VMware vSphere 5.5 系統效能與可靠度大躍進



配備第10代虛擬硬體規格的vSphere正式推出,增強既有功能再出發。例如可配置62TB虛擬磁碟,並加入預防記憶體錯誤與故障應用系統重啟機制,對固態儲存等新規硬體的支援能力也提升。

虛擬磁碟容量上限直逼62TB,並內建流量控管機制
讓企業資料中心所有的應用系統都能上到虛擬化的平臺,一直是VMware多年以來的目標,隨著vSphere逐年改版,一臺VM本身配備的虛擬硬體規格越來越驚人,單就處理器和記憶體這兩大系統核心資源來看,VMware在2010年推出的vSphere 4.1版,一臺VM可用到8顆虛擬CPU、255GB記憶體,後繼的5.0版、5.1版的處理器則分別擴大到32顆、64顆之多,記憶體也可配置到1TB,幾乎跟一臺2路或4路實體機架式伺服器所差無幾。

然而,企業現存應用系統的工作負載百百款,當中的確有許多是受到處理器和記憶體資源所束縛,但也有不少應用快不起來是跟I/O有關,1臺VM光是擁有足夠的處理器核心和記憶體容量,是不足以滿足這些需求的。

另一個考量點是企業環境中的IT系統有許多不同的性質,對於效能的要求也有差異,而隨著虛擬化平臺性能的提升,從支援業務用的系統開始導入虛擬化之後,後續,一些承擔重要業務的系統也逐漸走向虛擬化,至於對IT基礎設施穩定度與效能要求最高,必須持續運作、不能忍受任何間斷的關鍵應用系統,仍遲遲不願進軍虛擬化應用的領域,因為虛擬化平臺所支援的系統延展性,所能獲得的I/O速度,還無法取代掉實體伺服器。

這幾年以來,從vSphere的改版所擴充的系統規格、支援的新技術和提供的新功能,都可以看到相關的進展正在發生,此外,微軟近年來在虛擬化平臺技術急起直追,不斷和VMware力拼支援規格和價格,也加速這樣的應用發展趨於白熱化。

VMware的虛擬化平臺發展至今,已推出到5.5版,在去年8月底VMworld大會上,先正式對外公開新增與改良功能的相關技術細節,等到9月底,產品正式發行上市,該公司執行長Pat Gelsinger在VMworld大會上,特別揭櫫vSphere 5.5新功能的3大重點:可為關鍵應用系統提供2倍以上的性能、高可靠度維持機制將具有應用程式感知能力,以及可延伸應用至大資料的處理。尤其是第一點,是眾多用戶在這幾次產品推出重大改版時,都會引頸期待的。

虛擬磁碟單檔容量終於打破2TB限制,最大可存放到62TB的資料
以往VM在配置磁碟空間時,每一個虛擬磁碟檔案(Virtual Machine Disk File,VMDK)最多只能設定到2TB的空間,在這一次vSphere改版時,終於讓單一VMDK檔案容量上限,一口氣擴展到62TB,是原有格式允許容量的31倍。

這項新特色不僅可針對通用的情況,也適用其他狀態。例如虛擬磁碟若採用另一種原生裝置對映模式(Raw Device Mapping,RDM)來建立時(vRDM),也可支援到這個新的超大容量規格(如果是實體模式的RDM,上限仍舊一樣是64TB)。另外,我們在VM上建立快照(Snapshot)時,也可支援62TB虛擬磁碟。若VMDK放在NFS上,同樣支援62TB容量。其他像是vMotion、Storage vMotion、SRM、vSphere Replication、Linked Clones、SE Sparse Disks等虛擬化功能,都可以相容於這個新規格。

不過,目前62TB VMDK的使用上,存在一些限制。例如,我們只能透過vSphere Web Client來建立或擴增這個新的磁碟容量;VMDK要擴展到2TB以上容量時,需以離線方式進行,VM必須關機,不支援線上與即時擴增;在VMFS-5 datastore上,可支援超過2TB容量限制的VMDK,但由於VMFS-3最大只支援到2TB,所以這樣的虛擬磁碟無法在VMware舊環境中開啟。此外,若VM搭配BusLogic Virtual SCSI Adapters時,以及需應用vSphere Fault Tolerance等功能時並不支援。而且,很可惜的是,VMware今年即將推出的VSAN,也不打算支援62TB VMDK。

整體而言,vSphere有了這麼大容量的虛擬磁碟檔,除了系統本身需升級到5.5版,並不需要其他虛擬硬體的搭配,理論上,應該足以符合當前VM所執行的各種應用程式需求。

趨勢科技全球資訊服務技術部技術經理林澤成說,在他們公司現行的環境中,許多資料庫系統的檔案都會超過2TB,當他們將資料庫系統導入VMware虛擬化環境執行時,會因此面臨到困境。例如,由於單一虛擬磁碟檔案最大只能設到2TB的容量,他說,實際上並無法真正用到2TB,他們在虛擬磁碟上所存放的資料庫檔案,只能到1TB,這樣的容量不夠用。

