【文章內容簡介】 會在CPU和NUMA節(jié)點之間遷移工作負載。 SRIOV功能描述：通常針對虛擬化服務器的技術是通過軟件模擬共享和虛擬化網絡適配器的一個物理端口，以滿足虛擬機的 I/O 需求，模擬軟件的多個層為虛擬機作了 I/O 決策，因此導致環(huán)境中出現(xiàn)瓶頸并影響 I/O 性能。FusionSphere 虛擬化平臺提供的 SRIOV 是一種不需要軟件模擬就可以共享 I/O 設備 I/O 端口的物理功能的方法，主要利用 iNIC 實現(xiàn)網橋卸載虛擬網卡，允許將物理網絡適配器的 SRIOV 虛擬功能直接分配給虛擬機，可以提高網絡吞吐量，并縮短網絡延遲，同時減少處理網絡流量所需的主機 CPU 開銷。技術原理：SRIOV（Single Root I/O Virtualization）是 PCISIG 推出的一項標準，是虛擬通道（在物理網卡上對上層軟件系統(tǒng)虛擬出多個物理通道，每個通道具備獨立的 I/O 功能）的一個技術實現(xiàn)，用于將一個 PCIe 設備虛擬成多個 PCIe 設備，每個虛擬 PCIe 設備如同物理 PCIe 設備一樣向上層軟件提供服務。通過 SRIOV 一個 PCIe 設備不僅可以導出多個PCI 物理功能，還可以導出共享該 I/O 設備上的資源的一組虛擬功能，每個虛擬功能都可以被直接分配到一個虛擬機，能夠讓網絡傳輸繞過軟件模擬層，直接分配到虛擬機，實現(xiàn)了將 PCI 功能分配到多個虛擬接口以在虛擬化環(huán)境中共享一個 PCI 設備的目的，并且降低了軟加模擬層中的 I/O 開銷，因此實現(xiàn)了接近本機的性能。如圖所示，在這個模型中，不需要任何透傳，因為虛擬化在終端設備上發(fā)生，允許管理程序簡單地將虛擬功能映射到 VM 上以實現(xiàn)本機設備性能和隔離安全。SRIOV 虛擬出的通道分為兩個類型：PF(Physical Function) 是完整的 PCIe 設備，包含了全面的管理、配置功能， Hypervisor通過 PF 來管理和配置網卡的所有 I/O 資源。VF(Virtual Funciton)是一個簡化的 PCIe 設備，僅僅包含了 I/O 功能，通過 PF 衍生而來好象物理網卡硬件資源的一個切片，對于 Hypervisor 來說，這個 VF 同一塊普通的 PCIe網卡一模一樣?？蛻魞r值：可滿足高網絡 IO 應用要求，無需特別安裝驅動，且無損熱遷移、內存復用、虛擬機網絡管控等虛擬化特性。 Faikraid一般情況下，當主機系統(tǒng)有多塊硬盤時，通過組建Raid以提升磁盤性能或提供磁盤冗余，往往成為人們的首選考量。 當今主流raid實現(xiàn)方案大致可分為三種：硬件raid(hardware raid)：通過購買昂貴的raid卡實現(xiàn)。軟件raid(software raid)：通過操作系統(tǒng)內軟件創(chuàng)建陣列，raid處理開銷由CPU負責。主板raid(fake raid)：通過主板內建raid控制器創(chuàng)建陣列，由操作系統(tǒng)驅動識別。相對于昂貴的硬件，主板raid(fake raid)就成了我們不錯的選擇。Fake raid僅提供廉價的控制器，raid處理開銷仍由CPU負責，因此性能與CPU占用基本與software raid持平。 如果只有單個linux系統(tǒng)，使用software raid一般比fake raid更健壯，但是，在多啟動環(huán)境中(例如windows與linux雙系統(tǒng))，為了使各個系統(tǒng)都能正確操作相同的raid分區(qū)，就必須使用fake raid了。Linux下最重要的raid管理程序為MD RAID。MD RAID是過濾不同文件系統(tǒng)（比如說ext2）和比較低級的磁盤驅動（比如說AHCI驅動和SAS驅動）之間數(shù)據的塊設備驅動程序。