虚拟化技术

©2014-2015虚拟化Inc.保留所有权利。虚拟化技术熊云涛虚拟化售前工程师议程1.服务器虚拟化2.存储虚拟化3.网络虚拟化4.虚拟化平台建设经验分享CONFIDENTIAL2虚拟化关于未来企业IT架构的新蓝图：软件定义的企业CONFIDENTIAL3可扩展性传统应用现代云应用任何应用云管理计算网络存储任何云自主构建融合架构超融合架构混合云私有您的数据中心公有可管理任意设备业务移动性:应用|设备|内容软件定义的数据中心开放架构：整合一切数据中心资源：物理、虚拟、其它云、4虚拟化监控虚拟化云资源管理平台vSphere数据中心异构虚拟化工单管里、ITSM集成内部用户子门户公有云租户门户管理支撑门户资源度量vSphere数据中心vSphere数据中心硬件资源Openstack热迁移热迁移NSX资源安全隔离Neutron资源安全隔离vLAN资源安全隔离操作系统监控扩展统一授权Orchestrator编排器ITSMCMBD执行规则批量自动化管理流程引擎PowerVC应用系统监控云管平台成熟度基础架构资源：提供全面的资源交付，包括计算、存储、网络，提升平台运营监控能力，包括备份、容灾。实现资源快速便捷交付：1.实现多机应用的部署和交付。2.计算资源,网络资源,存储资源的综合快速交付；3.实现资源的生命周期管理。SDDC数据中心IT资源交付服务器虚拟化资源：以简单的服务器虚拟化为主，面向系统管理员提供便捷的虚拟机管理能力，以虚拟机创建为主。过去~20152015~20162016~未来服务器虚拟化--实现CPU、RAM的资源池化传统IT应用云计算配送管理财务管理服务器虚拟化资源营销管理应用、数据和硬件资源在复杂、脆弱的竖井式体系中捆绑在一起，不能灵活快速响应业务需求变化服务组件源自动态资源池，各层抽象资源横向组合，与服务松散绑定，应用及数据分布式管理，使得IT更加关注业务业务敏捷性受到影响IT能够跟上业务的节奏服务器虚拟化将解决传统IT面临的问题和挑战营销管理配送管理财务管理OA网站虚拟化技术-裸金属使用较少的服务器运行海量的应用系统虚拟化虚拟技术:四大特性相对于硬件独立无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机分区在单一物理服务器上同时运行多个虚拟机隔离在同一服务器上的虚拟机之间相互隔离封装虚拟机以文件夹方式保持，可以转换成.ovf/ova的文件来移动和复制该虚拟机11虚拟化平台效益：减少服务器总体数量虚拟化前虚拟化后服务器总数不能做虚拟化CPU(个)CPU使用率内存使用率规划服务器负载服务器整合比规划服务器故障数量服务器总数内网7321-2CPU10%10%2-4CPU10%10%80%8:1210外网151111-2CPU10%10%2-4CPU10%10%80%8:1322基于原有环境，保持内网和外网2个独立资源池。1.实现虚拟化后，通过1台服务器上运行多个虚拟机，极大的减少服务器数量2.在减少服务器数量的同时，通过平台级高可用和负载均衡，极大地提高了应用系统的高可用性和稳定性；3.随着应用虚拟机数量的增加，规模效益更加明显，通过较少的服务器运行海量应用。原来运行于211台服务器上的应用，整合到了32台服务器上2CPU服务器运行7-10虚拟机4CPU服务器运行15-30虚拟机极限：4CPU服务器运行113个虚拟机11应用数量服务器数量每台服务器网卡网口数量网口故障保护网络设备设备冗余现在2112111211无10台24口路由器无虚拟化后21132264有4台24口路由器有虚拟化平台效益：减少口和网络设备总体数量保持内网和外网的物理隔离，不用变更网络架构。1.通过减少服务器数量，减少网口的链接数量2.通过增加单一服务器的网口、网卡数量，增加应用共享网络带宽，同时减少单点故障3.随着应用虚拟机数量的增加，规模效益更加明显，通过有限的网口支持更大规模的应用。