Phiên dịch ZStack | Sau khi VMware chuyển sang mô hình thuê bao, người dùng có thể lựa chọn ảo hóa như thế nào?

Mới đây, Hội nghị các nhà phát triển cơ sở hạ tầng điện toán đám mây Trung Quốc năm 2024 (sau đây gọi là Hội nghị CID) đã được tổ chức tại Bắc Kinh. Hội nghị này giới thiệu những cải tiến công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực cơ sở hạ tầng điện toán đám mây, quy tụ nhiều chuyên gia kỹ thuật và những người tiên phong trong ngành để thảo luận về những phát triển mới nhất và xu hướng tương lai trong cơ sở hạ tầng điện toán đám mây. ZStack, với tư cách là nhà cung cấp phần mềm cơ sở hạ tầng hàng đầu, đã được mời tham dự sự kiện, nơi kỹ sư phát triển cấp cao Wang Boce chia sẻ công nghệ di chuyển trực tiếp thẻ mạng VF của ZStack.

Trong công nghệ ảo hóa thiết bị mạng, mặc dù card mạng Virtio có thể đáp ứng hầu hết các nhu cầu ảo hóa nhưng chúng dễ gặp phải các vấn đề về độ trễ và mất gói khi tải CPU cao. Ngược lại, card mạng SR-IOV VF với độ trễ thấp và mức sử dụng CPU thấp đã trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng hiệu suất cao. Tuy nhiên, quá trình di chuyển nóng của card mạng SR-IOV VF đã bị hạn chế do không đủ hỗ trợ trong QEMU. Mặc dù ngành đã đề xuất các giải pháp chuyển đổi dự phòng mạng và chiến lược di chuyển cho OpenStack, nhưng các giải pháp này phụ thuộc vào môi trường cụ thể hoặc dẫn đến thời gian ngừng hoạt động kinh doanh quá lâu.

Công nghệ di chuyển nóng card mạng VF của ZStack cung cấp một giải pháp mới bằng cách cân bằng giữa khả năng tương thích và hiệu suất. Công nghệ này bao gồm các card mạng ảo hóa thuần túy, card mạng Virtio và card mạng SR-IOV VF ảo hóa phần cứng, loại thứ hai được ưu tiên cho các card mạng hiệu suất cao do độ trễ thấp, mức sử dụng tài nguyên CPU thấp và PPS (gói mỗi giây) cao.

So với các giải pháp công nghiệp khác, giải pháp kỹ thuật của ZStack có những ưu điểm rõ ràng. So với giải pháp Macvtap, giải pháp của ZStack hoạt động tốt hơn; so với giải pháp chuyển đổi dự phòng mạng, giải pháp của ZStack hỗ trợ nhiều phiên bản kernel hơn; so với các giải pháp của nhà cung cấp phần cứng, giải pháp của ZStack mang lại khả năng tương thích tốt hơn; so với giải pháp OpenStack, giải pháp của ZStack mang lại thời gian gián đoạn lưu lượng truy cập ngắn hơn trong quá trình di chuyển nóng.

Công nghệ di chuyển nóng của ZStack bao gồm các bước chuẩn bị trước khi di chuyển, dỡ bỏ card mạng và chuyển mạch định tuyến trong quá trình di chuyển, cũng như gắn card mạng VF mới và khôi phục cấu hình mạng sau khi di chuyển. Quá trình này đảm bảo rằng các máy ảo sử dụng card mạng Virtio trong quá trình di chuyển nóng và card mạng VF vào những thời điểm khác, cho phép chuyển đổi nhanh chóng và giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động của mạng.

Trọng tâm công nghệ của ZStack là sự chuyển đổi nhanh chóng giữa VF và Virtio. Cốt lõi của giải pháp ZStack đề xuất là cách chuyển đổi nhanh chóng giữa hai chế độ này để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của mạng nhiều nhất có thể. ZStack đã triển khai các tối ưu hóa sau:

• Địa chỉ MAC hợp nhất: Card mạng VF và Virtio sử dụng cùng một địa chỉ MAC, giúp các thiết bị mạng không cần phải học lại bảng ARP và bảng chuyển tiếp Lớp 2 của máy ảo, nhờ đó giảm thời gian ngừng hoạt động của mạng.
• Chuyển mạch lưu lượng dựa trên định tuyến: So với tập hợp liên kết, việc sử dụng các thay đổi định tuyến để chuyển đổi lưu lượng mạng ổn định và đáng tin cậy hơn, đặc biệt tránh được các vấn đề gián đoạn lưu lượng tiềm ẩn trong tập hợp liên kết trên các hệ điều hành cũ.
• Trình tự cấu hình được tối ưu hóa: Bằng cách sử dụng GuestTools để định cấu hình mạng và sắp xếp trình tự cấu hình của các card mạng VF và Virtio một cách hợp lý, điều này càng làm giảm độ trễ do chuyển đổi lưu lượng nội bộ trong máy ảo gây ra.

ZStack đã giải quyết hiệu quả những thách thức này thông qua giải pháp sáng tạo của mình. Trong quá trình di chuyển nóng, ZStack tạm thời sử dụng card mạng Virtio để thay thế card mạng VF, tránh sự phụ thuộc vào các phiên bản QEMU hoặc GuestOS cụ thể và giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động của doanh nghiệp xuống cấp độ thứ hai. Phương pháp này không chỉ duy trì hiệu suất cao của card mạng SR-IOV VF mà còn cho phép di chuyển nóng nhanh chóng và đáng tin cậy, cung cấp giải pháp cân bằng kết hợp khả năng tương thích và hiệu suất cho ảo hóa mạng trong điện toán đám mây.