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1、数据中心新技术介绍 数据中心拓展部 王宏伟 2010年8月 2 关于 Server to network edge 的故事 n 未来几年 数据中心的新技术都将发生在Server to network edge n FCOE CNA CEE EVB 都是Server to network edge的故事 n 数据中心以太网络三个技术方向 融合 IO虚拟化 40G 100G FWFW LBLB IPSIPS NetStreamNetStream FWFW LBLB IPSIPS NetStreamNetStream Server to netwokr edge 3 虚拟化 服务器虚拟化 EVB 融
2、合架构 CEE FCoE 4 概述 虚拟化的定义 虚拟化是资源的逻辑表示 它不受物理限制的约束 引自IBM 虚拟化与云计算 n 虚拟化 的定义包含了三层含义 n 虚拟化的对象是各种各样的资源 n 经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了不必要的细节 n 用户可以在虚拟环境中实现其真实环境的部分或全部功能 n 虚拟化 的两种形式 N 1 虚拟化1 N 虚拟化 5 概述 包罗万象的虚拟化 虚拟化 服务器虚拟化 存储虚拟化 桌面虚拟化 软件虚拟化网络虚拟化 n服务器虚拟化 使用虚拟化软件在一台物理服务器上运行多个操作系统 n网络虚拟化 将网络的硬件和软件进行整合 想用户提供虚拟网络连接的技术 VLAN V
3、PN VRF IRF VDC等 后面将详细讨论 n存储虚拟化 为物理存储设备提供一个抽象逻辑视图 用户通过这个统一的逻辑接口 来访问被整合的存储资源 RAID NAS SAN n软件虚拟化 应用虚拟化 高级语言虚拟化 JAVA JRE n桌面虚拟化 将个人桌面环境保存在远端服务器上 终端与桌面解除耦合 6 虚拟化 服务器虚拟化 EVB 融合架构 CEE FCoE 7 服务器虚拟化的基本概念 虚拟化前 每台主机一个操作系统 软件硬件紧密地结合 在同一主机上运行多个应用程序通常会 遭遇沖突 系统的资源利用率低 硬件成本高昂而且不够灵活 虚拟化后 解除了操作系统和服务器硬件的互相依赖 每个虚拟机 逻
4、辑服务器 被封装成一个大 文件 可拷贝 克隆 个系统间逻辑隔离 故障隔离 虚拟机独立于硬件 可在其他服务器上运行 借助虚拟化软件在一台物理服务器上运行多个操作系统 8 服务器虚拟化的两个术语 n在虚拟化中有两个常用的术语 Virtual Machine virtual machine monitor n Virtual Machine VM 是指运行在Hypervisor之上 拥有CPU IO 内存等虚拟 硬件资源并可支撑操作系统运行的一个完整的系统平台 nvirtual machine monitor VMM 或叫做Hypervisor 是支持虚拟机运行的软件 平台 负责虚拟机 VM 的托管
5、和管理 它直接运行在服务器硬件上 因此其实现 直接受底层体系机构的约束 nVMM 有两种典型的实现 n 主机实现方案 hosted 也叫做主机虚拟化 实现 VMware Server GSX VMware Workstation VMware Fusion Microsoft Virtual PC Microsoft Virtual Server n 裸金属实现方案 bare metal 也叫做裸金属虚拟化 实现 VMware ESX Server Citrix XenServer Microsoft Hyper V 当前市场上的主流产品 9 服务器虚拟化的典型实现 nVMM 作为一个应用程序
6、运行在通用操作 系统之上 操作系统管理资源 n多个虚拟机的OS间相互独立 一个虚拟 机宕机不影响其他虚拟机 n操作系统支持的硬件 虚拟机就能支持 n性能低 nVMM 负责硬件资源的管理 nVM应用层 VM内核 Hypervisor处于不 同的CPU特权等级 n多个虚拟机的OS间相互独立 一个虚拟 机宕机不影响其他虚拟机 n处理性能高 接近非虚拟化运行模式 VMM 虚拟化软件 ApplicationApplication OSOS 一 个 虚 拟 机 一 个 虚 拟 机 主 机 虚 拟 化 的 结 构 ApplicationApplication VMM 虚拟化软件 OSOS 一 个 虚 拟 机
7、 一 个 虚 拟 机 裸 金 属 虚 拟 化 的 结 构 10 CPU演进 单核 双核 四核 八核 双核 四核四核 八核 n 每核运行1 5个虚拟机 该比例是Intel提出的虚拟机SLA限制条件 即运行于满负载机器 之上的所有作业的完成时间不应超过其在空载机器上单个 VM 中运行所需时间的 1 4 倍 n 装备1个8核 CPU的服务器可运行12个虚拟机 11 动态迁移 运行中的VM可实现动态迁移到不 同物理及的虚拟平台上 分区 在单一物理服务器上同时运行 多个虚拟机 隔离 在同一服务器上的虚拟机之间 相互隔离 封装 整个虚拟机都保存在文件中 而且 可以通过移动和复制这些文件的方 式来移动和复制
8、该虚拟机 服务器虚拟化的关键特性 12 虚拟层拟层 虚拟拟 交换换机 CPU 虚拟拟化 内存 虚拟拟化 存储资储资源 虚拟拟化 传统传统 数据中心视图视图 虚拟拟架构视图视图 Operating System Exchange Operating System 虚拟拟化层层 Operating System VPN Operating System 虚拟拟化层层 Operating System File Print Operating System 虚拟拟化层层 Operating System CRM Operating System 虚拟拟化层层 服务器虚拟化的对传统IT架构的改变 13
