2021-12-20 计算虚拟化
服务器虚拟化将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,不再受限于物理上的界限,而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理。同时硬件辅助虚拟化技术提升虚拟化效率,增加虚拟机的安全性。裸金属架构FusionCompute的Hypervisor使用裸金属架构,直接在硬件上安装虚拟化软件,将硬件资源虚拟化
服务器虚拟化
将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,不再受限于物理上的界限,而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理。同时硬件辅助虚拟化技术提升虚拟化效率,增加虚拟机的安全性。
裸金属架构
FusionCompute的Hypervisor使用裸金属架构,直接在硬件上安装虚拟化软件,将硬件资源虚拟化。由于使用了裸金属架构,FusionCompute可为用户带来接近服务器性能、高可靠和可扩展的虚拟机。
CPU虚拟化
FusionCompute将物理服务器的CPU虚拟成虚拟CPU(VCPU),供虚拟机运行时使用。当多个VCPU运行时,FusionCompute会在各VCPU间动态调度物理CPU的能力。每个虚拟机最大支持64个VCPU。
内层虚拟化
FusionCompute支持内存硬件辅助虚拟化技术,降低内存虚拟化开销,提升约30%的内存访问性能。同时,FusionCompute支持智能内存复用策略,自动优化组合各种内存复用策略,实现内存的高复用率。每个虚拟机最大支持1TB虚拟内存。FusionCompute支持以下内存复用技术:
- 内存气泡:系统主动回收虚拟机暂时不用的物理内存,分配给需要复用内存的虚拟机。内存的回收和分配都是动态的,虚拟机上的应用无感知。整个物理服务器上的所有虚拟机使用的分配内存总量不能超过该服务器的物理内存总量。
- 内存交换:将外部存储虚拟成内存给虚拟机使用,将虚拟机上暂时不用的数据存放到外部存储上。系统需要使用这些数据时,再与预留在内存上的数据进行交换。
- 内存共享:多台虚拟机共享数据内容为零的内存页。
GPU直通
FusionCompute支持将物理服务器上的GPU(Graphic Processing Unit)直接关联给特定的虚拟机,来提升虚拟机的图形视频处理能力,以满足客户对于图形视频等高性能图形处理能力的需求。
iNIC网卡直通
FusionCompute支持将物理服务器上的iNIC网卡虚拟化后关联给多个虚拟机,以满足用户对网络带宽的高要求。关联了iNIC网卡的虚拟机仅支持在同一集群内使用iNIC网卡的主机上手动迁移。
USB设备直通
FusionCompute支持将物理服务器上的USB设备直接关联给特定的虚拟机,以满足用户在虚拟化场景下对USB设备的使用需求。
虚拟机资源管理
CPU QoS
虚拟机的CPU QoS用于保证虚拟机的计算资源分配,隔离虚拟机间由于业务不同而导致的计算能力相互影响,满足不同业务对虚拟机计算性能的要求,最大程度复用资源,降低成本。
创建虚拟机时,可根据虚拟机预期部署业务对CPU的性能要求而指定相应的CPU QoS。不同的CPU QoS代表了虚拟机不同的计算能力。指定CPU QoS的虚拟机,系统对其CPU的QoS保障,主要体现在计算能力的最低保障和资源分配的优先级。
CPU QoS包含如下三个参数:
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CPU资源份额: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。CPU份额只在各虚拟机竞争计算资源时发挥作用,如果没有竞争情况发生,有需求的虚拟机可以独占物理CPU资源。
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CPU资源预留: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。如果虚拟机根据份额值计算出来的计算能力小于虚拟机预留值,调度算法会优先按照虚拟机预留值的能力把计算资源分配给虚拟机,对于预留值超出按份额分配的计算资源的部分,调度算法会从主机上其他虚拟机的CPU上按各自的份额比例扣除,因此虚拟机的计算能力会以预留值为准。 CPU预留只在各虚拟机竞争计算资源的时候才发挥作用,如果没有竞争情况发生,有需求的虚拟机可以独占物理CPU资源
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CPU资源限额:控制虚拟机占用物理CPU资源的上限。以一个两CPU的虚拟机为例,如果设置该虚拟机CPU上限为3GHz,则该虚拟机的两个虚拟CPU计算能力被限制为1.5GHz。
内存 QoS
提供虚拟机内存智能复用功能,依赖内存预留比。通过内存气泡等内存复用技术将物理内存虚拟出更多的虚拟内存供虚拟机使用,每个虚拟机都能完全使用分配的虚拟内存。该功能可最大程度的复用内存资源,提高资源利用率,且保证虚拟机运行时至少可以获取到预留大小的内存,保证业务的可靠运行。
系统管理员可根据用户实际需求设置虚拟机内存预留。内存复用的主要原则是:优先使用物理内存。
内存QoS包含如下两个参数:
- 内存资源份额: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。内存份额只在各虚拟机竞争内存资源时发挥作用,如果没有竞争情况发生,有需求的虚拟机可以最大限度地获得内存资源。
- 内存资源预留: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,能够确保虚拟机在实际使用过程中一定可使用的内存资源。预留的内存被会虚拟机独占。即,一旦内存被某个虚拟机预留,即使虚拟机实际内存使用量不超过预留量,其他虚拟机也无法抢占该虚拟机的空闲内存资源。
虚拟资源动态复用
虚拟机空闲时,可自动根据可设置的条件将其部分内存、CPU等资源释放并归还到虚拟资源池,以供系统分配给其他虚拟机使用。用户可在Web界面上对动态资源进行监控。
分布式资源调度和电源管理
负载均衡
在一个集群内,对计算服务器和虚拟机运行状态进行监控的过程中,如果发现集群内各计算服务器的业务负载高低不同并超过设置的阈值时,根据管理员预先制定的负载均衡策略进行虚拟机迁移,使各计算服务器CPU、内存等资源利用率相对均衡。
动态节能调度
动态节能调度和负载均衡配合使用,仅在负载均衡调度打开之后才能使用动态节能调度功能。在一个集群内,对计算服务器和虚拟机运行状态进行监控的过程中,如果发现集群内业务量减少,系统将业务集中到少数计算服务器上,并自动将剩余的计算服务器关机;如果发现集群内业务量增加,系统将自动唤醒计算服务器并分担业务。
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