云计算运营—02FusionSphere 6.5 服务器虚拟化运营

news2024/9/22 21:29:36

FusionSphere 6.5 服务器虚拟化运营

1、虚拟化 特性介绍

云操作系统架构

请添加图片描述

Tool/PV driver(虚拟机驱动)

Tools是虚拟机的驱动程序。

安装并启动Tools后，用户无需做任何操作，Tools即可提供以下功能:

1、为虚拟机提供高性能的磁盘I/0和网络I/0功能
2、为虚拟机提供虚拟硬件监控功能

  • ​ 获取虚拟机指定网卡IP信息
  • ​ 获取虚拟机内部各CPU利用率、内存利用率
  • ​ 获取虚拟机内各个磁盘/分区的空间使用信息

3、为虚拟机提供高级功能

  • ​ 在线调整虚拟机的CPU规格
  • ​ 创建虚拟机快照
  • ​ 虚拟机蓝屏检测
  • ​ 虚拟机与主机时钟同步
  • ​ 虚拟机网卡的高级功能，如Qos
  • ​ 自动升级虚拟机的驱动程序，如Tools驱动

为啥不直接默认集成tools?

1、OS并不是设计给VM使用。
2、tools不同虚拟化产品不一样，不兼容。

PVdriver前端后端各有一份

PV Driver（Para-Virtualization Driver），半虚拟化驱动。兼容一个新的操作系统，需要厂商提供配套的PV驱动程序。在虚拟机创建之后，您可以使用华为提供的PV Driver工具提高虚拟机磁盘和网络的I/O处理性能。另外，PV Driver工具还提供虚拟机运行状态监控功能，帮助您轻松维护。

在这里插入图片描述

VRM级联：多规模的数据中心可以通过多对VRN级连，实现无级扩容，最大可管理4,096物理节点、80,000虚拟机规模。

GPU硬件虚拟化

  1. CPU模拟GPU；
  2. GPU虚拟化:将物理GPU虚拟成GPU池子，VM可从中获取VGPU（VM安装vGPU驱动，目前使用）
  3. GPU直通:将物理GPU直接绑定给虚拟机使用，并且独占。(性能最大化)
  4. GPU共享:将物理GPU绑定给某个虚拟机，其他虚拟机将工作转交给GPU虚拟机实现,目前已经不使用。

内存复用

  1. 内存共享，写时复制：虚拟化之间同一物理内存，此时虚拟机做只读操作。如果需要对内存进行写操作，开辟另一内存空间，并且修改映射。
  2. 内存置换：虚拟机把常时间未访问的内存被置换到储存中，并建立映射，当虚拟机访问在置换回来。
  3. 内存气泡：Hypervisor通过内存气泡将VM的空闲内存释放给内存使用率比较高的VM。

默认是关闭的：

  1. 内存复用技术可能降低IO性能
  2. 内存复用不是凭空产生的

限制条件：

  • 主机需配置足够的交换空间才能保证内存复用功能的稳定运行。
  • 内存复用与SRIOV直通、GPU直通、NVME SSD盘直通特性互斥。直通设备的虚拟机必须内存独占，内存独占后虚拟机的内存不会被交换到交换空间。内存复用(非100%内存预留）的虚拟机不能直通设备。

技术特点：

华为虚拟化平台，通过智能复用以上三种技术将内存复用比提升至130%，VM密度提升130%。

数据有冷、有热。

  • 20%的数据，在80%的时间会使用。热数据，内存中
  • 80%的数据，在20%的时间会使用。冷数据，硬盘中

CPU架构

  • 单CPU架构
  • 多CPU架构
    • SMP：多个CPU共享内存，会有资源竞争的问题
    • MPP：CPU可设置为SMP模式、非SMP模式，在一定程度解决了SMP资源竞争的问题。但是带来资源分配不均衡。
    • NUMA︰将服务器的多个CPU划分为多个节点，一颗CPU一个节点。每个节点内部会有多根内存条。节点内，CPU访问内存，性能最好，CPU还可以跨节点访问内存，但会有内存访问时延。
      在这里插入图片描述

优化NUMA技术：

  1. HOST NUMA：由主机实现。在BIOS中开启，开启之后，可以让主机能够认识NUNA架构。HOST OS分配资源时,会优先分配同个节点的CPU、内存。
  2. GUEST NUMA：由hypervisor实现。在FC的集群中开启，开启之后，可以让虚拟机认识NUMA架构。VM分配资源时,会优先分配同个节点的CPU、内存。

