Что нового в Windows 8 для облачных вычислений на базе Hyper-V (часть 9) — Сценарии сети Hyper-V

• Что нового в Windows 8 для облачных вычислений на базе Hyper-V (часть 11) — сценарии аварийного восстановления Hyper-V

Сетевые сценарии Windows Server 2012

В Windows Server 2012 Microsoft улучшает сетевые функции, чтобы повысить надежность, доступность, масштабируемость, безопасность и расширяемость для клиентов в частных и гибридных облачных сценариях. Понимание того, как использовать эти функции, может быть более сложной задачей, чем в предыдущих версиях операционной системы, но они также позволяют легче адаптироваться к изменяющимся требованиям в частных или гибридных облачных инфраструктурах при настройке производительности сети, масштабируемости и безопасности.

Сетевые технологии

Сетевые интерфейсы серверов для центров обработки данных различаются по производительности и возможностям. Большинство серверов, которые вы приобретаете сегодня, поставляются с одним или двумя интерфейсами 1GbE (Gigabit Ethernet), встроенными в серверное оборудование. Вы можете увеличить количество сетевых карт, добавив дополнительные порты 1GbE или задействовав более быстрые сетевые карты 10GbE. Они поставляются с платами с одним, двумя или четырьмя портами и обеспечивают большие возможности расширения, но сопряжены с опасностью повышенного воздействия на службы в случае отказа сетевой карты.

Как 1GbE, так и 10GbE предлагают схожие технологии для повышения производительности и сокращения использования процессора сервера (например, RDMA, QOS и технологии разгрузки). Сетевая карта 1GbE очень недорога как на уровне сетевого адаптера, так и на уровне порта коммутатора благодаря широкой доступности и времени на рынке. Типичный управляемый коммутатор 1GbE с 24 портами стоит около 500 долларов (~ 21 доллар за порт). С другой стороны, технология 10GbE обеспечивает увеличение пропускной способности, но это достигается за счет более высокой цены как на сетевом адаптере, так и на порте коммутатора. Типичный управляемый коммутатор 10GbE с 24 портами сегодня стоит около 10 000 долларов США (~ 417 долларов США за порт).

Другая доступная сетевая технология, менее известная, InfiniBand, предоставляет интерфейсы 32 Гбит/с, 40 Гбит/с и 56 Гбит/с. Технология InfiniBand обеспечивает очень высокую производительность и малую задержку соединения и может использоваться как для трафика LAN, так и для трафика SAN. Он поддерживает аналогичные технологии, такие как RDMA и QOS, но не поддерживает групповую работу, а технология управления сетью отличается от технологии Ethernet. Несмотря на то, что InfiniBand обладает гораздо более высокой производительностью, чем 10GbE, его стоимость обычно ниже. Управляемый коммутатор InfiniBand 32 Гбит/с с 36 портами стоит около 8000 долларов (~222 доллара за порт).

Типичная реализация

Проектирование сетевых решений для узлов Hyper-V должно основываться на некоторых основных подходах к проектированию сети:

1. Убедитесь, что интерфейс управления хостом выделен
2. Не разрешайте трафик управления сетью на общедоступных сетевых интерфейсах для виртуальных машин.
3. Добавьте необходимое количество сетевых адаптеров для обработки рабочей нагрузки сети виртуальных машин.
4. Изолировать трафик кластера: пульс, динамическая миграция, iSCSI
5. Используйте решения для совместной работы поставщиков, чтобы обеспечить надежность сетевой карты.

Эти параметры полагаются на физическую сетевую карту как на основу для изоляции трафика. Это может привести к проблемам с конструкцией, а также ограничить потенциальный выбор серверного оборудования в зависимости от количества необходимых сетевых интерфейсов.

Например, для кластерного узла Hyper-V, использующего общее хранилище iSCSI, может потребоваться как минимум 6 сетевых адаптеров 1GbE (например, для управления, iSCSI, пульса, динамической миграции и 2 для сетевого трафика виртуальных машин). Кроме того, если используется хранилище на основе SAN, обычно используются два адаптера главной шины (HBA), чтобы смягчить отказ HBA. Количество сетевых адаптеров и HBA ограничивает типы и размеры серверов, которые можно использовать, в зависимости от количества требуемых разъемов PCI.

Конвергенция: управление и трафик виртуальных машин на одной сетевой карте

В ситуациях, когда у вас ограниченное количество слотов PCI или когда вы хотите использовать более быстрые сетевые адаптеры, вы можете использовать подход конвергенции трафика от нескольких сетевых адаптеров к одному сетевому адаптеру в сочетании с использованием технологий изоляции трафика для соответствия рекомендуемому подходу к проектированию. В этой конфигурации вы можете объединить сетевые адаптеры iSCSI, управления, пульса, Live Migration и виртуальной машины 1GbE в одну сетевую карту 10GbE или InfiniBand.

