如何全面強化虛擬環境網路效能的瓶頸

伺服器虛擬化日益普及，企業添購高效能的伺服器和儲存設備，不過網路效能太差，該如何避免？

虛擬化已深入企業資料中心，然而，能夠把環境建置起來，並不代表同時能夠妥善運用，為了支撐這樣的環境，大多數企業也許添購了運算能力更強大的伺服器、網路儲存設備，但連帶升級網路的公司，在過去並不多見，最近才出現了升級潮。而願意需付出龐大代價，徹底改變既有網路架構的公司，更是鳳毛麟角。因為這麼一來，企業必須放棄原本基於STP（Spanning Tree Protocol）協定的三層式架構，走向Ethernet Fabric或軟體定義式網路（SDN），或者必須同時維運新舊環境。雖然透過重新搭建較為扁平的二層式架構，可大幅提升網路封包傳輸效率，但這會是浩大而痛苦的工程。

 
Why Microsoft use RDMA/RoCE protocol
微軟早在過去幾年開始在Azure上使用InfiniBand網路技術，而於2013年開始積極與Mellanox合作，把RDMA（Remote Direct Memory Access）及RoCE（RDMA over Converged Ethernet）運用在Windows Server 2012上。「採用SMB 3協定提升檔案伺服器的性能與應用在檔案伺服器的功能上，自Windows Server 2012開始支援第三版SMB的網路檔案分享協定，SMB 3的主要訴求是提升Windows伺服器在檔案分享的效能、可靠度與管理便利性，看得出來與光纖通道儲存設備一較高下的企圖。例如SMB Direct（SMB 3.0 over RDMA），就是利用支援各種RDMA機制的網路卡，來提供全速、低延遲的網路傳輸，並且只會用到一點點的伺服器端的處理器資源，這些RDMA技術的實作，包括iWARP、Infiniband和RoCE（RDMA over Converged Ethernet）。微軟表示，若搭配這樣的網路卡，Hyper-V伺服器存取檔案伺服器上的虛擬機器檔案，就像在本機存取一樣快。若能做到這樣的效果，自Windows Server 2012等於替軟體式檔案伺服器的應用，打開新的局面，因為搭配支援iWARP、Infiniband和RoCE的高速網路卡，就能達到和光纖通道儲存設備同樣的效果，而且成本較低，而RDMA/RoCE這個新標準是市場的領導技術，有最低的CPU、記憶體耗損，以及最高的吞吐量。此外，這樣的架構也能用在資料中心環境的聚合式網路中，在建置和管理上變得更容易。」
 
微軟採用 RDMA/RoCE的客戶效益

Windows Server 2016 和 Windows Server 2012 包含一項叫做 SMB 直接傳輸的功能，這項功能支援使用具備遠端直接記憶體存取 (RDMA) 功能的網路介面卡。具備 RDMA 功能的網路介面卡可以在使用非常少量CPU 資源的情況下，以非常低的延遲全速運作。 對於像是 Hyper-V 或 Microsoft SQL Server 的工作負載，這讓遠端檔案伺服器能夠類似本機存放裝置。

• 透過網路卡卸載功能，有效提升 Network I/O 處理效率
• 提供高吞吐量及低延遲時間的網路傳輸環境，支援的類型有InfiniBand、iWARP、RoCE (10Gb Ethernet)
• 支援並最佳化 10Gbps / 40Gbps 及 56Gbps InfiniBand 網路類型
• SMB Multichannel 具備負載平衡及容錯移轉機制
• 透過RDMA (Remote Direct Memory Access)簡單達成HCI I/O「水平擴充 (Scale-Out)，無須CVM (Controller VM) control I/O as I/O Serve