刀片服务器是实施虚拟化I/O瓶颈?

把虚拟化应用称为刀片服务器的一道槛并不是什么新鲜的事情,早在2007年初VMWare的顾问公司VMPower的技术总监Lucero就曾经指出:刀片服务器网卡数目有限不适用于虚拟化。他表示,在机架服务器虚拟化应用的配置当中,VMPower推荐服务器上要安装多个网卡,“从来没有少于6个网卡(端口),最多的时候有14个。”与机架式服务器相比,刀片服务器上的光纤通道(FC)和内存容量都存在类似的限制。

类似的,在国内也有用户对刀片服务器是否适于承载虚拟化应用充满了质疑。据某服务器厂商产品技术经理透露,经常接到用户的请求,希望能够从刀片服务器的这艘大船上下来。该产品经理指出,随着虚拟化应用的推广,通常意义上的一台物理服务器将划分为多台虚拟化服务器使用,在处理器效率得到提高的同时,但是更多的负载会给服务器的I/O带来更大的压力。他指出,由于刀片服务器的特殊设计,刀片与背板(或称中板)的带宽有限,这种先天不足将使得I/O瓶颈的情况加剧,因此,刀片服务器不适于承载虚拟化应用。

事实真的如此吗?为此,记者走访了多家刀片服务器的厂商,试图从技术的角度,对这个问题进行一个全方位的解读。

虚拟化与I/O瓶颈

谈到虚拟化业务应用,惠普工业标准服务器产品部经理刘宏程指出,无论是刀片服务器,还是机架式服务器,虚拟化应用对其的影响主要体现在:处理器性能、内存容量、I/O、磁盘读写速度以及绿色节能等五个方面。他特别强调,用户实施虚拟化,事先必须进行整体评估,统筹规划和管理,因此虚拟化应用是一个相当复杂的过程。

VMware技术总监张振伦指出,虚拟化应用必须统筹规划,如此才可以避免虚拟机的泛滥。他表示,目前很多厂商都提供了专业化工具,帮助用户对现有应用进行合理评估,与此同时,厂商还提供了专业化的咨询服务。Novell公司高级工程师杨英宏指出,并不是所有的用户应用都可以进行虚拟化,与此同时,并不建议用户把同种类型的应用集中到一台物理服务器。杨英宏强调,用户应该根据实际需要,合理选择虚拟化的方案。

刘宏程指出,在影响虚拟化业务应用的这个五个因素中,处理器方面,刀片服务器与机架式服务器没有什么分别,因此也无所谓好坏。在内存容量、磁盘读写速度这些指标方面,刀片服务器并不落后机架式服务器,用户可以自行分析和比较。至于绿色节能,由于刀片服务器采用了共享电源、散热以及网络的独特射击方式,因此较之机架式服务器具有明显的优势。他表示,目前矛盾的焦点集中在I/O瓶颈方面。

据记者了解,针对虚拟化引发的I/O瓶颈问题,通常机架式服务器的应对方法就是利用PCI-e插槽,对于I/O进行扩展。前面,VMPower技术总监Lucero所采用的就是这样一种办法。与机架式服务器相比,刀片服务器的高集成度设计,有限空间使得其I/O扩展受限制,需要采用专用的网卡以及各种HBA,所谓专用是相对的,目前刀片服务器也提供了多种品牌选择。以惠普刀片服务器为例,有Emulex, QLogic, Intel, Broadcom以及HP等品牌可供选择。

在扩展性方面,惠普刀片服务器备有最多三个可扩展的插槽,加上主板上标配网卡,实际上最高网络端口数量可以达到14个。刘宏程表示,在目前所接触的案例中,还没有案例用到这样的一个水平。当让,除了网卡之外,刀片模块还有可能连接各种HBA卡,都要占用扩展插槽。对此,刀片服务器还提供了支持额外PCIE/PCIX的PCI扩展模块,它占用刀片模块的相邻槽位,给刀片模块提供扩展。据了解,截至到目前为止,极少特殊应用需求的用户提出购买PCI扩展模块的需求。实际上,借助PCI扩展模块的方式是经常采用的。有些用户可能知道,某些品牌的刀片服务器标配并不支持硬盘的热插拔,它对于硬盘热插拔的支持,以及内存的扩展就是通过类似扩展模块的方式来实现的。