Этот подход может потребовать использования VLAN для изоляции трафика и QOS, чтобы обеспечить балансировку трафика в конвергентной сети.

Таблица 1

Основным недостатком этого подхода является то, что сбой сетевой карты может иметь катастрофические последствия. Короче говоря, конвергенция трафика к одному сетевому адаптеру может рассматриваться для размещения некритических сервисов, но это плохая идея в качестве реализации для центра обработки данных, где потеря сетевого подключения к одному или нескольким критически важным сервисам может привести к большим финансовым потерям..

Конвергенция: управление и изоляция трафика виртуальных машин с использованием 2 сетевых карт

Отказавшись от подхода полной конвергенции, вы также можете реализовать конвергентное решение, использующее два сетевых адаптера для разделения трафика хоста и виртуальной машины. В этой конфигурации вы объедините трафик узлов iSCSI, управления, пульса и динамической миграции, выгружая их из сетевых адаптеров 1GbE в один сетевой адаптер 10GbE. Вы можете сделать то же самое для трафика виртуальной машины и объединиться в одну сетевую карту 10GbE.

При таком подходе вам все равно может понадобиться использовать виртуальные локальные сети для изоляции трафика и QOS, чтобы гарантировать гарантированную пропускную способность сети в конвергентных сетях.

Таблица 2

Этот сценарий, хотя и защищает виртуальные машины от последствий сбоя сетевого адаптера трафика хоста, по-прежнему требует рассмотрения для размещения некритических служб, которые могут выдержать прерывание службы, и снова не рекомендуется для размещения критических служб.

Конвергенция: повышение надежности

Чтобы улучшить сценарий конвергенции с двумя сетевыми картами, чтобы он был более жизнеспособным для критически важных служб, необходимо ввести надежность сетевых карт. Этого можно добиться путем объединения двух сетевых адаптеров 10GbE с помощью балансировки нагрузки с аварийным переключением (LBFO). Это дает возможность объединить пропускную способность нескольких сетевых адаптеров в единую эффективную сетевую магистраль и снизить риск отказа сетевого адаптера. Эта реализация может по-прежнему требовать использования VLAN для изоляции трафика и QOS для балансировки трафика.

Таблица 3

Конвергенция: повышение эффективности

После повышения надежности может потребоваться повысить эффективность конвергентной сети с двумя сетевыми адаптерами 10 GbE в объединенной конфигурации. На стороне хоста вы можете использовать масштабирование на стороне приема (RSS) для повышения эффективности и масштабирования. Вы также можете использовать объединение сегментов приема (RSC), чтобы уменьшить количество обрабатываемых заголовков и уменьшить накладные расходы ввода-вывода при обработке пакетов. На стороне виртуальной машины вы можете использовать очередь виртуальных машин для повышения эффективности и масштабирования.

RSS, RSC и VMQ включены по умолчанию при использовании драйверов Windows Server 2012 10GbE. Этими технологиями также можно управлять и настраивать с помощью PowerShell или WMI, предоставляя различные варианты управления. Возможно, вы знакомы с такими технологиями, как большая разгрузка при получении (LRO) или общая разгрузка при приеме (GRO), поскольку они называются в других операционных системах и технологиях.

Таблица 4

Конвергенция: повышение производительности с помощью SR-IOV

В некоторых ситуациях, даже если вы используете разгрузку, повышающую эффективность, загрузка процессора от сетевых операций начнет влиять на производительность узлов Hyper-V. В таких ситуациях использование таких технологий, как виртуализация ввода-вывода с одним корнем (SR-IOV), может разгрузить процессор хоста, уменьшить задержку и увеличить пропускную способность сети. SR-IOV высвобождает циклы процессора и позволяет использовать эту вычислительную мощность для обработки большего количества операций приложений с рабочей нагрузкой. SR-IOV достигает этого, минуя стек операционной системы и позволяя виртуальной машине напрямую взаимодействовать с сетевым адаптером.

Таблица 5

Заблаговременное планирование при покупке сетевых адаптеров и обеспечение их поддержки SR-IOV избавит вас от необходимости заменять их в будущем, если вам потребуется такой уровень производительности.

Вывод

Благодаря новым и усовершенствованным сетевым функциям и поддерживаемому оборудованию Windows Server 2012 позволяет создавать надежные, масштабируемые и высокопроизводительные облачные среды с различными вариантами, позволяющими наращивать инфраструктуру нужными способами и темпами, а также сворачивать в поддержку новых технологий, которые готовы стать основными компонентами. В частях 10 и 11 этой серии мы завершим обширный обзор Windows Server 2012, рассмотрев технологию и сценарии аварийного восстановления в облаке.

• Что нового в Windows 8 для облачных вычислений на базе Hyper-V (часть 10) — функции аварийного восстановления Hyper-V
• Что нового в Windows 8 для облачных вычислений на базе Hyper-V (часть 11) — сценарии аварийного восстановления Hyper-V