刀片服務(wù)器是實(shí)施虛擬化I/O瓶頸？

把虛擬化應(yīng)用稱為刀片服務(wù)器的一道檻并不是什么新鮮的事情，早在2007年初VMWare的顧問(wèn)公司VMPower的技術(shù)總監(jiān)Lucero就曾經(jīng)指出：刀片服務(wù)器網(wǎng)卡數(shù)目有限不適用于虛擬化。他表示，在機(jī)架服務(wù)器虛擬化應(yīng)用的配置當(dāng)中，VMPower推薦服務(wù)器上要安裝多個(gè)網(wǎng)卡，“從來(lái)沒(méi)有少于6個(gè)網(wǎng)卡(端口)，最多的時(shí)候有14個(gè)。”與機(jī)架式服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器上的光纖通道(FC)和內(nèi)存容量都存在類似的限制。

類似的，在國(guó)內(nèi)也有用戶對(duì)刀片服務(wù)器是否適于承載虛擬化應(yīng)用充滿了質(zhì)疑。據(jù)某服務(wù)器廠商產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理透露，經(jīng)常接到用戶的請(qǐng)求，希望能夠從刀片服務(wù)器的這艘大船上下來(lái)。該產(chǎn)品經(jīng)理指出，隨著虛擬化應(yīng)用的推廣，通常意義上的一臺(tái)物理服務(wù)器將劃分為多臺(tái)虛擬化服務(wù)器使用，在處理器效率得到提高的同時(shí)，但是更多的負(fù)載會(huì)給服務(wù)器的I/O帶來(lái)更大的壓力。他指出，由于刀片服務(wù)器的特殊設(shè)計(jì)，刀片與背板（或稱中板）的帶寬有限，這種先天不足將使得I/O瓶頸的情況加劇，因此，刀片服務(wù)器不適于承載虛擬化應(yīng)用。

事實(shí)真的如此嗎？為此，記者走訪了多家刀片服務(wù)器的廠商，試圖從技術(shù)的角度，對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行一個(gè)全方位的解讀。

虛擬化與I/O瓶頸

談到虛擬化業(yè)務(wù)應(yīng)用，惠普工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器產(chǎn)品部經(jīng)理劉宏程指出，無(wú)論是刀片服務(wù)器，還是機(jī)架式服務(wù)器，虛擬化應(yīng)用對(duì)其的影響主要體現(xiàn)在：處理器性能、內(nèi)存容量、I/O、磁盤讀寫速度以及綠色節(jié)能等五個(gè)方面。他特別強(qiáng)調(diào)，用戶實(shí)施虛擬化，事先必須進(jìn)行整體評(píng)估，統(tǒng)籌規(guī)劃和管理，因此虛擬化應(yīng)用是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。

VMware技術(shù)總監(jiān)張振倫指出，虛擬化應(yīng)用必須統(tǒng)籌規(guī)劃，如此才可以避免虛擬機(jī)的泛濫。他表示，目前很多廠商都提供了專業(yè)化工具，幫助用戶對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用進(jìn)行合理評(píng)估，與此同時(shí)，廠商還提供了專業(yè)化的咨詢服務(wù)。Novell公司高級(jí)工程師楊英宏指出，并不是所有的用戶應(yīng)用都可以進(jìn)行虛擬化，與此同時(shí)，并不建議用戶把同種類型的應(yīng)用集中到一臺(tái)物理服務(wù)器。楊英宏強(qiáng)調(diào)，用戶應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要，合理選擇虛擬化的方案。

劉宏程指出，在影響虛擬化業(yè)務(wù)應(yīng)用的這個(gè)五個(gè)因素中，處理器方面，刀片服務(wù)器與機(jī)架式服務(wù)器沒(méi)有什么分別，因此也無(wú)所謂好壞。在內(nèi)存容量、磁盤讀寫速度這些指標(biāo)方面，刀片服務(wù)器并不落后機(jī)架式服務(wù)器，用戶可以自行分析和比較。至于綠色節(jié)能，由于刀片服務(wù)器采用了共享電源、散熱以及網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特射擊方式，因此較之機(jī)架式服務(wù)器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。他表示，目前矛盾的焦點(diǎn)集中在I/O瓶頸方面。

據(jù)記者了解，針對(duì)虛擬化引發(fā)的I/O瓶頸問(wèn)題，通常機(jī)架式服務(wù)器的應(yīng)對(duì)方法就是利用PCI-e插槽，對(duì)于I/O進(jìn)行擴(kuò)展。前面，VMPower技術(shù)總監(jiān)Lucero所采用的就是這樣一種辦法。與機(jī)架式服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器的高集成度設(shè)計(jì)，有限空間使得其I/O擴(kuò)展受限制，需要采用專用的網(wǎng)卡以及各種HBA，所謂專用是相對(duì)的，目前刀片服務(wù)器也提供了多種品牌選擇。以惠普刀片服務(wù)器為例，有Emulex, QLogic, Intel, Broadcom以及HP等品牌可供選擇。

在擴(kuò)展性方面，惠普刀片服務(wù)器備有最多三個(gè)可擴(kuò)展的插槽，加上主板上標(biāo)配網(wǎng)卡，實(shí)際上最高網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)量可以達(dá)到14個(gè)。劉宏程表示，在目前所接觸的案例中，還沒(méi)有案例用到這樣的一個(gè)水平。當(dāng)讓，除了網(wǎng)卡之外，刀片模塊還有可能連接各種HBA卡，都要占用擴(kuò)展插槽。對(duì)此，刀片服務(wù)器還提供了支持額外PCIE/PCIX的PCI擴(kuò)展模塊，它占用刀片模塊的相鄰槽位，給刀片模塊提供擴(kuò)展。據(jù)了解，截至到目前為止，極少特殊應(yīng)用需求的用戶提出購(gòu)買PCI擴(kuò)展模塊的需求。實(shí)際上，借助PCI擴(kuò)展模塊的方式是經(jīng)常采用的。有些用戶可能知道，某些品牌的刀片服務(wù)器標(biāo)配并不支持硬盤的熱插拔，它對(duì)于硬盤熱插拔的支持，以及內(nèi)存的擴(kuò)展就是通過(guò)類似擴(kuò)展模塊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

