ในสถาปัตยกรรมเครือข่ายศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่ การใช้งานซีพียูหลายคอร์อย่างมีประสิทธิภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพเครือข่ายในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงมักเป็นความท้าทายทางเทคโนโลยีหลัก เซิร์ฟเวอร์กายภาพแบบดั้งเดิมใช้เทคโนโลยี RSS บนการ์ดแลนเพื่อแจกจ่ายปริมาณงานเครือข่ายไปยังซีพียูหลายคอร์อย่างชาญฉลาด ทำให้เพิ่มความสามารถในการผ่านข้อมูลของเครือข่ายและประสิทธิภาพการใช้งานซีพียูได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม การนำเทคโนโลยีเสมือนจริงมาใช้ทำให้เส้นทางการรับส่งข้อมูลซับซ้อนยิ่งขึ้น การ์ดแลนกายภาพต้องให้บริการทั้งเครื่องโฮสต์และเครื่องเสมือนหลายเครื่องพร้อมกัน ทำให้เทคโนโลยี RSS แบบดั้งเดิมปรับตัวโดยตรงกับสถาปัตยกรรมชั้นของสวิตช์เสมือนได้ยาก เพื่อแก้ไขปัญหานี้ แพลตฟอร์มเสมือนจริง Hyper-V จึงได้แนะนำเทคโนโลยี Virtual Machine Queue (VMQ) ซึ่งรับเอาแนวคิดการกระจายภาระงานระหว่างหลายคอร์จาก RSS มาใช้ และได้ปรับปรุงให้เหมาะสมกับสถานการณ์การเสมือนจริง
เทคโนโลยี RSS ของ NIC เซิร์ฟเวอร์จริงแบบดั้งเดิม
ก่อนที่จะแนะนำ VMQ เราขอพิจารณาก่อนว่าการ์ดเครือข่าย (NIC) รับข้อมูลเครือข่ายอย่างไรในเซิร์ฟเวอร์ฟิสิกส์แบบดั้งเดิม เมื่อมีการแนะนำซีพียูหลายคอร์ เดิมทีการ์ดเครือข่าย (NIC) ยังไม่รองรับการกระจายการแจ้งเตือน (interrupts) ของการรับข้อมูลเครือข่ายไปยังคอร์ตรรกะหลายตัว แต่กลับจัดการผ่านคอร์ตรรกะเพียงคอร์เดียว ส่งผลให้การใช้งานซีพียูไม่สมดุลและลดประสิทธิภาพในการประมวลผลข้อมูลเครือข่าย ปัจจุบัน การ์ดเครือข่ายส่วนใหญ่รองรับเทคโนโลยี RSS ซึ่งช่วยให้การ์ดเครือข่ายที่มีคิวรับข้อมูลฮาร์ดแวร์หลายตัวสามารถกระจายข้อมูลที่ได้รับไปยังคิวต่างๆ ได้ ในเซิร์ฟเวอร์ฟิสิกส์หลายคอร์ เทคโนโลยี RSS จะส่งการแจ้งเตือนจากคิวเหล่านี้ไปยังคอร์ตรรกะของซีพียูที่แตกต่างกัน จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรับข้อมูลเป้าหมายของ RSS คือการกำหนดคิวให้กับคอร์ตรรกะของซีพียูที่เหมาะสมที่สุด เพื่อทำให้ภาระงานของซีพียูจากการจราจรเครือข่ายสมดุลกัน
การทำงานของ Hyper-V VMQ
สถานการณ์ในสภาพแวดล้อมเสมือนมีความซับซ้อนมากกว่าในสภาพแวดล้อมทางกายภาพ เริ่มต้น เมื่อ NIC ทางกายภาพถูกเปลี่ยนเป็นสวิตช์เสมือน จะสูญเสียฟังก์ชัน RSS ไปประการที่สอง เนื่องจากมีเครื่องเสมือนหลายเครื่องทำงานบนโฮสต์ทางกายภาพและแบ่งปัน NIC เดียวกันในการรับแพ็กเก็ต จึงจำเป็นต้องใช้วิธีที่มีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันในการปรับสมดุลภาระงาน CPU ที่เกี่ยวข้องกับเครือข่าย ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพเครือข่ายของเครื่องเสมือนไว้ นี่คือจุดที่ VMQ เข้ามามีบทบาท VMQ เป็นคิวพิเศษที่ทำหน้าที่คล้ายกับคิวฮาร์ดแวร์บน NIC และใช้กลไกที่คล้ายกับ RSS เพื่อกระจายการแจ้งเตือนจากคิวไปยังคอร์ตรรกะ CPU ต่างๆ อย่างไรก็ตาม ตรรกะสำหรับการกรองและการกำหนดหมายเลขอินเทอร์เน็ตแพ็กเก็ตใน VMQ แตกต่างจากคิวฮาร์ดแวร์ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกายภาพเพียงอย่างเดียว NIC ทางกายภาพจะพิจารณาเฉพาะคิวข้อมูลของตนเอง ในขณะที่ในสภาพแวดล้อมเสมือน สวิตช์เสมือนต้องปรับสมดุลคิวทั้งสำหรับโฮสต์ทางกายภาพและเครื่องเสมือน
ก่อนอธิบายหลักการทำงานของ VMQ ขอให้เราทำความเข้าใจเส้นทางการส่งต่อแพ็กเก็ตก่อนภายในสวิตช์เสมือน สวิตช์เสมือน Hyper-V มีสองประเภทของคิว ได้แก่ VMQ และคิวเริ่มต้น ข้อมูลในคิวเริ่มต้นจะผ่านหลายขั้นตอน รวมถึงการส่งต่อผ่านสวิตช์เสมือน การกรอง ส่วนขยาย รายการควบคุมการเข้าถึง และเส้นทางการส่งต่อ ก่อนที่จะถูกแจกจ่ายผ่านบัสเครื่องเสมือนในที่สุด
VMQ จะรวบรวมที่อยู่ MAC ของ vNIC ในเครื่องเสมือนก่อน จากนั้นจึงแจกจ่ายไปยังคิวโดยใช้ตัวกรอง VMQ MAC สำหรับเครื่องเสมือนที่เปิดใช้งาน VMQ เครื่องเสมือนที่ไม่ได้เปิดใช้งาน VMQ หรือทราฟิกที่ไม่ตรงกับตัวกรอง VMQ MAC จะยังคงอยู่ในคิวเริ่มต้น ต่างจากคิวเริ่มต้นซึ่งจะปฏิบัติตามเส้นทางการกำหนดเส้นทาง การกรอง ส่วนขยาย การควบคุมการเข้าถึง และการส่งต่ออย่างครบถ้วน VMQ จะข้ามขั้นตอนเหล่านี้บางส่วนและส่งข้อมูลไปยังบัสเครื่องเสมือนด้วยภาระงานการกำหนดเส้นทางต่ำที่สุด เมื่อข้อมูลมาถึงที่บัสเครื่องเสมือน vNIC ภายในเครื่องเสมือนจะใช้เทคโนโลยี Virtual RSS (vRSS) เพื่อแจกจ่ายการแจ้งเตือนคิวไปยัง CPU เสมือน
VMQ มีหน้าที่อะไรบ้าง
หากเปิดใช้งาน VMQ บน vNIC การ์ดสวิตช์เสมือนจะข้ามหลายชั้นของรหัสการกำหนดเส้นทาง ทำให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลจะถูกส่งต่อไปยังเครื่องเสมือนอย่างรวดเร็วและแม่นยำ เมื่อเทียบกับกรณีที่ไม่มี VMQ สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ลดการใช้ทรัพยากรซีพียูสำหรับการกำหนดเส้นทาง แต่ยังช่วยลดความล่าช้าในการส่งข้อมูลอีกด้วย
VMQ ให้บริการฟังก์ชันดังต่อไปนี้:
หมายเหตุ: ใน Hyper-V ซับพาร์ติชัน ยังเรียกว่า เครื่องเสมือนด้วย
ลดการใช้ CPU โดยการถ่ายโอนงานกรองแพ็กเก็ตไปยังฮาร์ดแวร์ NIC
ป้องกันการซ้ำซ้อนของข้อมูลในเครือข่ายโดยใช้ DMA เพื่อถ่ายโอนข้อมูลไปยังหน่วยความจำของ VM โดยตรง
แบ่งส่วนข้อมูลเครือข่ายเพื่อจัดเตรียมสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัย
รองรับการโยกย้ายแบบเรียลไทม์
VMQ แบบไดนามิก เทียบกับ VMQ แบบสถิติ
