Netzwerk-Grundlagen – Rechenzentrumsnetze im Umbruch, Teil 7

Virtual I/O und optimierte Prozessorarchitekturen eröffnen neue Leistungsniveaus

06.07.2010 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Intel mischt bietet reichlich Hardwareunterstützung für virtuelle Systeme; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Intel mischt bietet reichlich Hardwareunterstützung für virtuelle Systeme; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Die Leistungvorzüge von SR-IOV

SR-IOV bietet eine Menge von Vorzügen in den Bereichen Leistung, I/O-Konsolidierung, Skalierbarkeit und Datenschutz:

  • Durch die unmittelbare Zuordnung virtueller Funktionen eines I/O-Gerätes wird nahezu dessen native Leistung erreicht. Der gesamt I/O-Durchsatz steigt enorm und die Latenz sinkt durch die Beseitigung des Software-Overheads.
  • Durch die Entlastung des Hypervisors kann sich die CPU wieder vermehrt produktiven Aufgaben widmen.
  • Es wird ein effizientes, hardware- unterstützes Sharing von I/O-Ressourcen ermöglicht.
  • Die I/O-Konsolidierung erlaubt den System-Verwaltern die Benutzung virtueller Funktionen anstelle von multiplen physischen Geräten für die Separierung von I/O-Funktionen. Das umfasst nicht nur Netzwerk-Komponenten, sondern auch Speicher.
  • Die I/O Geräte können effektiver genutzt werden.
  • Man spart HW-Kosten, vereinfacht die Verkabelung , reduziert die Anzahl von benötigten Switch-Ports und senkt somit den Verwaltungsaufwand.
  • Durch die systematische Benutzung einer leistungsfähigen Schnittstelle statt vieler kleinerer steigt die Skalierbarkeit des gesamten Systems.
  • Datenschutz und Datensicherheit werden alleine dadurch erhöht, dass man Hardware anstelle von Software dazu benutzt, die I/O Datenströme zwischen virtuellen Maschinen zu kreieren und zu isolieren.

Dadurch entstehen auch handfeste wirtschaftliche Vorteile:

  • Höherer Konsolidierungsgrad mit gesteigerter Ersparnis bei Server-HW.
  • Ausdehnung der Spareffekte durch Virtualisierung auf Anwendungen, die bisher nicht virtualisiert werden konnten.
  • Ausdehnung der verbesserten Effizienz bei der Verwaltung von Systemen auch auf diese neue Klasse von Anwendungen.
  • Verbesserte Antwortzeiten und QoS für Anwendungen.
  • Kostenersparnis durch Reduktion von Adaptern, Kabeln, Switch-Ports und Stromverbrauch sowie Management-Punkten.

Natürlich gibt es, wie bei jeder neuen Technologie, eine Reihe von Herausforderungen. Die hohe Leistung von SR-IOV kommt durch die direkte Zuordnung von VMs zu hardware-virtualisierten I/O-Ressourcen zustande. Dadurch verliert man ggf. die Flexibilität und die Kompatibilität rein software-basierter Lösungen und die Virtualisierungs-Software muss entsprechend angepasst werden. Das ist Aufgabe der betreffenden Hersteller wie VMware, Citrix oder Microsoft.

Bei der Wanderung Virtueller Maschinen kann es passieren, dass eine VM von einem System, welches SR-IOV hat, auf eines kommt, wo dies nicht gegeben ist. Es muss also einen Mechanismus geben, mit dem eine VM mit dem Hypervisor verhandeln kann, z.B. ob sie auch mit den nunmehr eingeschränkten Möglichkeiten zurecht kommt, oder ob der Hypervisor sie besser weiterschickt. Intelligenterweise sollten derartige Verhandlungen vor einer Wanderung passieren. Obwohl SR-IOV ein Standard ist, kann es unterschiedliche HW-Implementierungen geben, z.B. auf 10 GbE oder auf 40 Gb IB. Daher müssen im Rahmen einer Wanderung ggf. HW-Profile ausgetauscht werden.

weiter mit: Konsequenzen für die RZ-Netze

 

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