移流量运行在管理网络,因为一直以来,管理网络的带宽几乎从未被充分利用。你还希望能够将这些流量从一般应用中分离出来,采用VLAN标签或者其他方法。

  关键在于,确保以下网络流量——管理,基于IP的存储和在线迁移——不会影响到虚拟机。

  存储和在线迁移对带宽要求较高,应该单独配置物理网卡。

  虚拟交换机优化的另一方面可定义为启用巨帧。此包拥有一个很大的MTU值,在大部分现代网络中,最大可以达到9000。无论是物理或者虚拟环境,将MTU值从标准1500增加至更大,可以提升经过的所有流量性能。

  优化网络性能提升服务器整合能效(下)

作者

Mike Laverick
Mike Laverick

A professional instructor with over 15 years of experience in technologies such as Novell, Windows and Citrix.

翻译

陈德文
陈德文

TechTarget中国特约编辑

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