VMQ สามารถแบ่งประเภทออกเป็นแบบไดนามิกหรือแบบสถิติได้ VMQ แบบสถิติหมายถึงความสัมพันธ์ระหว่าง VMQ กับคอร์ลอจิกอลของ CPU จะถูกกำหนดไว้อย่างคงที่ เช่น VMQ ที่กำหนดให้กับ VM1 จะถูกแมปไปยัง CPU ลอจิกอลตัวที่ 1 ในขณะที่ VMQ ที่กำหนดให้กับ VM2 จะถูกแมปไปยัง CPU ลอจิกอลตัวที่ 2 การแมปนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงตลอดอายุการใช้งานของ VM1 และ VM2 ซึ่งหมายความว่าข้อมูลของ VM1 จะถูกประมวลผลโดย CPU ลอจิกอลตัวที่ 1 เสมอ และข้อมูลของ VM2 จะถูกประมวลผลโดย CPU ลอจิกอลตัวที่ 2 เสมอ อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ CPU ที่รับผิดชอบงานด้านเครือข่ายของ VM เกิดทำงานหนักเกินไป VMQ แบบสถิติอาจทำให้การประมวลผลเครือข่ายของ VM นั้นช้าลงได้
เพื่อจัดการกับปัญหานี้ ตั้งแต่ Windows Server 2012 R2 เป็นต้นมา ได้มีการแนะนำฟีเจอร์ dynamic VMQ โดยฟีเจอร์นี้มีความชาญฉลาดมากกว่าเมื่อเทียบกับ static VMQ เนื่องจากช่วยให้การประมวลผลเครือข่ายของเครื่องเสมือนสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามภาระงานและซีพียูเชิงตรรกะที่เกี่ยวข้อง หากซีพียูเชิงตรรกะตัวที่ 2 มีภาระงานเบา คิวของทั้ง VM1 และ VM2 ก็สามารถถูกกำหนดให้เชื่อมโยงกับซีพียูเชิงตรรกะตัวที่ 2 ได้
การจัดการคิวเครื่องเสมือนอย่างไร
การเปิดใช้งานหรือปิดใช้งาน VMQ สำหรับเครื่องเสมือนนั้นทำได้ง่าย โดยทั่วไปแล้ว Hyper-V จะเปิดใช้งาน VMQ ไว้อยู่แล้ว อย่างไรก็ตามสามารถเปิดหรือปิดใช้งานได้ตามความต้องการของเครื่องเสมือนและประสิทธิภาพจริงของ NIC ในบางกรณี VMQ อาจทำให้ประสิทธิภาพเครือข่ายของเครื่องเสมือนลดลงอย่างมาก หากเกิดปัญหานี้ขึ้น สามารถปิดใช้งาน VMQ บน NIC โฮสต์ได้โดยทำตามขั้นตอนต่อไปนี้
1. เปิดเครื่องมือจัดการของโฮสต์ การจัดการคอมพิวเตอร์ ไปที่ ตัวจัดการอุปกรณ์ และขยายรายการของ ตัวเชื่อมต่อเครือข่าย
2. คลิกขวาที่ NIC ทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ Hyper-V แล้วเลือก คุณสมบัติ
3. ในกล่องโต้ตอบคุณสมบัติของ NIC ให้เปลี่ยนไปที่แท็บ ขั้นสูง ค้นหาตัวเลือกVirtual Machine Queue ในรายการคุณสมบัติ เปลี่ยนค่าเป็น ปิดใช้งาน แล้วคลิก ตกลง
หากมีเครื่องเสมือนจำนวนมากและคิว VMQ ไม่เพียงพอใน NIC ก็สามารถกำหนดน้ำหนัก VMQ เพื่อกำหนดลำดับความสำคัญในการประมวลผลข้อมูลเครือข่ายได้ เครื่องเสมือนที่มีน้ำหนักมากกว่าจะได้รับความสำคัญใน VMQ ก่อนเป็นอันดับแรก และในทางกลับกัน โดยค่าเริ่มต้น น้ำหนัก VMQ จะถูกตั้งไว้ที่ 100 ดังตัวอย่างด้านล่างนี้:
PS C:\> Get-VMNetworkAdapter -VMName VM01 | fl VMQweight VMQWeight : 100
ในการเปลี่ยนแปลงน้ำหนัก VMQ สำหรับเครื่องเสมือน ให้ใช้คำสั่ง PowerShell ต่อไปนี้:
PS C:\> Get-VMNetworkAdapter -VMName vmname -VMQweight 50
สำรองข้อมูล Hyper-V VM ด้วยโซลูชัน Vinchin
