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关注数据中心NFV性能

作者: 来源: 2017-05-12 10:49:16 阅读 我要评论

Skorupa指出,将vSwitch的机能晋升10倍将实现整体办事器本钱支撑削减90%,将大年夜根本上实现NFV的经济性。在可预感的将来,运营商将采取大年夜胆的办法来解决数据中间的机能问题。

收集功能虚拟化(NFV)显然在逐渐鼓起,全球运营商的临盆安排量日益增长。运营商正在寻求创建灵活的,以软件为导向的拓扑,可以按需供给办事并降低运营成本。大年夜数据中间的机能角度来看,存在一个问题:在云端和企业数据中间工作的传统IT虚拟化办法无法实现经济高效的支撑运营商所需的以I/O为中间和时光敏感型的工作负载。

NFV,顾名思义,涉及将收集功能大年夜收集设备中抽离,并以软件来实现。工作负载和收集资本可按需调剂,这种即时供给办事方法在运营商中有着明显地上升空间,清除了收集功能必须存在于硬件设备中导致的“办事敏捷”抵触与过度供给的资本库。然则有一个棘手的难题破坏了这个好梦的蓝图:数据中间的机能问题。

存眷数据中间NFV机能

在传统的虚拟化IP数据中间,办事器须要互相通信。运营商须要支撑数据中间的数据包处理和转发,并大年夜数据中间到另一个处所进行及时办事,其NFV的需求与企业大年夜有不合。运营商须要“5 NINES”的靠得住性和正常运行时光,并为营业办事供给严格的SLA、语音和视频等及时办事,不克不及存在颤抖,延迟和丢包。新的基于NFV的办事(如按需带宽和虚拟防火墙)也不克不及容忍延迟 - 例如,须要以毫秒为单位检测到收集进击。换句话说,NFV基本举措措施须要加倍稳定和快速。

IHS Markit媒体与电信云数据中间研究实践技巧参谋、资深研究主管Cliff Grossner表示:“在IT世比赛,架构的建立都是以传输路径拥塞为前提构建,一旦产生数据拥塞,须要确保不影响工作负载的前提下实现快速故障转移。而在运营商NFV筹划中,架构的设计目标旨在避免故障和延迟。如不雅存在办事器或软件中断、数据平脸颊速或宕机,则必须重传所稀有据包,导致收集拥塞和办事中断。”

存眷数据中间NFV机能

虚拟化机能损掉

虚拟收集功能(VNF)在虚拟机的虚拟CPU中消费了大年夜量资本,导致机能的损掉。支撑vCPU,vMemory,vStorage等所需的宏大年夜处理量会大年夜大年夜减慢法度榜样的速度,小型的数据包给I/O体系进步线速吞吐量的带来了更大年夜的压力。换句话说,传统的运营商硬件是愚蠢但有效力的; 比拟之下,虚拟基本举措措施是聪慧但迟缓的。

显然解决这个问题的办法是进步处理才能,然则成本效益分析表示,虚拟机在办事器上占用容量,这意味着更多的x86办事器,更多的存储,构建或租用更多的数据中间空间,并雇用更多的仁攀来治理它们,计算和存储基本举措措施的成本可能跨越初始操作的节俭量。

为了使成本最小化,个一一个方法是使VM尽可能密集。很多用户还实施容器化,将更多的计算工作负载紧缩到单个办事器上,但密度越大年夜,因为拥塞和大年夜量的处理而导致机能降低的可能就越大年夜。

Gartner数据中间融合副总裁兼出色分析师Joe Skorupa表示:“运营商数据中间基本举措措施必须推敲到可扩大性和基本举措措施的成本 - 这意味着可以实现最高的容器和VM工作负载密度。但实际情况是,虚拟交换机(vSwitch),全部软件客栈大年夜未针对I/O机能进行优化。”

Intel在其技巧简介之一中坦言:“如不雅没有异常严密的安排设备,基于虚拟化的解决筹划可能带来很大年夜的不肯定性:可以请求完成某些工作,并且成功完成,然则大年夜家都不会确准时刻可以完成。”

固然存在隐性的影响机能的问题,但这些问题可以经由过程响应的技巧来解决,以包管数据中间的机能。

加快进入NFV

解决机能问题的一种办法是CPU固定,涉及在特定主机的特定物理CPU(pCPU)上运行特定虚拟机的虚拟CPU(vCPU)。将vCPU与硬件耦合可最大年夜限度地削减处理时光,调剂在同一处理器上履行的过程可经由过程削减诸如高速缓存未射中的机能降级事沂攀来进步其机能。

NFV数据中间请求

但这存在一个问题,Grossner表示:“这须要创建到网卡的直接连接,清除了vSwitch大年夜而清除了机能低效。但问题是,如不雅企业采取了如许的方法就无法真正实现虚拟机的迁徙,这就有悖于用户进入虚拟情况的目标,即将应用法度榜样和功能实现轻松迁徙。”

具有加快功能的智能收集适配器和网卡(NIC)使得运营商可以或许大年夜vCPU卸载功能。这些功能可以经由过程芯片上的更有才能的体系(SoC)在网卡上实现,使得客栈上留存容量增多。

Grossner表示:“数据包处理变得越来越重要,我们看到FPGA进行编码,处理CPU内核的协定,防火墙以及进行其他类型的处理。我们估计运营商将大年夜量投资于具有比平日由企业购买的适配器更高的ASP的可编程NIC。”

运营商当然愿意为可编程NIC付出更多的费用,固然这意味着每个端口的成本大年夜大年夜进步,但获得的回报是可以大年夜更昂贵的CPU中卸载功能。

将数据平面开辟套件(DPDK)与Open vSwitch(OVS)结合应用可以获得更好的I/O机能,以释放更多CPU资本。DPDK优化数据包接收操作,清除Linux收集客栈中的多个中断,高低文切换懈弛冲区副本,以实现数据包机能的多重改进。OVS还应用DPDK库来绕过虚拟机治理法度榜样内核并进步数据包机能。

另一个方法是应用加快器,它可以构建在NIC之上,使得全部vSwitch或分布式虚拟路由器(DVR)操作的重要部分卸载到该NIC。Mellanox营销副总裁Kevin Deierling解释说:“经由过程这些加快器,你可以获得十多倍的NFV机能冲破。在已经有防火墙的情况下,如不雅受到了DDoS进击可以将恶意数据包丢弃。如不雅您想在数据中间的NFV应用法度榜样中测验测验如许做,那么每秒钟就会稀有百万个数据包。一旦它开端丢弃恶意数据包,CPU将会拒绝任何请求操作,并中断办事。经由过程作为收集中数据路径操作的一部分的智能网卡,它可以或许在恶意数据包进入CPU之前加以断定并丢弃恶意数据包。它可以查看数据包,作出决定,并在收集中触发CPU之前采取行动。”


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