Советы по оптимизации Hyper-V (часть 7): производительность сети — CNA

Если вы хотите прочитать другие части этой серии статей, перейдите по ссылке:

• Советы по оптимизации Hyper-V (часть 1): кэширование диска
• Советы по оптимизации Hyper-V (часть 2): узкие места в хранилище
• Советы по оптимизации Hyper-V (часть 3): глубина очереди хранилища
• Советы по оптимизации Hyper-V (часть 4): кластеризованные рабочие нагрузки SQL Server
• Советы по оптимизации Hyper-V (часть 5): управление питанием
• Советы по оптимизации Hyper-V (часть 6): производительность сети — DCB

В предыдущей статье этой серии мы начали рассмотрение проблем, связанных с мониторингом производительности сети для хостов Hyper-V и кластеров хостов в корпоративных средах. В этой статье мы начали с обзора некоторых основных сетевых концепций, относящихся к узлам Hyper-V корпоративного уровня. Эти основные концепции включают в себя качество обслуживания (QoS), мостовое соединение центра обработки данных (DCB), разгруженную передачу данных (ODX), объединение сетевых адаптеров Windows и конвергентные сетевые адаптеры (CNA). Затем мы начали описывать некоторые трудности, которые могут возникнуть при мониторинге сетевой производительности хостов Hyper-V и кластеров хостов, описав, как встроенный инструмент Performance Monitor (Perfmon.exe) в Windows Server 2012 не может отслеживать сеть. трафик различных классов трафика, связанный с использованием сторонних сетевых адаптеров Ethernet с поддержкой DCB и коммутаторов с поддержкой DCB, а также с установленной на хостах функцией Windows Server 2012 Data Center Bridging. В этой статье мы немного углубимся в эту тему и увидим, как использование конвергентных сетевых адаптеров (карт CNA или CNA) может еще больше усложнить мониторинг производительности сети Hyper-V.

Понимание конвергентных сетей

Конвергентная сеть означает, что различные виды сетевого трафика используют одну и ту же физическую сетевую инфраструктуру. Один из сценариев, в котором может быть реализована конвергентная сеть, — это кластеры узлов Hyper-V, которые обычно используют несколько различных типов сетевого трафика. Например, кластер узлов Windows Server 2012 R2 Hyper-V может генерировать следующие виды сетевого трафика:

• Управление трафиком между хостами Hyper-V и инфраструктурой управления вашими системами.
• Трафик рабочей нагрузки между внешними клиентами и виртуальными машинами (ВМ), работающими в хост-кластере.
• Трафик хранилища между хостами, виртуальными машинами и хранилищем.
• Кластерный трафик для обмена данными между узлами кластера и общим хранилищем CSV.

Кроме того, иногда могут присутствовать следующие типы трафика:

• Трафик динамической миграции от динамической миграции ВМ.
• Реплика трафика от репликации ВМ с использованием реплики Hyper-V.

В то время как большинство из вышеперечисленных форм трафика являются трафиком на основе TCP/IP, трафик хранилища может быть либо на основе файлов (с использованием SMB 3.0 через TCP/IP), либо на основе блоков (Fibre Channel или iSCSI). Если ваша сеть хранения данных (SAN) использует Fibre Channel (FC), подключение к хосту может быть обеспечено с помощью адаптера главной шины (HBA). Но с помощью Fibre Channel over Ethernet (FCoE) вы можете инкапсулировать кадры FC для передачи напрямую через Ethernet.

Для достижения такой конвергенции (сочетания) трафика TCP/IP и инкапсулированного трафика FC и передачи обоих типов трафика по одной и той же сети Ethernet требуется конвергентный сетевой адаптер (CNA). CNA — это сетевые адаптеры, которые объединяют функциональные возможности сетевого адаптера TCP/IP Ethernet и HBA FC или iSCSI в одной карте, используя разгрузку хранилища, чтобы позволить вашим хостам Hyper-V подключаться как к вашим локальным сетям на основе Ethernet, так и к вашим FC или iSCSI. на базе SAN. CNA обычно представляют собой карты со скоростью 10 Гбит/с и обычно используются в блейд-серверах в средах центров обработки данных из-за ограниченного физического пространства для периферийных устройств, доступных в таких блейд-серверах. Популярные поставщики CNA включают QLogic и Broadcom.

CNA, QoS и производительность сети Hyper-V

Фундаментальная проблема с CNA заключается в том, что они сообщают операционной системе свою совокупную пропускную способность сети. Таким образом, если у вас есть карта CNA в блейд-системе хоста Hyper-V и вы пытаетесь контролировать пропускную способность сети, карта CNA обычно будет выглядеть как обычная сетевая карта данных 10 GbE для операционной системы Windows Server. Таким образом, несмотря на то, что часть полосы пропускания карты используется для передачи трафика хранилища FC или iSCSI, Windows Server просто передает стандартный трафик Ethernet.