於是趨勢科技採用的作法是建立多個VMDK來解決,但這麼作又會遇到一些磁碟管理的問題。林澤成說,他們曾用軟體RAID來處理,但做下去之後會發生一些不可預期的錯誤,而且因為磁碟太大、資料太大,所以以這種方式來復原時,又必須花更久時間。

所以,趨勢後來又採取其他作法,將資料庫檔案放在網路儲存設備,然後VM再連接網路儲存設備,以便存取放在上面的資料庫檔案,並非將資料庫檔案放在VM裡面。林澤成說,但這又會是一個Workaround(暫時解決方法、權宜之計),因為,如此等於沒辦法從硬體的層級去切開——因為把資料放在儲存設備上,就形同被儲存設備所綁定了。而現在vSphere 5.5允許VMDK容量能夠超過2TB,他認為,這樣之後,公司就不用去煩惱這個問題。

主機端處理器與記憶體延展性增加1倍,VM新增虛擬SATA介面支援
vSphere 5.5號稱「可為關鍵應用系統提供2倍以上的性能」有一部分是因為,在ESXi主機的部分規格大幅調升。

以單臺ESXi主機來說,vSphere 5.5可運用的邏輯處理器數量、虛擬處理器數量、記憶體容量,以及NUMA節點數量的上限,都是過去vSphere版本相關規格的2倍。

不過這幾項規格的強化,以及2TB以上虛擬磁碟等規格來看,VMware在2013年推出vSphere 5.5時才支援,就時間點而言,晚了微軟Windows Server 2012 Hyper-V將近一年(NUMA節點數量的上限除外)。

除了主機端的部分規格提升,vSphere從5.0以後的改版,每次也都會連帶更新一次VM的虛擬硬體規格版本,而5.5版的vSphere所配備的虛擬硬體規格是第10版(VMX-10),新增的項目包括:可在VM安裝Solaris 11的作業系統時,支援LSI的SAS裝置,同時也支援新處理器架構,以及AHCI介面(Advanced Host Controller Interface)。

以AHCI支援而論,簡而言之,它是一個虛擬SATA控制器,在之前的虛擬硬體規格中,並未特地去支援,這個控制器可用來連接SATA介面的虛擬磁碟和光碟機裝置,每臺VM可使用4個控制器,而每個控制器可連接30個裝置,因此最多可連接120臺虛擬磁碟。相較之下,先前的vSphere環境下的單臺VM,若要連接大量虛擬磁碟裝置,只能透過VMware Paravirtual SCSI(PVSCSI)的方式連接到60個裝置。

第10版虛擬硬體規格重要性還不止於此,vSphere 5.5推出的固態儲存虛擬化vSphere Flash Read Cache(vFRC)的技術,若要啟用,管理者也必須將VM的硬體升級上來,然後透過vSphere Web Client來設定。

新支援流量過濾機制,並強化多網路埠匯聚能力
在網路應用上,vSphere 5.5對既有的網路通訊協定支援提出一些改善措施,同時也擴充控管網路流量與服務品質的新功能,VMware推出這些功能的主要目的,是希望簡化虛擬化環境下的日常網路維護作業,提升網路存取效能,以及增強安全性,而且它們的應用,都和vSphere分散式交換器(vSphere Distributed Switch,VDS)有關。

提供進階的連線匯聚功能(link aggregation)
VMware從vSphere 5.1推出後,開始支援LACP(Link Aggregation Control Protocol)的網路連線匯聚通訊協定,透過這個標準,VDS能夠控制多個實體網路連線,形成邏輯通道,以增加網路傳輸頻寬與備援能力。

而在vSphere 5.5的環境中,當企業在使用網路連線匯聚功能時,系統提供更豐富的負載平衡演算法供選用,總共新增加了22種之多;同時,vSphere也支援連結聚合群組(link aggregation groups,LAGs)的運用,而且可允許使用的連線匯聚群組的數目上限也不低——每一臺ESXi主機和每一臺VDS交換器都可運用64個連結聚合群組;另外,在這一版中,我們可以透過範本套用,以便跨多臺主機來設定LACP——這是因為LACP的組態可以套用在每一臺ESXi主機上,因此在大規模部署時,這種作法的提供,可節省很多時間。

強化固態儲存、GPU硬體支援,虛擬化效能再提升!
虛擬化平臺須提供不亞於實體伺服器的效能,vSphere發展到5.5版後,更積極支援高速I/O固態儲存,以及具有強大繪圖處理加速能力的GPU

新增App HA功能與ReM防護技術:擴大防護面向,vSphere確保系統可靠度增添新作法
要讓企業環境既有的關鍵應用虛擬化,運作穩定度能否有很高的保障,也是許多人不敢輕言導入的原因,但高可靠度向來是虛擬化平臺的最大賣點

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