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虛擬化容器正迫使服務器架構升級

2016-04-08

最新架構和云計算的發展,正推動虛擬化容器應用到數據中心生產環境。

 

容器化方法對虛擬化行業發出的傳票,正如虛擬化對傳統數據中心一樣,容器化虛擬方案與虛擬機管理程序一樣,都必須面對跨租戶窺探的漏洞。當虛擬機管理程序因未授權或意外而暴露企業信息,Intel增加了硬件功能來遠程消除租戶信息,防止數據泄露。當固態硬盤實例過度配置問題得以解決后,行業又遇到并克服了數據安全漏洞這一問題。

 

現在,隨之而來的是容器方法的快速發展。容器運行在單一操作系統上,而且這些硬件內存控制工具無法隔離多個容器。

 

為確保數據安全,數據中心可以在虛擬化管理程序里的一臺虛擬機中運行容器,但這可能會減緩容器創建速度,也沒有利用到容器技術的這一主要賣點。IT架構師可以在單一虛擬機中建造成百容器,以此來隔離其他用戶在另一臺虛擬機中創建的幾百個容器,但結果是操作非常繁瑣。IT團隊需要調整虛擬化演變而來的隔離機制,以更好的支持容器。

 

Intel已經對準虛擬化容器的發展方向進行了架構開發。在改變硬件時額外增加DMA重映射邊界控制,可以限制每個設備可訪問的系統內存,Intel通過容器化方法,推出了Clear Containers作為一種聚合輕量級虛擬化管理程序,很像kvmtool。這種結合擴展了內存共享能力。

 

增加輕量級虛擬化管理程序的額外開銷大約在20MB左右,這對生產環境中幾乎沒有影響。更重要的是,新容器的啟動時間大概是150毫秒。雖然比Docker容器慢了點,但對大多數用途是夠用的。

 

Intel評估,管理員可以在一臺擁有128GB內存的服務器上運行大約3,500個輕量級虛擬化容器。這樣會導致I/O饑餓,但數量確實高的驚人,也突出了容器方法的價值所在。

 

Intel同樣還開發了針對虛擬化容器的安全功能。Kernel-Guard Technology在硬件與內核之間增加了一個小型監視器,可以防止內核與寄存器被修改。Cloud Integrity Technology生成密鑰模塊哈希,并且調用Trusted Platform Module進行簽名,這樣他們在被驗證時能夠確保有效。Software Guard Extension允許在內存中存在安全飛地,定義用來協助維護加密密鑰的安全。Intel計劃在未來進一步改進容器性能,包括QEMU虛擬機模擬器摻入和內存使用優化。

 

仍舊缺失的與文件訪問保護沖突的數據共享。這既是虛擬機管理程序和操作系統的問題,也是容器的問題。Intel正在尋找通過NVMe來解決這一問題的方案,基于隊列的存儲接口,可以避免多層SCSI棧。NVMe允許I/O直接與虛擬機或容器直接關聯,并且最高可達64,000個隊列。這可能是機械化存儲I/O的有效途徑。

 

CoreOS宣布,Intel Clear Containers成為他們Rocket 容器的解決方案。Clear Containers可能打開容器部署的開發局面——如果我是一名虛擬化管理軟件供應商,我會非常關注容器根據我得具體需求收斂后,具體的步長。有可能出現共存的情況,但Clear Containers會讓邊界盡可能的接近容器的領地。

 

虛擬化容器對數據中心的影響

 

小尺寸、可靠的安全容器意義在于,我們將需要更少的服務器來承載相同的工作量。因為容器可以在現有的服務器上進行部署,幾乎在兩年內無須采購新的設備。數據中心預算也可能會被花費到別的地方。

 

提高I/O性能以滿足容器數量是個不小的挑戰,但本地固態硬盤能夠為容器提供非??捎^的IOPS水平。超強的性能意味著容器不會出現I/O饑餓,同時還能采用少量主SSD存儲與更便宜的二級SATA存儲方案。

 

針對虛擬化容器方案的增強可以應用在Intel 3D Xpoint near-in內存場景。增加這些到服務器上能夠大幅提高服務器整體性能,因為X-Point安裝在DIMM總線上的內存擴展器。

 

優秀的I/O性能能夠提高容器的接受程度,但所有這一切將給網絡性能也帶來不少難題。單獨一臺操作系統所產生的網絡流量會比虛擬機管理程序中多臺操作系統之間交互要少得多,但密集容器解決方案仍然會增加網絡負載。

 

數據中心可以采用10Gb以太網,2016年將開始使用25Gb以太網。更快的帶寬可以緩解網絡擁堵,但也增加了成本。在辯論中,我們得到的是利用RDMA over Ethernet技術來降低服務器開銷負載;能節省非常多。Chelsio的iWarp似乎是Ethernet RDMA的商業贏家。這樣就能夠運行更多的容器,網絡利用效率也會更高。

 

結合兩者,服務器、存儲與網絡的密度增加和性能提升,將減少IT支出,并讓數據中心在一段時間內保持相同甚至更小的空間占用增長。

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