以Intel的主板為例，在BIOS中有一塊可選的只讀存儲器元件（或者光學只讀存儲器）可以創(chuàng)建Intel 快速存儲RAID卷并且在啟動之前的環(huán)境中提供管理Intel 快速存儲RAID卷的界面。在BIOS把控制權交給系統(tǒng)啟動引導程序之前，這個只讀存儲在系統(tǒng)內存中留下自己支持的RAID類型，比如RAID 5。RAID管理程序MD RAID會讀到這份數(shù)據，并決定當創(chuàng)建Intel 快速存儲RAID卷時該使用哪種RAID類型。aSV 融入了對FakeRAID的支持，現(xiàn)可支持FakeRAID安裝與使用FakeRAID存儲，目前可以使用intel模式的raid0，raid1，raid5，raid10，LSI模式的raid0 虛擬機生命周期管理aSV提供了虛擬機從創(chuàng)建至刪除整個過程中的全面管理，就像人類的生命周期一樣，虛擬機最基本的生命周期就是創(chuàng)建、使用和刪除這三個狀態(tài)。當然還包含如下幾個狀態(tài)：創(chuàng)建虛擬機在虛擬機中安裝操作系統(tǒng)創(chuàng)建模板更新虛擬機硬件遷移虛擬機及/或虛擬機的存儲資源分析虛擬機的資源利用情況為虛擬機選擇數(shù)量合適的內存或磁盤資源/調整資源數(shù)量虛擬機備份虛擬機恢復刪除虛擬機在虛擬機生命周期內，虛擬機可能會在某一個時間點經歷上述這些狀態(tài)。aSV提供了完善的虛擬機生命周期管理工具，我們可以通過對虛擬機生命周期的規(guī)劃，想要最大化的發(fā)揮虛擬機的作用。 虛擬交換機虛擬交換機是虛擬網絡和物理網絡的紐帶，虛擬交換機運行在虛擬服務器的Hypervisor內部， 虛擬機之間的流量、 虛擬機到物理網絡之間的流量均通過vSwitch轉發(fā)。如圖：aSV提供了完善的虛擬交換機功能，包括：虛擬交換機端口Vlan的劃分，二層端口的類型切換，廣播風暴的抑制，端口流量的統(tǒng)計，端口的狀態(tài)監(jiān)控。 動態(tài)資源調度在虛擬化環(huán)境中，如果生產環(huán)境的應用整合到硬件資源相對匱乏的物理主機上，虛擬機的資源需求往往會成為瓶頸，全部資源需求很有可能超過主機的可用資源，這樣業(yè)務系統(tǒng)的性能也無法保障。aSV虛擬化管理平臺提供的動態(tài)資源調度特性引入一個自動化機制，通過持續(xù)地動態(tài)平衡資源能力，將虛擬機遷移到有更多可用資源的主機上，確保每個虛擬機在任何節(jié)點都能及時地調用相應的資源。即便大量運行對CPU和內存占用較高的虛擬機（比如數(shù)據庫虛擬機），只要開啟了動態(tài)資源調度功能，就可實現(xiàn)全自動化的資源分配和負載平衡功能，也可以顯著地降低數(shù)據中心的成本與運營費用。aSV的動態(tài)資源調度功能通過跨越集群之間的心跳機制，定時監(jiān)測集群內主機的CPU和內存等計算資源的利用率，并根據用戶自定義的規(guī)則來判斷是否需要為該主機在集群內尋找有更多可用資源的主機，以將該主機上的虛擬機遷移到另外一臺具有更多合適資源的服務器上，或者將該服務器上其它的虛擬機遷移出去，從而保證某個關鍵虛擬機的資源需求。 aSV的特色技術 快虛在實際的IT應用系統(tǒng)在部署虛擬化的時候，會存在虛擬化遷移的需求，為了實現(xiàn)將windows主機系統(tǒng)下的應用系統(tǒng)平滑的遷移至VM環(huán)境中，除了傳統(tǒng)的P2V、V2V工具，深信服采用技術創(chuàng)新，基于Windows環(huán)境中，推出了獨有的快虛技術。快虛技術實現(xiàn)原理為：在Windows環(huán)境下，先創(chuàng)建一個虛擬磁盤文件, 并使用Windows驅動程序對虛擬磁盤進行保護，保證虛擬磁盤文件占用的物理扇區(qū)不會被移動. 