I/O 가상화

I/O virtualization

입출력(I/O) 가상화는 엔터프라이즈 환경에서 서버의 관리를 단순화하고 비용을 절감하며 성능을 향상시키기 위한 방법론이다.I/O 가상화 환경은 물리적 연결에서 상위 계층 프로토콜을 추상화하여 생성된다.[1]

이 기술을 통해 하나의 물리적 어댑터 카드가 여러 개의 가상 네트워크 인터페이스 카드(vNIC)와 가상 호스트 버스 어댑터(vHBA)로 나타날 수 있다.[2]가상 NIC 및 HBA는 기존 NIC 및 HBA로 작동하며 기존 운영 체제, 하이퍼바이저 및 애플리케이션과 호환되도록 설계되어 있다.네트워킹 리소스(LAN 및 SAN)에는 일반 카드로 나타난다.

물리적 보기에서 가상 I/O는 서버의 다중 I/O 케이블을 모든 네트워크 및 스토리지 연결을 위한 공유 전송을 제공하는 단일 케이블로 대체한다.이 케이블(또는 일반적으로 이중화를 위한 두 개의 케이블)은 외부 장치에 연결되며, 이는 데이터 센터 네트워크에 대한 연결을 제공한다.[2]

배경

서버 I/O는 특히 가상화된 서버의 성공적이고 효과적인 서버 구현을 위한 중요한 구성 요소다.여러 애플리케이션을 수용하기 위해 가상화된 서버는 더 많은 네트워크 및 스토리지에 대한 더 많은 네트워크 대역폭과 연결을 요구한다.한 조사에 따르면 가상화 서버의 75%는 기기당 7개 이상의 I/O 연결이 필요하며, 보다 빈번한 I/O 재구성이 필요할 가능성이 높은 것으로 나타났다.[3]

가상화된 데이터 센터의 경우 하나의 서버에서 수많은 VM(가상 머신)을 실행함으로써 I/O 성능 문제가 발생한다.초기 서버 가상화 구현에서 서버당 가상 머신 수는 일반적으로 6개 이하로 제한되었다.그러나 서버당 7개 이상의 애플리케이션을 안전하게 실행할 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 대개 전체 서버 용량의 80%를 사용하며, 가상화되지 않은 서버의 평균 사용률 5~15%에 비해 개선된 것으로 나타났다.

그러나 가상화로 인한 활용률 증가는 서버의 I/O 용량에 상당한 부담을 주었다.네트워크 트래픽, 스토리지 트래픽, 서버 간 통신이 결합되어 서버의 채널을 압도할 수 있는 부하가 증가하여 데이터를 기다리는 동안 백로그와 유휴 CPU로 이어진다.[4]

Virtual I/O는 대역폭이 서버 자체의 I/O 용량을 이상적으로 초과하는 단일 연결에 I/O를 통합하여 성능 병목 현상을 해결함으로써 I/O 링크 자체가 병목 현상이 되지 않도록 보장한다.그런 다음 여러 가상 연결을 통해 스토리지와 네트워크 리소스 모두에 실시간으로 대역폭이 동적으로 할당된다.I/O 집약적인 애플리케이션에서 이 접근 방식은 VM 성능과 서버당 잠재적인 VM 수를 모두 증가시키는 데 도움이 될 수 있다.[2]

QoS(서비스 품질) 제어를 포함하는 가상 I/O 시스템도 특정 가상 머신에 대한 I/O 대역폭을 조절할 수 있으므로 중요한 애플리케이션에 대해 예측 가능한 성능을 보장할 수 있다.따라서 QoS는 프로덕션 서버와 최종 사용자 애플리케이션 모두에 서버 가상화의 적용 가능성을 높인다.[4]