據(jù)了解，在目前國(guó)內(nèi)用戶的應(yīng)用中，的確需要采用一些特殊的插卡，如各種加密卡、串口擴(kuò)展卡等，它們有些還是基于PCI協(xié)議的。對(duì)于這些特殊的卡，刀片服務(wù)器的確無(wú)法提供支持。因此，對(duì)于用戶而言是否采用刀片服務(wù)器，的確需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)判斷。此外，需要明確說(shuō)明的是所謂刀片模塊與背板的帶寬。

據(jù)劉宏程透露，惠普的背板設(shè)計(jì)沒(méi)有任何的主動(dòng)式電子元器件，屬于一種純粹的接插式的連接件設(shè)計(jì)，但是即使如此也存在帶寬的問(wèn)題。目前惠普刀片服務(wù)器的背板帶寬為5Tbps，用戶可以自行計(jì)算一下，就算是應(yīng)用剛剛熱門的萬(wàn)兆網(wǎng)卡，也不存在所謂的瓶頸。

VC、虛擬化、Flex IO相得益彰

在I/O方面，刀片服務(wù)器相比機(jī)架式服務(wù)器的確有些限制，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況判斷選擇。但是與此同時(shí)，刀片服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的。

如果用戶采用機(jī)架式服務(wù)器，那么用戶需要分別連接網(wǎng)絡(luò)以及存儲(chǔ)，與此同時(shí)，每臺(tái)機(jī)架式服務(wù)器需要各自管理電源以及制冷。與之相比，刀片服務(wù)器提供了統(tǒng)一管理�？梢哉f(shuō)，一臺(tái)刀片服務(wù)器就是一個(gè)小型的數(shù)據(jù)中心，從網(wǎng)絡(luò)到存儲(chǔ)，均可以提供統(tǒng)一協(xié)調(diào)的管理。

這種統(tǒng)一管理使得系統(tǒng)管理變得非常簡(jiǎn)單，因?yàn)樗�的出發(fā)點(diǎn)不在是服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及存儲(chǔ)，而是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的管理。以虛擬連接（Virtual Connect）為例，它屏蔽了MAC地址、LUN（存儲(chǔ)邏輯卷）等復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等參數(shù)配置，但某一臺(tái)刀片模塊發(fā)生故障時(shí)，用戶只需要直接更換一個(gè)刀片模塊就可以了，根本不需要考慮任何參數(shù)的配置，因此，VC可以大大簡(jiǎn)化管理。那么，機(jī)架式服務(wù)器是否也可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能呢？對(duì)此，劉宏程指出，由于在機(jī)架式服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境中，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及存儲(chǔ)的廠商各自為戰(zhàn)，各自有各自的方案，因此很難形成一個(gè)整體，類似的事情反而做不成。

刀片服務(wù)器充分體現(xiàn)了集中管理、集中控制的思路，這種管理思想與虛擬化應(yīng)用相結(jié)合將具有其他方案無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。以VMware的VMotion（在線遷移）功能為例，它的好處是可以實(shí)現(xiàn)不中斷的業(yè)務(wù)應(yīng)用的在線遷移，但是VMotion是需要手動(dòng)或者人工來(lái)觸發(fā)的，因此在傳統(tǒng)應(yīng)用中，VMotion的價(jià)值主要體現(xiàn)在在線維護(hù)、以及升級(jí)管理方面，需要人工干預(yù)把應(yīng)用遷移走，維護(hù)升級(jí)之后，在把相應(yīng)的應(yīng)用遷移回來(lái)。但是在刀片服務(wù)器的應(yīng)用中，配合服務(wù)器部件的監(jiān)控管理，在VMM（虛擬化管理工具）等軟件的支持下，就可以對(duì)報(bào)警刀片自動(dòng)進(jìn)行VMotion的觸發(fā)，從而大幅度提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

總之，刀片服務(wù)器是一個(gè)整體，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的思想，與虛擬化的結(jié)合相得益彰。需要指出的，刀片服務(wù)器的I/O問(wèn)題也不是一成不變的。近日，惠普就發(fā)布了Virtual Connect Flex -10技術(shù)，首先它是一款萬(wàn)兆的網(wǎng)卡，但是它可以劃分為最多4個(gè)網(wǎng)卡使用，其中每個(gè)網(wǎng)卡可以根據(jù)負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。也就是說(shuō)，將Flex -10萬(wàn)兆網(wǎng)卡劃為4個(gè)網(wǎng)卡，其帶寬不是做死的，是可以自動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)配的，因此帶寬資源的利用效率更高。

虛擬化是否會(huì)成為橫在刀片服務(wù)器的一道檻，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題是要辯證看的，不能夠一概而論，用戶需要根據(jù)實(shí)際情況加以選擇。此外刀片服務(wù)器缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，是否會(huì)導(dǎo)致配件成本過(guò)高，對(duì)此不好先入為主。據(jù)記者了解，目前刀片服務(wù)器的專用網(wǎng)卡以及FC HBA卡，較之機(jī)架式服務(wù)器甚至更低，其中HBA卡要便宜大約50%。具體問(wèn)題，具體分析，這是認(rèn)識(shí)虛擬化刀片服務(wù)器應(yīng)用的一個(gè)準(zhǔn)則。

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