獲取虛擬磁盤文件所占的物理簇信息，并保存到當前系統(tǒng)盤下的配置文件中, 安裝aSV的引導程序以及內核到當前Windows系統(tǒng)盤下，安裝系統(tǒng)引導程序，并向系統(tǒng)引導中添加aSV的引導項，默認引導到aSV系統(tǒng). 當在aSV中向虛擬磁盤讀寫數(shù)據時，虛擬磁盤驅動根據讀寫的扇區(qū)位置重新定位到虛擬磁盤文件所對應的物理扇區(qū)，實現(xiàn)數(shù)據的存取，下次進入aSV系統(tǒng)后仍然可以讀寫已有數(shù)據。通過快虛技術，既實現(xiàn)了將應用環(huán)境遷移到了虛擬機環(huán)境中，同時在現(xiàn)有的物理主機服務器之上，快速的構建了虛擬化底層的hypervisor。 虛擬機熱遷移虛擬化環(huán)境中，物理服務器和存儲上承載更多的業(yè)務和數(shù)據，設備故障時造成的影響更大。 aSV虛擬化平臺提供虛擬機熱遷移和虛擬機熱備份技術，降低宕機帶來的風險、減少業(yè)務中斷的時間。aSV虛擬化平臺熱遷移技術是指把一個虛擬機從一臺物理服務器遷移到另一臺物理服務器上，即虛擬機保存/恢復(Save/Restore)。首先將整個虛擬機的運行狀態(tài)完整保存下來，同時可以快速的恢復到目標硬件平臺上，恢復以后虛擬機仍舊平滑運行，用戶不會察覺到任何差異。虛擬機的熱遷移技術主要被用于雙機容錯、負載均衡和節(jié)能降耗等應用場景。 aSV虛擬化平臺熱遷移提供內存壓縮技術，使熱遷移效率提升一倍，可支持并發(fā) 8 臺虛擬機同時遷移。功能價值：1. 在設備維護過程中，通過熱遷移手動將應用遷移至另一臺服務器，維護結束后再遷回來，中間應用不停機，減少計劃內宕機時間。2. 可結合資源動態(tài)調度策略，例如在夜晚虛擬機負荷減少時，通過預先配置自動將虛擬機遷移集中至部分服務器，減少服務器的運行數(shù)量，從而降低設備運營能耗上的支出。 虛擬磁盤加密在虛擬化環(huán)境中，虛擬機的磁盤文件是沒有加密的，磁盤中的業(yè)務數(shù)據會存在泄漏的威脅。而對于數(shù)據保密程度要求較高的場景，可采用磁盤加密技術，保證即使磁盤文件被竊取了，也無法獲取其中的數(shù)據。aSV提供了磁盤加密技術，保障用戶業(yè)務的磁盤數(shù)據的安全防泄漏。aSV環(huán)境中，虛擬機鏡像是Qcow2格式的，Qcow2自身就支持用戶數(shù)據加密功能，VMP在其加密功能的基礎上進行了修改，使其更加健壯。Qcow2只支持AES加密算法，VMP為其添加了RC4加密算法。VMP環(huán)境中僅支持對Qcow2格式的鏡像文件進行加密，加密算法選用RC4，且不可以更換。虛擬機鏡像文件的密鑰（以下簡稱密碼）由VDC管理，當VDC通過VMP接口操作虛擬機時，可以指定磁盤是否需要加密及對應的密碼。如果一個虛擬機有多個磁盤需要加密，各磁盤可以分別指定密碼。虛擬機一旦創(chuàng)建成功，密碼不允許修改。VMP環(huán)境中使用密碼時，會修改命令行參數(shù)中的密碼字符串為“*”，防止管理員通過ps命令查看到密碼。前面提到的保存在鏡像文件中的經過加密的密鑰，為了防止使用密碼字典或窮舉等方式暴力破解加密的鏡像文件，要求加密函數(shù)的執(zhí)行時間不能太短，可以使用重復加密的方式來達到這個目的。 虛擬機的HAHA全稱是High Availability(高可用性)。在aSV環(huán)境中，HA虛擬機所連接的物理口網線被拔出、或存儲不能訪問時，會將此虛擬機切換到其他的主機運行，保障虛擬機上的業(yè)務正常使用。aSV存在后臺進程，通過輪詢的機制，每隔5s檢測一次虛擬機狀態(tài)是否異常，發(fā)現(xiàn)異常時，切換HA虛擬機到其他主機運行。下面任意一種情況發(fā)生，都會觸發(fā)HA虛擬機切換主機，連續(xù)三次檢測到，虛擬機所連接的物理網卡被拔出（不包括網卡被禁用情況）連續(xù)兩次檢測到，虛擬機當前主機無法訪問虛擬機的存儲通過aSV的HA技術，對業(yè)務系統(tǒng)提供了高可用性，極大縮短了由于各種故障引起的業(yè)務中斷時間。 