据了解,在目前国内用户的应用中,的确需要采用一些特殊的插卡,如各种加密卡、串口扩展卡等,它们有些还是基于PCI协议的。对于这些特殊的卡,刀片服务器的确无法提供支持。因此,对于用户而言是否采用刀片服务器,的确需要根据实际情况来判断。此外,需要明确说明的是所谓刀片模块与背板的带宽。

据刘宏程透露,惠普的背板设计没有任何的主动式电子元器件,属于一种纯粹的接插式的连接件设计,但是即使如此也存在带宽的问题。目前惠普刀片服务器的背板带宽为5Tbps,用户可以自行计算一下,就算是应用刚刚热门的万兆网卡,也不存在所谓的瓶颈。

VC、虚拟化、Flex IO相得益彰

在I/O方面,刀片服务器相比机架式服务器的确有些限制,用户可以根据实际情况判断选择。但是与此同时,刀片服务器的优点也是显而易见的。

如果用户采用机架式服务器,那么用户需要分别连接网络以及存储,与此同时,每台机架式服务器需要各自管理电源以及制冷。与之相比,刀片服务器提供了统一管理。可以说,一台刀片服务器就是一个小型的数据中心,从网络到存储,均可以提供统一协调的管理。

这种统一管理使得系统管理变得非常简单,因为它的出发点不在是服务器、网络以及存储,而是一个系统级的管理。以虚拟连接(Virtual Connect)为例,它屏蔽了MAC地址、LUN(存储逻辑卷)等复杂的网络、存储等参数配置,但某一台刀片模块发生故障时,用户只需要直接更换一个刀片模块就可以了,根本不需要考虑任何参数的配置,因此,VC可以大大简化管理。那么,机架式服务器是否也可以实现相应的功能呢?对此,刘宏程指出,由于在机架式服务器应用环境中,服务器、网络以及存储的厂商各自为战,各自有各自的方案,因此很难形成一个整体,类似的事情反而做不成。

刀片服务器充分体现了集中管理、集中控制的思路,这种管理思想与虚拟化应用相结合将具有其他方案无法比拟的优势。以VMware的VMotion(在线迁移)功能为例,它的好处是可以实现不中断的业务应用的在线迁移,但是VMotion是需要手动或者人工来触发的,因此在传统应用中,VMotion的价值主要体现在在线维护、以及升级管理方面,需要人工干预把应用迁移走,维护升级之后,在把相应的应用迁移回来。但是在刀片服务器的应用中,配合服务器部件的监控管理,在VMM(虚拟化管理工具)等软件的支持下,就可以对报警刀片自动进行VMotion的触发,从而大幅度提高系统的可靠性和稳定性。

总之,刀片服务器是一个整体,充分体现了数据中心的思想,与虚拟化的结合相得益彰。需要指出的,刀片服务器的I/O问题也不是一成不变的。近日,惠普就发布了Virtual Connect Flex -10技术,首先它是一款万兆的网卡,但是它可以划分为最多4个网卡使用,其中每个网卡可以根据负载的变化动态调整网络带宽资源。也就是说,将Flex -10万兆网卡划为4个网卡,其带宽不是做死的,是可以自动动态调配的,因此带宽资源的利用效率更高。

虚拟化是否会成为横在刀片服务器的一道槛,对于这个问题是要辩证看的,不能够一概而论,用户需要根据实际情况加以选择。此外刀片服务器缺乏标准化,是否会导致配件成本过高,对此不好先入为主。据记者了解,目前刀片服务器的专用网卡以及FC HBA卡,较之机架式服务器甚至更低,其中HBA卡要便宜大约50%。具体问题,具体分析,这是认识虚拟化刀片服务器应用的一个准则。

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