ในบางสถานการณ์ ซอฟต์แวร์สำรองข้อมูลระดับมืออาชีพ เช่น Vinchin Backup & Recovery อาจให้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมกว่าและคุณสมบัติขั้นสูงที่มากกว่า
Vinchin Backup & Recovery คือโซลูชันการป้องกันข้อมูลขั้นสูงที่รองรับแพลตฟอร์มเสมือนจริงยอดนิยมหลากหลายประเภท ได้แก่ VMware, Hyper-V, XenServer, Red Hat Virtualization, Oracle, Proxmox ฯลฯ และฐานข้อมูล NAS เซิร์ฟเวอร์ไฟล์ เซิร์ฟเวอร์ Linux และ Windows โดยมีคุณสมบัติขั้นสูง เช่น การสำรองข้อมูลแบบไม่ต้องติดตั้งเอเจนต์ การสำรองข้อมูลเพิ่มเติมตลอดไป การย้าย V2V การกู้คืนทันที การกู้คืนระดับละเอียด การเข้ารหัสข้อมูลสำรอง การบีบอัดและการลดข้อมูลซ้ำ และ การป้องกันแรนซัมแวร์ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการรับประกันความปลอดภัยของข้อมูลและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรจัดเก็บข้อมูล
ใช้เพียง 4 ขั้นตอนง่ายๆ ในการสำรอง VM ของ Hyper-V ด้วย Vinchin Backup & Recovery:
1. เลือกวัตถุสำรองข้อมูล
2. เลือกปลายทางสำหรับการสำรองข้อมูล
3. กำหนดกลยุทธ์การสำรองข้อมูล
4. ตรวจสอบและส่งงาน
สัมผัสพลังของระบบที่ครอบคลุมนี้ด้วยตัวคุณเองด้วย ทดลองใช้งานฟรี 60 วัน แจ้งความต้องการเฉพาะของคุณ และคุณจะได้รับโซลูชันที่ปรับแต่งมาเพื่อให้พอดีกับสภาพแวดล้อม IT ของคุณอย่างสมบูรณ์แบบ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับคิวเครื่องเสมือน Hyper-v
1. VMMQ คืออะไร?
เครื่องเสมือนหลายคิว (VMMQ) ช่วยปรับปรุง VMQ โดยการแจกจ่ายการรับส่งข้อมูลเครือข่ายไปยังคอร์ CPU หลายตัว เพื่อยกระดับประสิทธิภาพสำหรับงานที่ใช้แบนด์วิธสูงบนอุปกรณ์ NIC ความเร็ว 10GbE+
2. ควรใช้คิวรีจุดส่งสินค้า RSS กี่คิว?
จำนวนคิวของ Receive Side Scaling (RSS) ที่คุณควรใช้นั้นขึ้นอยู่กับตัวควบคุมเครือข่าย แกน CPU และภาระงานของคุณ ให้ใช้คิว RSS เท่ากันหรือน้อยกว่าจำนวนแกน CPU ที่มีอยู่ เพื่อหลีกเลี่ยงการสลับบริบทมากเกินไป
บทสรุป
เทคโนโลยี VMQ ขยายตรรกะคิวของฮาร์ดแวร์จากอุปกรณ์ NIC จริงไปยังชั้นการจำลองเสมือน ทำให้สามารถกระจายปริมาณงานเครือข่ายของเครื่องเสมือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และถ่วงดุลภาระการทำงานของ CPU คุณค่าหลักของมันอยู่ที่การหลีกเลี่ยงเส้นทางการส่งต่อที่ซับซ้อนผ่านสวิตช์เสมือน โดยใช้กลไกการจัดสรรคิวแบบไดนามิกเพื่อลดความหน่วงของเครือข่ายและเพิ่มอัตราการผ่านของข้อมูลในสภาพแวดล้อมที่มีการใช้งานเครื่องเสมือนหลายเครื่องพร้อมกัน แม้ว่าการตั้งค่า VMQ ที่ไม่เหมาะสมอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านประสิทธิภาพในบางสถานการณ์ แต่คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มันกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการสร้างเครือข่ายเสมือนที่มีประสิทธิภาพสูง