11节约硬件成本:减少网络和存储设备OS数量服务器数量系统盘C:盘空间总逻辑空间磁盘实际分配空间传统方式211211100GB21T21T虚拟化后21132100GB21T700GB虚拟化：节省存储空间保持内网和外网的物理隔离，不用变更网络架构。1.通过ThinProvisioning和LinkClone等技术极大减少存储的开销2.在保证应用正常运行的同时，实现物理存储和逻辑空间的隔离。在产生数据时占用存储，删除数据时释放存储3.10台C:盘为100GB的Windows2008虚拟机，实际占用存储不足30GB（1TB）提高管理效率:将面向硬件的管理变为文件目录管理虚拟化平台建设：节省机房、机柜空间1.通过减少服务器数量、网络设备数量、存储容量、UPS等，极大减少机房物理空间2.如果近一步使用刀片服务器，将节省更大的空间服务器类型数量服务器高度总和1-2CPU2112U422U2-4CPU324U128U虚拟化平台效益：提高系统管理员工作效率提高管理效率:将面向硬件的管理变为文件目录管理虚拟化平台效益：提高系统管理员工作效率相同的人数完成更多的工作=节省运营成本提高工作效率：①快速安装系统(克隆系统20秒钟)②资源按需动态调配③零宕机维护(停机不停应用)④内置高可用(宕机应用自动重启)⑤快速灾难测试、恢复安利公司1人管理400多台虚拟机平安2011年:4千多VM，2012年扩到2万多VM中、农、工、建、招3000VM每个管理员的工作效率显著提高30–75使用虚拟化之前使用虚拟化之后90–225来源：IDC和虚拟化TAM计划提高生产率、灵活性与响应度传统IT环境虚拟化IT环境环境创建数周数分钟变更管理数月数天/数小时产品发布管理数周数分钟服务享用管理员发方式自助服务式标准化复杂重用/共享计费与成本固定成本灵活服务器和存储的利用率10%至20%70%至90%回报周期数年数月信息来源：根据虚拟化以及客户实施及使用经验更快更灵活优势降低成本优势提高运维效率:降低运行成本，提高服务水平服务器三大体系SMP、NUMA、MPP17•从系统架构来看，目前的商用服务器大体可以分为三类：1.对称多处理处理器结构(SMP：SymmetricMulti-Processor)：–SMP也被称为一致存储器访问结构(UMA：UniformMemoryAccess)–主要特征是共享，系统中所有资源(CPU、内存、I/O等)都是共享的。–因为资源共享导致了SMP服务器的扩展能力非常有限。随着CPU数量的增加，内存访问冲突将迅速增加，造成CPU资源的浪费，使CPU性能的有效性大大降低。实际证明，SMP服务器CPU利用率最好的情况是2至4个CPU，且CPU内核不能多。2.非一致存储访问结构(NUMA：Non-UniformMemoryAccess)：–特征是每个CPU模块由多个CPU(如4个)组成，CPU具有独立的本地内存、I/O槽口等。节点之间通过互联模块(称为CrossbarSwitch)进行连接和信息交互，每个CPU可以访问整个系统的内存(这是NUMA系统与MPP系统的重要差别)。–利用NUMA技术，可以较好地解决原来SMP系统的扩展问题，在一个物理服务器内可以支持上百个CPU和核–访问本地内存的速度将远远高于访问远地内存(系统内其它节点的内存)的速度。因此为了更好地发挥系统性能，系统和应用程序需要尽量减少不同CPU模块之间的信息交互。比较典型的NUMA服务器包括HP的Superdome、SUN15K、IBMp690等，现在的X86服务器也多为NUMA架构。–因此当CPU数量增加时，系统性能无法线性增加。如HP公司发布Superdome服务器时，曾公布了它与HP其它UNIX服务器的相对性能值，结果发现，64路CPU的Superdome(NUMA结构)的相对性能值是20，而8路N4000(共享的SMP结构)的相对性能值是6.3。8倍数量的CPU换来的只是3倍性能的提升。