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基于RDMA的vSAN:软件定义,硬件加速超融合解决方案

基于RDMA的vSAN:软件定义,硬件加速超融合解决方案

2021-04-07 19:36

#人工智能 #深度学习


许多企业希望通过公有云扩展自身计算能力,同时保留能够与公有云供应商实现完全互操作的公有云,而混合云已成为这些企业的主流架构

如今,我们可以从 CPU 卸载数据通信任务,以大幅提升 VMware vSphere 数据中心的性能,下面就让我们来介绍一下在这方面所取得的进展。

为了满足需求,提供服务,并高效分配资源,企业IT团队已部署能够使用同一组服务器进行计算和存储的超融合架构。

超融合架构包含三项核心技术:软件定义计算(亦称:服务器虚拟化)、软件定义网络和软件定义存储(SDS)。结合这三项核心技术,就可以实现软件定义数据中心。此外,用于服务器到服务器通信、服务器到存储设备通信的高性能以太网也被广泛采用。

SDS 聚合了本地直连存储设备,在超融合集群中的所有主机上创建和共享一个单一存储池,利用更快的闪存来进行缓存,并利用低成本的 HDD来实现容量的最大化。

vSAN 是 VMware 的企业级 SDS 存储解决方案。该解决方案支持超融合基础设施系统,且作为ESXi管理程序内的分布式软件层,与 VMware vSphere 完全集成。

通过 vSAN,就无需外部共享存储,且通过基于存储策略的管理,可简化存储配置。通过部署虚拟机存储策略,用户可以定义存储需求和功能。

基于VMware vSAN的HCI解决方案(来源:VMware)

 

RDMA ( 远端直接内存访问 ) 是一项可以提高数据通信性能和效率的创新技术。RDMA 可以在不使用操作系统,不给服务器 CPU 带来负担的前提下,提高数据传输的效率,并实现在服务器和存储之间的快速数据转移,进而提高吞吐量、降低延迟,释放 CPU 来运行应用。

RDMA 技术已被广泛应用于渲染农场和大型云部署,可实现高效数据传输,如 Microsoft Azure、HPC(包括机器/深度学习 )、基于 NVMe-oF 和 iSER 的存储、NFSoRDMA 以及各种关键任务 SQL 数据库,包括Oracle RAC(Exadata)、IBM DB2 pureScale、Microsoft SQL 解决方案和 Teradata 等。

TCP通信与RDMA/RoCE通信

 

上图显示了使用 RDMA 的应用间通信的高效性,这让IT管理者们决定部署RoCE(基于聚合以太网的RDMA)。RoCE 使用先进的以太网网卡来提供高效的基于以太网的 RDMA。自2015年以来,这项技术已在主流数据中心应用中被广泛部署。

在过去的几年里,VMware 一直在增加对 ESXi 的RDMA 支持,包括以 PVRDMA( 半虚拟化 RDMA )来加快虚拟服务器之间的数据传输速度;以 iSER and NVMe-oF 来加速远程储存。VMware 的 vSANoRDMA 现已完全通过测试,且 ESXi 7.0 U2 版本已推出,可供用户部署使用。

测试在一个运行 vSAN 的 8 节点集群上进行,配置为RAID1,原始 NVMe 存储总容量为 76.8TB,并且使用NVIDIA ConnectX-5 100GbE智能网卡和NVIDIA Spectrum SN2700 100GbE 交换机。初步基准测试结果显示,在CPU 效率方面,基于 RoCE 的 vSAN 比基于 TCP/IP 的 vSAN 高出70% 。

CPU 使用效率对比:

基于RoCE的vSAN与基于TCP/IP的vSAN

 

运行基于RoCE的vSAN ,可以卸载CPU执行数据通信任务的负担,从而显著提升性能,这对于需要传输海量数据的新一代加速计算至关重要。因此预计基于RoCE的vSAN将最终取代基于TCP的vSAN,成为vSphere数据中心主要传输技术。

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