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2019年11月2日 - 计算机服务器

虚拟化及整合关注于核心的计算资源像处理器以及存储,但是网络I/O资源经常被忽略。网络带宽以及设备配置对确保客户端/服务器高效运行同样很重要——尤其是现在与网络相关的技术在服务器以及网络适配器中不断涌现出来。让我们了解一些能够提升Hyper-V网络性能的技巧。

iSCSI设备的主机接口一般默认都是IP接口,可以直接与以太网络交换机和iSCSI交换机连接,形成一个存储区域网络。根据主机端HBA卡、网络交换机的不同,iSCSI设备与主机之间有三种连接方式。

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  第一种:以太网卡+initiator软件方式。

选择正确的网络技术

  服务器、工作站等主机使用标准的以太网卡,通过以太网线直接与以太网交换机连接,iSCSI存储也通过以太网线连接到以太网交换机上,或直接连接到主机的以太网卡上。在主机上安装Initiator软件。

标准的网络依赖于动态主机配置协议给网络客户端动态分配IP地址,DHCP依赖于可用的DHCP服务器。在传统的网络中,找不到DHCP服务器将无法为新设备自动分配IP地址,一旦IP租约到期将无法连接现有的设备。即使是找不到DHCP服务器,自动的私有IP寻址(APIPA)也能使DHCP客户端获得IP地址以及子网掩码。默认情况下,APIPA将使用预留的IP地址,范围从169.254.0.1到169.254.255.254,子网掩码是255.255.0.0。APIPA每几分钟就会检查DHCP服务器,当DHCP服务可用时就将控制权移交给DHCP。一般来说,APIPA主要用于有较少客户端的小型组织,因此运行Hyper-V的Windows服务器平台通常会禁用APIPA。企业级数据中心将采用冗余的DHCP服务器以确保DHCP服务稳定运行。

  安装Initiator软件后,Initiator软件可以将以太网卡虚拟为iSCSI卡,接受和发送iSCSI数据报文,从而实现主机和iSCSI设备之间的iSCSI协议和TCP/IP协议传输功能。

虚拟机队列(VMQ)是Intel提供的网络硬件技术,旨在允许网络接口卡使用直接内存访问将内部帧直接传送到网卡的接收缓冲区。这样减少了对基于驱动器的流量交换的依赖性,提升了常见网络流量类型(包括TCP/IP、iSCSI、FCoE)传送到虚拟主机系统的效率。部分改进是由于不同的处理能够处理不同虚拟机的数据包—而不是一个处理器处理所有的网络数据交换。在大多数情况下,应该启用网卡上的VMQ,处理器还应该与外部的交换机进行绑定。

  这种方式由于采用普通的标准以太网卡和以太网交换机,无需额外配置适配器,因此硬件成本最低。缺点是进行ISCSI存储连接中包文和TCP/IP包文转换要点主机端的一部分资源。不过在低I/O和低带宽性能要求的应用环境中和完全满足数据访问要求。

通过在硬件而不是在驱动器或者软件中实现整个TCP/IP协议栈,TCP卸载引擎旨在提升网络性能,减少了准备、形成、传输、接收、解包并收集网络数据包所需要进行的处理工作。TCP烟囱卸载类似,控制权仍保留在操作系统中但实际的数据交换在网卡中进行。一般来说,尽管基于软件的NIC绑定可能不支持卸载硬件,但可以在虚拟系统中启用卸载特性。如果虚拟服务器使用了网卡绑定,那么可以禁用卸载特性,否则通常应该启用卸载特性。

  目前很多最新版本的常用操作系统都提供免费的Initiator软件,建立一个存储系统除了存储设备本身外,基本上不需要投入更多的资金来,因此在三种系统连接方式中其建设成本是最低的。

针对虚拟服务器另一个流行的配置是在传输集群共享卷、iSCSI以及在线迁移流量的网络中启用巨型帧。巨型帧数据包大小是9000或9014个字节,而不是常见的1500字节。通过在每个数据包中传输更多的数据,能够通过更少的数据包完成文件传输,网卡和主机系统的效率会提升。然而巨型帧同样意味着两端所有的网络元素(网卡、交换机以及SAN)都要支持巨型帧。

  第二种:硬件TOE网卡+initiator软件方式。

升级网卡固件以及驱动的时机

  第一种方式由于采用普通以太网卡和以太网交换机,无需额外配置适配器,或专用的网络设备,因此硬件成本最低。但由于进行ISCSI包文和TCP/IP包文的打包和解包全部需要主机主处理器CPU来进行运算,数据传输率直接受到主机当前运行状态和可用资源的影响和限制,因此一般无法提供高带宽和高IOPS性能。

计算设备通常使用堆栈模式构建:硬件(芯片及连接)在底层,固件(比如BIOS)用于初始化并配置硬件,固件使用驱动与操作系统建立连接。bug以及固件或者驱动的编码技术不过关可能会带来性能问题。这种情况要比你想象的多,往往可以通过升级固件以及驱动来解决该问题。

  具有TOE(TCP Offload
Engine)功能的智能以太网卡可以将网络数据流量的处理工作全部转到网卡上的集成硬件中进行,把系统主处理器CPU从忙于协议处理的繁重的内核中断服务中解脱出来,主机只承担TCP/IP控制信息的处理任务。

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