Проблема заключается в том, что карты CNA обычно предназначены для работы в сочетании с мостом центра обработки данных (DCB) для обеспечения связи без потерь для Fibre Channel через Ethernet (FCoE). И мы уже видели, что вы не должны включать DCB на любом сетевом адаптере, привязанном к виртуальному коммутатору на узле Hyper-V. По сути, если у вас есть сетевая карта, привязанная к вашему виртуальному коммутатору Hyper-V, то через эту сетевую карту не должен проходить какой-либо другой источник трафика, иначе любое управление полосой пропускания, которое вы пытаетесь выполнить (включая реализацию сетевого QoS), обычно не работает. не работает, потому что Hyper-V попытается управлять путем передачи данных через коммутатор, как если бы Hyper-V владеет всем трафиком, и в результате производительность сети для вашего хост-кластера может снизиться.

Кроме того, если вы пытаетесь внедрить сетевое QoS либо на уровне виртуального коммутатора Hyper-V, либо на уровне виртуальной машины, вам не следует использовать какое-либо стороннее сетевое оборудование, которое разделяет сетевой трафик или пытается применить собственное QoS к движение. И если вы используете какое-либо сетевое оборудование, которое мультиплексирует трафик пути данных с трафиком разгрузки хранилища, вы не сможете эффективно использовать сетевое QoS с Hyper-V.

Однако есть обходной путь для этой проблемы, и он заключается в использовании статического QoS. Другими словами, вы можете использовать поставляемое поставщиком программное обеспечение, прилагаемое к карте CNA, чтобы указать, какая пропускная способность должна быть доступна для трафика данных и какая для трафика хранения. Например, вы можете настроить статическое QoS на карте CNA 10 GbE на вашем хосте Hyper-V, чтобы 3 ГБ были выделены для использования FCoE, а оставшиеся 7 ГБ были доступны операционной системе Windows Server как доступные для других сетевых данных. использование (т. е. трафик управления, трафик виртуальной машины и т. д.). Многие распространенные карты CNA, доступные сегодня, позволяют вам разделить адаптер в BIOS, чтобы он отображал указанную доступную пропускную способность вместо максимально доступной пропускной способности.

Заключение и рекомендации

Ситуация в отношении этой темы достаточно сложная и все еще развивается. Часть проблемы заключается в том, что Microsoft, по-видимому, не работает в этом направлении с наиболее распространенными решениями, используемыми в реальном мире сетей центров обработки данных, а именно с решениями Cicso, Dell, IBM и HP. Вместо этого Microsoft, похоже, продвигает свое решение для программно-определяемого хранилища (SDS) следующего поколения под названием Storage Spaces Direct в Windows Server 2016, которое использует удаленный прямой доступ к памяти (RDMA) и использует сетевые адаптеры с поддержкой RDMA от Chelsio и Mellanox, как описано в этом документе. сообщение в блоге на Microsoft TechNet.
К сожалению, это не подавляющее большинство реального мира использует в своих средах центров обработки данных. Другими словами, когда вы говорите с крупными поставщиками хранилищ SAN о производительности и доступности сети, вы часто получаете совершенно иную точку зрения, чем при разговоре с Microsoft об их собственном видении и планах в отношении «конвергентной инфраструктуры» центров обработки данных завтрашнего дня.

А поскольку технология развивается намного быстрее, чем документирование передовых методов ее использования, рекомендации, выпущенные несколько лет назад в отношении использования CNA в хост-кластерах Hyper-V, возможно, побудили некоторых клиентов внедрить решения на основе CNA в блейд-средах, даже несмотря на это. не является предпочтительным решением. Поэтому, если вы в настоящее время используете адаптеры CNA в кластерах хостов Hyper-V на основе блейд-серверов, вам может потребоваться пересмотреть сетевую производительность вашего кластера при высокой нагрузке, чтобы увидеть, не может ли статическое назначение полосы пропускания улучшить производительность по сравнению с вашим текущая установка.

Есть еще вопросы о Hyper-V?

Если у вас есть какие-либо вопросы о платформе виртуализации Microsoft Hyper-V, лучше всего задать их на форуме Hyper-V в Microsoft TechNet. Если вы не получите оттуда необходимую вам помощь, вы можете попробовать отправить свой вопрос нам по адресу [email protected], чтобы мы могли опубликовать его в разделе «Спросите наших читателей» нашего еженедельного информационного бюллетеня WServerNews, и мы посмотрим, будет ли какой-либо из почти 100 000 ИТ-специалистов, подписавшихся на нашу рассылку, могут предложить вам какие-либо предложения.