RDM：存储资源裸设备映射，存储lun直接映射给VM。但是不支持迁移、HA等。

快照技术

  1. 全拷贝快照
    • 优点:性能不下降
    • 缺点:占用更多空间。
  2. 写时复制cow
    • 写数据时，判断原位置是否有数据，假如无数据，直接写入，假如有数据，把原数据读出，写入快照空间,最后把新数据写入原位置
    • 优点:读性能没有下降
    • 缺点:快照之后，由一次写，变为一次读两次写。导致写性能下降。
  3. 写时重定向row
    • 写数据时，直接将新数据写入快照空间中。读数据时，如果快照空间有数据，直接读出,如果快照空间,再到原位置读取数据。
    • 优点:写性能没有下降
    • 缺点:快照之后，由一次读，变为,两次读。导致读性能下降。

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VIMS虚拟集群存储文件系统（锁机制）

在这里插入图片描述

中断技术

CPU处理任务的机制。
由其他设备发起任务请求，CPU处理任务。
设备称之为中断源,CPU处理任务，就叫作中断。
传统I0设备，可能会把请求集中于CPU0，造成对CPUO压力较大。
自适应,变为多线程。

GE网卡是千兆，但是10GE就是万兆。

分布式虚拟交换机

OVS：linux内核自带的虚拟交换机。实现服务器内部的虚拟交换。

EVS:就是OVS的华为增强版。

  • 由OVS的单线程变为EVS的多线程。
  • 由OVS的内核态转变为EVS的用户态。

以上两个都是单机的虚拟交换机。只能实现主机内部不同虚拟机的通信。要实现跨主机的话，就需要使用DVS

DVS：分布式虚拟交换机。
DVS由VRM去逻辑组织不同主机上的EVS

交换机根据位置可以分为TOR、EOR

  • TOR一般放置在服务器机柜的最上端。接入服务器。
  • EOR一般会有专门机柜放置，汇总的作用。

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端口组概念

端口组是一种策路设置机制，这些策略用于管理与端口组相连的网络。一个分布式交换机可以有多个端口组。虚拟机的虚拟网卡连接到分布式交换机的端口组，这样，即使与同一端口组相连接的虚拟机各自在不同的物理服务器上，这些虚拟机也都属于虚拟环境内的同一网络。

端口组，就是一组网络属性(vlanid\流量整形等)一样的端口的集合。
上行链路，DVS与CNA主机的物理网卡相连的逻辑链路。通过上行链路，可关联到物理网络。

在这里插入图片描述

面试题——DVS通信问题

  • 同CNA主机，同DVS，同二层，服务器内部通信 VM1和VM2
  • 同CNA主机，同DVS，不同二层，出服务器到网关再回来——需要三层通信“交换机” VM1和VM2
  • 不同CNA，同DVS，同二层，出服务器到TOR(交换机)再回来 VM1和VM3
  • 不同CNA，同DVS，不同二层，出服务器到网关再回来 VM1和VM3
  • 不同DVS，不能通信

不同端口组可以设置同一个VLAN吗?
可以

端口组跟vlan的区别是啥?
答案没有关系。端口组会有vlanid ,普通是1个，中继可以是多个组可以相同vlanid

QOS

QOS：服务质量，在资源发生竞争时，保证重要业务资源可用。

CPU:

  1. CPU份额:定义多个虚拟机在竞争物理CPU资源的时候按比例分配计算资源
  2. CPU预留:定义了多个虚拟机竞争物理CPU资源的时候分配的最低计算资源
  3. CPU限额:控制虚拟机占用物理CPU资源的上限。

内存:

  • 内存份额:定义多个虚拟机竞争内存资源的时候按比例分配内存资源
  • 内存预留:定义多个虚拟机竞争内存资源的时候分配的内存下限
  • 内存限额:控制虚拟机占用物理内存资源的上限。(6.3以前，也即是XEN架构，此处开关没有意义;6.3及以后的版本，也即KVM架构，当开启内存复用后，此处开关有意义)

磁盘:设置虚拟机每个磁盘的IO上限，以避免某个虚拟机的磁盘IO过大，影响其他虚拟机的性能

  • 最大读出字节数(KB/s)
  • 最大写入字节数(KB/s)
  • 最大读写字节数(KB/s)
  • 最大每秒读请求个数
  • 最大每秒写请求个数
  • 最大每秒读写请求个数