•以及海量并行处理结构(MPP：MassiveParallelProcessing):–分布式计算，网格计算访问本地内存效率高访问远程内存延迟大32GB32GB32GB32GBNUMA架构的服务器：4CPU，128GB内存虚拟机性能远远高于物理机--NUMA架构18服务器配置：Lenovo3850X6：Intel®Xeon®,E7-48602.6GHz,4CPU(12CORE)768GB内存Windows2008R2企业版vSphere6.0企业增强版简单JAVA：JDK1.7实际业务：Tomcat物理机虚拟机机结论和建议1.现在和未来的服务器都是NUMA架构，服务器的计算能力不取决于CPU数量；2.NUMA架构下虚拟化虚拟机性能远高于物理机，虚拟化虚拟化软件极大的优化了系统资源的调用：如NUMA节的自动对齐点自动对齐1932GB32GB32GB32GBNUMA架构的服务器：4CPU(6CORE)，144GB内存VM1:4vCPU16GB内存资源分配VM2:4vCPU16GB内存自动分配另一个NUMA节点资源VM:8vCPU32GB内存VM:6vCPU48GB内存VM:6vCPU30GB内存跨NUMA的资源分配•建议：1.服务器采购如果要求服务器计算能力强，应该考虑多内核和高主频；2.虚拟机资源分配最佳实践是，虚拟机资源CPU和内存不要跨NUMA节点Web应用虚拟机分配2-4个vCPU，单一虚拟机运行1-2个JVM服务器采购的其他建议：物理内存为服务器总核数的6倍以上；服务器网卡数量在6个以上；每台服务器配置1-2块SSD硬盘虚拟机配置最佳上限：6vCPU，31GB内存☞系统规划应与应用开发商紧密协作，在应用开发的时候就确定其规范OperatingSystem营销系统OperatingSystem虚拟化层OperatingSystem财务政务OperatingSystem虚拟化层OperatingSystem配送服务OperatingSystem虚拟化层OperatingSystemOAOperatingSystem虚拟化层虚拟层连接部件池CPU池内存池存储池虚拟架构视图资源池化-逻辑分配：使得管理工作专注于应用需求使得信息系统屏蔽服务器、存储硬件设备型号、厂家差异，专注于应用相关的CPU、内存、存储空间等资源的管理网站门户OperatingSystem虚拟架构连接部件池CPU池内存池存储池资源弹性伸缩-动态调配：解除了应用于部署硬件的紧密耦合关系物流系统OperatingSystem配送系统OperatingSystem营销系统OperatingSystem虚拟化虚拟技术:四大特性虚拟化平台效益：应用系统相对于硬件独立应用支持服务器自由选择，不需要重装系统、不需要重装应用系统扩容时能够更换服务器品牌应用能够根据服务器性能的提升而提升处理能力整合企业服务器硬件资源，满足应用动态资源调度需求保障核心应用系统高效运行DELLIBMHPCISCO曙光保证计划内停机，不停应用在同一数据中心中迁移应用在同城数据中心中迁移应用x86ArchitectureHypervisorx86ArchitectureHypervisorVMotion迁移虚拟机SAN、iSCSI或NAS应用在线迁移：保障应用高可用应用场景：1.服务器维护时、少量或批量更换服务器时不影响应用系统2.在不同机房之间迁移应用，整合同城多机房应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统云计算平台效益：保障应用高可用保证计划内存储维护，不停应用存储设备使用与厂家、型号无关，只关注于容量、效率和高可用存储维护--将虚拟机快速迁移到新存储中①更换存储②均衡各个存储、LUN上的IO负载③重做RAID应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统存储设备使用与厂家、型号无关，只关注于容量、效率和高可用根据存储容量、IO延迟，自动存储迁移实现存储平台自动维护应用在线存储自动维护：保障应用高可用存储集群逻辑存储空间虚拟化DistributedResourceScheduler(DRS)功能–跨资源池动态调整计算资源–