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彈性裸金屬伺服器服務於市場的技術概要分析

混合雲和第三方虛擬化軟體部署

伴隨著公有云的高速發展,混合雲打通客戶線下專有云和線上公有云資源的需求日趨強烈。Open stack和VMware等IaaS stack在公有云部署,同時管理客戶線上和線下IaaS資源。
可以看到,VMware cloud on AWS就屬於此種混合雲業務應用場景

而Open stack和VMware cloud等IaaS stack在公有云部署,最為關鍵就是要求公有云暴露CPU虛擬化能力,否則在普通虛擬機器中部署巢狀虛擬化技術,效能完全無法接受。
具體到intel X86 CPU體系,則要求公有云平臺把計算資源的完整虛擬化特性(intel VT-x和VT-d等硬體虛擬化技術)對外提供,使得VMware ESXi, KVM, XEN, Hyper-V等虛擬化平臺和技術能夠平滑上雲

高隔離容器部署

容器技術具備輕量敏捷等技術優勢,正在成為Devops主流技術。相對於公有云VM部署容器,使用彈性裸金屬伺服器部署容器具備零虛擬化開銷等效能優勢。

同時我們注意到clear container, RunV,以及Kata container等具備高隔離安全特性的新型容器技術,依賴CPU完整虛擬化特性(比如intel VT-x)。此種高隔離高安全容器技術只可能部署在彈性裸金屬伺服器

高質量計算服務

所謂高質量計算服務,是指零資源爭搶、零虛擬化開銷,和高隔離安全
1) 零資源爭搶
虛擬化技術在提高資料中心資源利用率同時,也引入資源爭搶等業務難題。考慮多個VM執行在一臺物理伺服器之上:CPU core、L1/L2/LLC cache、記憶體頻寬等CPU和記憶體子系統資源通過虛擬化技術抽象和切分,同時提供給多個VM使用。上述CPU和記憶體頻寬在VM間的資源爭搶很難根本解決。
2) 零虛擬化開銷
虛擬化技術必然帶來效能開銷,而彈性裸金屬伺服器不存在CPU和記憶體虛擬化開銷
3) 高隔離安全
彈性裸金屬伺服器是真正意義上使用者獨佔,諸如hypervisor逃逸、CPU微架構側通道攻擊等問題天然免疫

高速低時延RDMA網路支援

RDMA網路在超低時延和減輕CPU負載等方面優勢明顯,但是在網路虛擬化支援方面的短板明顯;而公有云網路部署的關鍵是通過網路虛擬化達到網路資源的租戶隔離。而彈性裸金屬伺服器在支援原生ROCE和IB RDMA網路方面,具有天然優勢。
因此可以看到各家雲廠商均以裸金屬伺服器支援RDMA網路,以此部署HPC和異構計算的高速低時延互聯需求

RISC ISA CPU支援

傳統來講,intel x86體系結構對CPU虛擬化技術等軟硬體支援最為完善,加之intel XEON x86處理器在伺服器市場的壟斷市場地位,主流公有云IaaS虛擬化技術均基於intel XEON x86。
但是必須看到對於特定細分市場,RSIC CPU仍然具備相當優勢。比如Power ISA CPU在金融保險等市場的優勢地位,以及ARMv8 ISA在新興伺服器市場嶄露頭角。如何支援Power和ARMv8等RISC伺服器,是公有云廠商必須回答的問題
彈性裸金屬伺服器無需CPU和記憶體虛擬化技術的特別適配,能夠使得Power和ARMv8等處理器快速公有云上線部署

GPU效能無損支援

諸如Nvidia 1080Ti等GPU,其對虛擬化技術支援有限,通過虛擬機器方式輸出GPU計算效能,會有嚴重效能下降;而彈性裸金屬伺服器可做到GPU效能無損輸出

本文作者:孟蓁蓁

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