网络:提供带宽配置控制能力，QoS功能不支持同一主机上虚拟机之间的流量限制。

  1. 基于端口组成员接口发送方向与接收方向的带宽控制
  2. 基于端口组的每个成员接口提供流量整形、带宽优先级的控制能力。

虚拟机热迁移—更改主机

实现过程：

1、将虚拟机的配置信息、描述信息发送至目的主机。此时，会在目的主机上创建空虚拟机。2、通过内存分片+迭代迁移的方式，将初始内存、变化内存发送至目的主机。
3、当变化内存极小时，VRM会暂停源虚拟机的IO。
4、将最后一块变化内存迁移至目的主机。
5、停止源虚拟机,在目的端拉起虚拟机。

限制条件：

1、如果源主机和目标主机的CPU类型不一致，需要开启集群的IMC模式。
2、虚拟机的状态为“运行中”。
3、虚拟机未挂载总线类型为"IDE"的磁盘。
4、源目的主机使用共享存储。
5、源目的主机正常运行，资源足够。
6、源目的虚拟机要处于同—DVS。
7、虚拟机未挂载直通设备。
8、虚拟机未绑定设备。。。

目前IMC策略仅支持INTEL不同型号CPU的热迁移，其他厂商的CPU不能配置该功能。
IMC可以确保集群内的主机向虚拟机提供相同的CPU功能集，即使这些主机的实际CPU不同，也不会因CPU不兼容而导致迁移虚拟机失败。

如果虚拟机迁移失败，可能原因如下:

  1. 源主机和目标主机网络中断或网络不通。
  2. 目标主机无法访问虚拟机的磁盘。
  3. 目标主机故障、被重启或已进入维护模式。
  4. 源主机和目标主机的CPU类型不兼容。
  5. 源主机和目标主机的BIOS配置项配置不一致，例如"Advanced > Advanced Processor"中的CPU特性列表的配置不一致。

热迁移的应用场景?

1、硬件更换维护。
2、进行资源的负载均衡。
3、DRS、DPM（动态资源调度、分布式电源管理）

到底有没有中断业务?

有中断，但是只中断一瞬间，业务无感知，可认为做到了热迁移。

在这里插入图片描述

HA技术

HA:高可用。在虚拟机或者主机故障的情况下，在其他资源足够的主机，重新拉起虚拟机。

某些情况下，业务中断，通过高可用，保持业务继续运行。实现分钟级的恢复

限额条件:

1、源目的主机有共享存储
2、目的主机有预留足够资源
3、主机、集群、VM开启HA策略
4、虚拟机未有直通设备
5、虚拟机未有绑定设备

DRS和DPM

DRS:动态资源调度
DPM:分布式电源管理（关机是通过操作系统下电，开机是通过BMC上电)

在这里插入图片描述

自动化级别:手动(系统给出建议，确认后自动迁移)、自动
衡量因素:CPU、内存、CPU和内存
都必须要依赖于虚拟机热迁移。DPM还必须给主机配置BMC参数。

高级调度规则:

  1. 聚集虚拟机:列出的虚拟机必须在同一主机上运行。某个业务相关的虚拟机。
  2. 互斥虚拟机:列出的虚拟机必须在不同主机上运行。某些主备、集群的业务虚拟机。
  3. 虚拟机到主机:关联一个虚拟机组和主机组并设置关联规则，指定所选的虚拟机组的成员是否能够在特定主机组的成员上运行。
  • 必须在主机组上运行:虚拟机组中的虚拟机必须在主机组中的主机上运行。
  • 应该在主机组上运行:虚拟机组中的虚拟机应当(但不是必须）在主机组中的主机上运行。
  • 禁止在主机组上运行:虚拟机组中的虚拟机绝对不能在主机组中的主机上运行。
  • 不应该在主机组上运行:虚拟机组中的虚拟机不应当(但可以）在主机组的主机上运行。|

规则调度优先级：

  1. 第一优先级:规则类型为“虚拟机到主机"，规则是“必须在主机组上运行"和"禁止在主机组上运行”的。
  2. 第二优先级︰规则类型为“聚集虚拟机"和“互斥虚拟机”的。
  3. 第三优先级∶规则类型为“虚拟机到主机”，规则是“应该在主机组上运行"和“不应该在主机组上运行"的。

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