VMware vMotion運作架構及效能最佳建議

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?

TOP 2:vMotion遷移機制執行效能如何?

雖然vMotion可以線上不中斷遷移VM虛擬主機,但是不知道運作效能如何?例如想要維護虛擬化環境內其中一台ESXi Host,但是上面有多個VM虛擬主機且記憶體使用量不低,我想了解大約需要多久的時間才能遷移一台VM虛擬主機?

首先要看ESXi Host用於vMotion傳輸的通道(VMkernel Port)有多大,再來則是視VM虛擬主機的記憶體有多大而定。vMotion傳輸通道越大,便能更有效地減少傳輸時間。

從vSphere 5.0版本開始,便擴大vMotion機制支援更多張網卡的功能,如果採用1GbE速度的網路卡最多可以支援至16張,若採用的是10GbE網路卡最多可支援4張(圖3)。


▲圖3 支援多片10GbE網路卡進行vMotion流量傳輸。(圖片來源:VMware White Paper – What`s New in Performance in VMware vSphere 5.0)

圖4所示的數據圖表其測試環境為vSphere 4.1及vSphere 5.0虛擬化平台,並且採用單張及雙張10GbE網路卡做為vMotion機制的傳輸通道,而進行遷移的VM虛擬主機為資料庫伺服器,並配置4顆vCPU及16GB的虛擬記憶體。


▲圖4 vMotion遷移效能測試數據。(圖片來源:VMware White Paper – What`s New in Performance in VMware vSphere 5.0)

從測試結果中可以看到同樣的測試環境,採用單張10GbE網路卡的vSphere 4.1/5.0虛擬化平台,新版的vShpere 5.0相較於舊版的vSphere 4.0傳輸較快,當然若採用兩張10GbE網路卡,更可以縮短傳輸時間。

TOP 3:Storage vMotion怎麼做到VM虛擬主機線上儲存遷移?

聽說採用Storage vMotion機制,可以將VM虛擬主機從A Storage遷移到B Storage,並且在遷移過程中VM虛擬主機仍可以正常服務,不會有任何停機時間是真的嗎?它是怎麼辦到的?

VMware Storage vMotion技術,從ESX/ESXi 3.5虛擬化平台版本開始支援,它能將運作中的VM虛擬主機其「儲存狀態(Storage State)」,從一座儲存設備移動到另一座儲存設備,並且中間不會有任何停機時間產生。

舉例來說,虛擬化平台當初建立時,因為預算考量所使用儲存設備的硬碟為SATA,隨著時間日久以及VM虛擬主機運作數量增加,因而採購了效能較好以SAS硬碟為主的儲存設備,便可以使用Storage vMotion技術將VM虛擬主機的儲存,由SATA硬碟儲存設備線上不中斷地遷移到SAS硬碟儲存設備。

其遷移儲存狀態可以分為五個運作階段,如圖5所示:

將VM虛擬主機的Home Directory MetaData(如Configuration、SWAP、Log Files),準備遷移到目的地Datastore(如同另一座儲存設備)。

開始複製VM虛擬主機的虛擬硬碟檔(vDisk File),到目的地的Datastore之中。

若採用舊版vSphere 4.x版本,則使用CBT(Changed Block Tracking)技術保持兩邊資料的完整性,若採用新版vSphere 5.x版本,則會採用Mirror Driver技術,透過One-Pass Copy機制將兩端的資料區塊(Block)保持同步及完整性。

VM虛擬主機非常快速地執行Suspended/Resumed動作,以便使用目的地的Home Directory MetaData及Disk File。

順利切換儲存後,將來源端的Home Directory MetaData和Disk File刪除。


▲圖5 Storage vMotion遷移機制運作示意圖。(圖片來源:VMware Storage vMotion簡介文件)

TOP 4:Storage vMotion遷移機制執行效能如何?

Storage vMotion遷移機制執行效能為何?除了前述所討論ESXi Host主機vMotion傳輸通道大小,以及VM虛擬主機的虛擬硬碟空間大小外,還跟什麼有關係?

其實,與ESXi Host所採用的檔案系統版本也有很大的關係。在vSphere 4.x時代所使用的檔案系統為VMFS-3,且Block Size有1MB、2MB、4MB和8MB的區別,採用不同的Block Size,可支援的Datastore空間也不同。

如果採用1MB Block Size的話,最多只能支援到256GB空間的Datastore;若採用4MB Block Size,則可支援到1TB空間的Datastore。

新版本vSphere 5.x的VMFS-5檔案系統版本,其Block Size大小則統一為1MB,可以支援最大到64TB空間的Datastore,詳細資訊請參考VMware KB1003565(http://kb.vmware.com/kb/1003565)。

圖6中的數據圖表其測試環境為採用VMFS-3(2MB Block Size)以及VMFS-5的兩個檔案系統版本,在執行Storage vMotion動作遷移24GB虛擬磁碟空間時,所需要花費的遷移時間。


▲圖6 Storage vMotion遷移效能測試數據。(圖片來源:VMware White Paper – VMware vSphere 5.1 vMotion Architecture, Performance and Best Practices)


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