多USB映射當物理服務器部署虛擬化之后。其中類似金蝶等需要通過usb key進行應用加密的服務器，轉化到虛擬化后，需要將插在虛擬化平臺上的硬件key，映射給虛擬機，而且需要滿足虛擬機熱遷移、跨主機映射的需求。 業(yè)界給出的方案有三種：一、采用主機映射：直接采用主機映射的方式來完成，缺點是不支持網絡映射,無法支持熱遷移、網絡映射的需求。二、采用Usb Anywhere：通過使用中間設備，將中間設備IP化，然后在虛擬機上安裝驅動并配置對端設備的方式進行的。缺點是需要guest虛擬機內部進行修改安裝特定軟件，與第三方應用進行配合才能完成。三、采用底層硬件虛擬化加網絡代理：支持熱遷移、網絡映射、無需修改guest機內部。最終實現(xiàn)，物理設備遷移到虛擬化平臺后，可以直接無縫的操作讀取原usb硬件設備。同時解決上述兩種方案中的缺陷，破除了在虛擬化推廣中，外設映射造成的阻礙。熱遷移功能的實現(xiàn)機制：由于整體方案是基于網絡代理處理，所以在遷移到對端設備，進行虛擬機切換時，發(fā)送消息，觸發(fā)usb服務程序修改連接的目的端ip，然后發(fā)起網絡重連。隧道一旦重連成功，usb設備通信隨即恢復，保障了guest上層來說，是無感知的。aSV采用上述的第三種方案，融入了對多USB的支持，帶來的優(yōu)勢有：usb設備動態(tài)插入提示guest虛擬機無需安裝插件；能支持熱遷移，跨主機映射，適應VMP集群環(huán)境；虛擬機遷移完成可以自動掛載上原usb設備；可以簡化集成為類似usb hub的小設備，與VMP配套，搭建usb映射環(huán)境；虛擬機故障重啟、目標端usb設備網絡中斷等異常情況恢復后自動重映射。 aSAN存儲虛擬化 存儲虛擬化概述 虛擬后對存儲帶來的挑戰(zhàn)虛擬機技術給服務器帶來更高的利用率、給業(yè)務帶來更便捷的部署，降低了TCO，與此同時，虛擬機應用給存儲帶來以下挑戰(zhàn)：第一，相比傳統(tǒng)的物理服務器方式，單個存儲系統(tǒng)承載了更多的業(yè)務，存儲系統(tǒng)需要更強勁的性能來支撐；第二，采用共享存儲方式部署虛擬機，單個卷上可能承載幾十或上百的虛擬機，導致卷IO呈現(xiàn)更多的隨機特征，這對傳統(tǒng)的Cache技術提出挑戰(zhàn)；第三，單個卷承載多個虛擬機業(yè)務，要求存儲系統(tǒng)具備協(xié)調虛擬機訪問競爭，保證對QoS要求高的虛擬機獲取到資源實現(xiàn)性能目標；第四，單個卷上承載較多的虛擬機，需要卷具有很高的IO性能，這對傳統(tǒng)受限于固定硬盤的RAID技術提出挑戰(zhàn)；第五，虛擬機的廣泛使用，需要更加高效的技術來提高虛擬機的部署效率，加快新業(yè)務的上線時間。 分布式存儲技術的發(fā)展業(yè)界典型的分布式存儲技術主要有分布式文件系統(tǒng)存儲、分布式對象存儲和分布式塊設備存儲等幾種形式。分布式存儲技術及其軟件產品已經日趨成熟，并在IT行業(yè)得到了廣泛的使用和驗證，例如互聯(lián)網搜索引擎中使用的分布式文件存儲，商業(yè)化公有云中使用的分布式塊存儲等。分布式存儲軟件系統(tǒng)具有以下特點：第一，高性能：數(shù)據分散存放，實現(xiàn)全局負載均衡，不存在集中的數(shù)據熱點，大容量分布式緩存；第二，高可靠：采用集群管理方式，不存在單點故障，靈活配置多數(shù)據副本，不同數(shù)據副本存放在不同的機架、服務器和硬盤上，單個物理設備故障不影響業(yè)務的使用，系統(tǒng)檢測到設備故障后可以自動重建數(shù)據副本；第三，高擴展：沒有集中式機頭，支持平滑擴容，容量幾乎不受限制；第四，易管理：存儲軟件直接部署在服務器上，沒有單獨的存儲專用硬件設備，通過Web UI的