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2013/9/30

虛擬機器動態遷移免停機 實作前必讀指南

VMware vMotion運作架構及效能最佳建議

王偉任
虛擬化浪潮已經勢不可擋,許多企業及組織早期仍持觀望態度,但在引進內部測試環境並確定虛擬化技術真的可行後,已經紛紛將線上營運服務遷移到虛擬化環境當中。企業在VMware vSphere虛擬化平台中常用的vMotion功能,究竟有那些常見的問題與疑惑呢?
在Cluster中啟用EVC Mode功能後,便會為所有的ESXi Host建立Baseline以便採用相同的CPU指令集(圖10),但EVC Mode功能並非「禁用(Disable)」CPU特色功能,而僅僅只是透過「隱藏(Hide)」機制,讓其上運作的VM虛擬主機無法使用CPU指令集當中的進階功能而已。


▲圖10 啟用VMware EVC Mode,並採用Intel Sandy Bridge世代為Baseline。


舉例來說,Cluster中ESXi Host採用的CPU為Intel Xeon Core i7 CPUs(Nehalem),並且Baseline選擇採用Intel Nehalem Generation項目,因此便具備了Intel Merom、Penryn、Nehalem三種世代的CPU指令集,所以VM虛擬主機都具備Merom世代指令集功能如SSE4.1、SSE4.2、RDTSCP,如圖11所示,但是當新採購的伺服器其CPU為Westmere(32奈米)加入到Cluster後,因為Baseline的關係所以其新功能AES/AESNI、PCLMULQDQ便會自動隱藏。


▲圖11 不同世代的CPU支援不同的指令集功能。(圖片來源:VMware White Paper - Impact of Enhanced vMotion Compatibility on Application Performance)


TOP 8:啟動EVC Mode,是否會影響VM的運作效能?

我在Cluster中啟用EVC Mode功能之後,Baseline將以Cluster中最舊的CPU指令集為基準,也就是把新世代的CPU指令集功能隱藏,雖然得以讓VM虛擬主機在不同Host之間vMotion遷移,但會不會影響到VM虛擬主機的運作效能呢?

VMware官方針對不同的企業應用,如資料庫(Database)、Java應用程式(Java Application)、資料加密(Encryption)、多媒體(Multimedia)等部分,在同一個Cluster內不同CPU世代的Host進行效能測試,如表1所示。


表1 同一Cluster內不同CPU世代的Host效能測試


在資料庫(Database)部分,採用Oracle SwingBench進行工作負載測試,而Java應用程式(Java Application)部分則採用Java Benchmark SPECjbb2005進行工作負載測試,從測試結果中可以看到採用哪個世代的CPU,其工作負載的測試結果幾乎相差無幾(圖12)。


▲圖12 不同世代的CPU進行資料庫及應用程式工作負載的測試結果。(圖片來源:VMware White Paper - Impact of Enhanced vMotion Compatibility on Application Performance)


在資料加密(Encryption)部分,使用OpenSSL 1.0.0加密機制來測試不同AES(Advanced Encryption Standard),並且在採用不同的Key Size(分別是128/192/256 bits)且Block Size皆採用8192 bytes的情況下進行測試,在測試結果中可以看到,Westmere CPU因為具有AESNI功能,所以相較於其他舊款CPU速度快了三倍,如圖13所示。


▲圖13 不同世代的CPU進行資料加密工作負載的測試結果。(圖片來源:VMware White Paper - Impact of Enhanced vMotion Compatibility on Application Performance)


在多媒體(Multimedia)部分,會使用到的CPU指令集功能有SSE 1/2/3/4,其中第4版又有4.1、4.2次要版本,SSE 4.1為在CPU核心中專注處理Multimedia部分,而SSE 4.2為導入新的String和Text功能以加速String處理程序。以H.264中Two Pass Fast Encoding Mode(又稱為X264)進行工作負載測試,因為從Penryn的CPU世代便支援SSE 4.1功能,所以從測試結果中可以看出,除了Merom之外,其他世代的CPU測試結果非常接近,如圖14所示。


▲圖14 不同世代的CPU進行多媒體工作負載的測試結果。(圖片來源:VMware White Paper - Impact of Enhanced vMotion Compatibility on Application Performance)


結語

透過本篇的說明,相信讀者已經了解到,為內部的虛擬化環境建置vMotion線上遷移機制時,如果VM虛擬主機遷移緩慢,傳輸效能不如預期,可以檢視vMotion網路配置是否得宜,或者需要增加vMotion網路頻寬來因應。

此外,若是公司因為預算問題而無法一次購足所有伺服器的話,則可以透過開啟EVC Mode,來解決新舊伺服器之間無法vMotion的困擾。

<本文作者:王偉任,VMware vExpert及Microsoft MVP,網路暱稱Weithenn。由於工作關係經常碰觸不同的作業系統、網路架構、硬體設備、虛擬化技術等,因此希望能將一些技術心得分享給大家,擁有CCNA、NSPA、MCITP、RHCE、VCP等證照,個人網站:http://www.weithenn.org>

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