9、 虚拟拟化层层 虚拟拟 交换换机 CPU 虚拟拟化 内存 虚拟拟化 存储资储资 源 虚拟拟化 服务器虚拟化的对传统IT架构的改变 14 服务器虚拟化的关键特性 动态迁移 服服务务务务器硬件器硬件 V M MV M M 服服务务务务器硬件器硬件 V M MV M M VMotionVMotion迁迁移移虚虚拟拟拟拟机机 SAN iSCSI或NAS n 动态迁移可在 X86架构的 VMWARE ESX上实现 也可以在IBM P6 小型机 上实现 n 在不中断服务的情况下 将VM迁移到其他的物理服务器上 n 可用在灾备 资源调整 服务器维护等场合 n 实现迁移的服务器必须在一个二层网络内 VM的GW
10、在相同设备上 15 Intel Core Microarchitecture Enhanced Intel Core Microarchitecture Next Generation Intel Microarchitecture Xeon7500 Xeon 5400 Xeon 3300 Future Future Future Xeon 5300 Xeon 7300 Xeon 3200 65nm45nm High K 2006 20072007 20082008 2010 Dual Core 5100 Dual Core 7200 Dual Core 3000 Intel VT FlexM
11、igration Increased VM Mobility with VMware Fail Over 防故障 Load Balance 负载负载 分担 Disaster Recovery 容灾 Server Maintenance 服务务器维护维护 VM VM Intel CPU 对虚拟机 VMotion 特性的支持 借助intel VT Flexmirgration 和vmware ESX的VMotion 先前在各代服务器 间实时迁移虚拟机的障碍已得到解决 16 IBM P6 P7 CPU 支持 分区实时迁移 IBM System p 系统的动态分区迁移技术 允许将正在运行的生产应用程序
12、从一个物理 服务器移动到另一个物理服务器动态分区迁移有助于实现连续的可用性目标 n通过动态地将应用程序从一个服务器移动到另一个服务器 减少计划停机时间 n通过允许您将工作负载从负载较重的服务器移动到具有空闲容量的服务器 可以应 对不断变化的工作负载和业务需求 n通过允许您简单地整合工作负载 并关闭不使用的服务器 减少能量的消耗 IBM P6 P7 CPU都支 持 分区实时迁移 类似与VMWARE 的 VMotion 分区实时迁移 需要 服务器部署在同一个 二层网络中 17 虚拟化 服务器虚拟化 EVB 融合架构 CEE FCoE 18 物理网卡 虚拟交换机 VSwitch 虚拟化之后的服务器
13、虚拟网卡虚拟网卡 虚拟网卡 虚拟交换机 虚拟化 Server 虚拟机1虚拟机2虚拟机3 虚拟机4 虚拟 网卡 虚拟 网卡 虚拟 网卡 虚拟 网卡 核心层 汇聚层 接入层 接入层 服务器虚拟化带来网络接入层的变化 19 传统的VSwitch的问题 1 管理边界问题 物理网卡 虚拟交换机 VSwitch 虚拟化之后的服务器 虚拟网卡虚拟网卡 虚拟网卡 虚拟服务 器边界 物理服务 器边界 二层网 络边界 这部分由服务器管理员负责运维 这部分由网络管理员负责运维 这部分由 谁 负责运维 物理服务器中的逻辑网络由谁管 相似的情况 刀片服务器中的交换机 模块由谁管 Server to network ed
14、ge 是当前数 据中心技术发展的热点 融合 IO 虚拟化是热点的两个主题 其实 EVB FCOE CEE 都是在 讨论边界上的技术问题 20 传统的VSwitch的问题 2 VM流量监管问题 物理网卡 VSwitch 虚拟化之后的服务器 虚拟网卡虚拟网卡 虚拟网卡 n从虚拟机到物理服务器之外的流量可以通 过交换机镜像 网流分析设备进行监控 n虚拟机之间的流量无法进行监控 n也有将虚拟交换机软件进行改进 以实现 流量监控或镜像的方式 但这种方式需要 消耗过多的CPU资源 可监控的服务器流量 不可监控的服务器流量 21 物理网卡 VSwitch 虚拟化之后的服务器 虚拟网卡虚拟网卡 虚拟网卡 传统
15、的VSwitch的问题 3 服务器访问控制 n数据中心服务器之间采用了矩阵式 的访问控制策略 n不同的虚拟机之间需要通过ACL实 现访问控制 n传统的VSwitch 实现ACL需要消耗 CPU资源 对服务器性能有影响 n安全策略与VM的迁移紧绑定问题需 解决 22 EVB实现虚拟机的边缘接入控制 Virtual Ethernet Bridge VEB Virtual Ethernet Port Aggregation VEPA 也称Basic VEPA Multichannel Remote Replication MAC VID to steer framesMAC VID to steer
16、 framesuses tag for remote portsuses tag to replicate packets 仿真802 1桥功能 已有实现 vSwitch SR IOV bridge 与现有网络可配合运行 无需修改当前报文格式 有限的可视性 不易管理 有限的网络功能 本地转发性能较强 Legacy pervasive 修改802 1桥功能 与现有大部分交换可配合运行 Hairpin方式 不修改现有报文格式 Full bridge visibility Access to bridge features Constrained performance Leverages VEB resources 利用 Provider Bridge 802 1Qbc功能 类似远端业务接口 Remote Service Interface 使用现有报文格式 S tags 创建桥虚拟端口 定义受控SComponent组件 Access to bridge features Adjacent bridge multicast replication 性能有限 扩展Multichannel 可