혜택들

  • 관리 민첩성:물리적 연결에서 상위 계층 프로토콜을 추상화함으로써 I/O 가상화는 기존 NIC 및 HBA 카드 아키텍처에 비해 뛰어난 유연성, 높은 활용률 및 신속한 프로비저닝을 제공한다.[1]가상 I/O 기술은 동적으로 확장되고 수축될 수 있으며(고정적이고 정적인 기존의 물리적 I/O 채널과는 반대로), 일반적으로 각 서버에 대한 다중 네트워크 및 스토리지 연결을 다중 트래픽 유형을 전달하는 단일 케이블로 대체한다.[5]하드웨어가 아닌 소프트웨어에서 구성 변경이 구현되기 때문에 서버, 스토리지 또는 네트워크 연결 추가와 같은 일반적인 데이터 센터 작업을 수행하는 기간을 며칠에서 몇 분으로 단축할 수 있다.[6]
  • 비용 절감:Virtual I/O는 비용을 절감하고 카드, 케이블 및 스위치 포트를 적게 사용함으로써 서버 관리를 단순화하는 동시에 완전한 네트워크 I/O 성능을 실현한다.[7]또한 LAN 및 SAN 네트워크 스위치를 통합하고 더 잘 활용함으로써 데이터 센터 네트워크 설계를 단순화한다.[8]
  • 케이블 연결 감소:가상화된 I/O 환경에서 서버를 스토리지 및 네트워크 트래픽 모두에 연결하려면 케이블 하나만 있으면 된다.이를 통해 단일 서버 랙 내에서 데이터 센터 간 서버 간 및 서버 간 스토리지 케이블 연결이 70% 이상 감소할 수 있으며, 이는 비용, 복잡성 및 전력 요구 사항의 감소와 동일하다.고속 인터커넥트는 다양한 요구사항 사이에서 동적으로 공유되기 때문에 성능도 함께 향상되는 경우가 많다.[8]
  • 밀도 증가:I/O 가상화는 주어진 공간 내에 더 많은 연결이 존재하도록 허용함으로써 I/O의 실질적인 밀도를 높인다.이를 통해 I/O 제약을 받을 수 있는 고밀도 1U 하이 서버 및 블레이드 서버의 활용률을 높일 수 있다.

블레이드 서버 섀시는 작은 물리적 공간에 많은 서버(따라서 많은 I/O 연결)를 패키징하여 밀도를 향상시킨다.Virtual I/O는 모든 스토리지 및 네트워크 연결을 단일 물리적 인터커넥트에 통합하여 포트 수에 대한 물리적 제한을 없앤다.또한 Virtual I/O는 소프트웨어 기반 구성 관리를 가능하게 하여 I/O 디바이스의 제어를 단순화한다.이 조합을 통해 주어진 공간에 더 많은 I/O 포트를 배치할 수 있으며, 결과 환경의 실질적인 관리가 용이하다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ a b Scott Lowe (2008-04-21). "Virtualization strategies > Benefiting from I/O virtualization". Tech Target. Retrieved 2009-11-04.
  2. ^ a b c Scott Hanson. "Strategies to Optimize Virtual Machine Connectivity," (PDF). Dell. Retrieved 2009-11-04.
  3. ^ Keith Ward (March 31, 2008). "New Things to Virtualize, Virtualization Review,". virtualizationreview.com. Retrieved 2009-11-04.
  4. ^ a b Charles Babcock (May 16, 2008). "Virtualization's Promise And Problems". Information Week. Retrieved 2009-11-04.
  5. ^ Travis, Paul (June 8, 2009). "Tech Road Map: Keep An Eye On Virtual I/O". Network Computing. Retrieved 2009-11-04.
  6. ^ Marshal, David (July 20, 2009). "PrimaCloud offers new cloud computing service built on Xsigo's Virtual I/O,". InfoWorld. Retrieved 2009-11-04.
  7. ^ Neugebauer, Damouny; Neugebauer, Rolf (June 1, 2009). "I/O Virtualization (IOV) & its uses in the network infrastructure: Part 1,". Embedded.com: Embedded.com. Archived from the original on January 22, 2013. Retrieved 2009-11-04.
  8. ^ a b Lippis, Nick (May 2009). "Unified Fabric Options Are Finally Here, Lippis Report: 126". Lippis Report. Retrieved 2009-11-04.
  9. ^ Chernicoff, David. "I/O Virtualization for Blade Servers,". Windows IT Pro. Retrieved 2009-11-04.