Моделирование сложных систем
УДК 004.052.3
аспирант
ФГАОУ ВО «СПбНИУ ИТМО»
НАДЕЖНОСТЬ КЛАСТЕРА С РАЗЛИЧНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ВИРТУАЛЬНЫХ МАШИН
В качестве объекта исследования рассматривается отказоустойчивый кластер, который состоит из двух физических серверов. На кластере запущена виртуальная машина. Система предполагает запуск теневой копии ВМ на резервном сервере, что позволяет после отказа основного сервера продолжить его реализацию на резервном сервере. Исследовано количество возможных запущенных виртуальных машин на одном физическом сервере. Обнаружена зависимость между количеством виртуальных машин на одном сервере и сетевыми интерфейсами серверов, программными продуктами и физическими ресурсами. Полученные результаты могут быть использованы при обосновании выбора программного продукта для использования технологии виртуализации на физических серверах.
Ключевые слова: виртуализация, надежность, отказоустойчивость, резервирование, кластеры.
As the object of study is considered a failover cluster, which consists of two physical servers. The virtual machine is running on the cluster. The system involves running a shadow copy of the VM on the backup server, which allows after the primary server fails to continue its implementation on the VM backup server. There is investigated the number of possible running virtual machines on a single physical server. A relationship has been found between the number of virtual machines on a single server and the network interfaces of servers, software products, and physical resources. The obtained results can be used to justify the choice of a software product for using virtualization technology on physical servers.
Keywords: virtualization, reliability, fault tolerance, reservation, clusters.
Высокая надежность и доступность компьютерной кластерной системы в случае отказов достижима в результате перемещения виртуальных ресурсов, между физическими серверами [1-2]. При отказах оборудования реализуется миграция виртуальных ресурсов между физическими серверами, находящихся в работоспособном состоянии, на этом основаны современные технологии виртуализации. В процессе динамической (живой) миграции можно выделить этап передачи данных (регистры ВМ, оперативная память, диск(и)) на резервный сервер, и этап активизации функционирования на нем ВМ. [2-6]
Технология виртуализации, направленная на обеспечение высокой надежности компьютерных систем, включает технологии «Высокая доступность» («High Availability Cluster) и «Отказоустойчивость» (Fault Tolerance). Технология «Высокая доступность» автоматически перезапускает виртуальные машин на работоспособных узлах кластера [2]. Технология «Отказоустойчивость» позволяет не прерывать вычислительный процесс при его миграции на виртуальную машину другого физического кластера, находящегося в работоспособном состоянии [3]. Программными продуктами, поддерживающих технологию отказоустойчивости, являются VMware Fault Tolerance, Kemari для Xen и KVM [7,8].
Целью статьи является изучение возможного количества виртуальных сервером запущенных на одном физическом. Рассматриваемые технологии ориентированы на анализ различий по количеству используемых виртуальных машин на одном физическом узле кластера.
Объект исследования
Рассмотрим высоконадежный кластер, реализованный на базе технологии виртуализации, ориентированной на поддержку непрерывности сервиса (вычислительного процесса).
Отказоустойчивый кластер состоит из двух физических серверов с высокоскоростными сетевыми интерфейсами. В каждом сервере установлен жесткий диск (HDD), на жесткий диск установлены программное обеспечение управления виртуализации. Структура отказоустойчивого кластера представлена на Рис. 1.
Рис. 1 –Структура отказоустойчивого кластера
Виртуальные машины
Количество и параметры виртуальных машин на одном физическом сервере напрямую зависят от используемых программных продуктов.
Технология VMware Fault Tolerance обеспечивает непрерывную доступность в программном продукте VMware vSphere, являющимся платформой для серверной виртуализации ИТ-инфраструктуры предприятия, начиная с четвертой версии. В настоящее время каждый физический сервер, использующий эту платформу может запускать не более четырех виртуальных машин с технологией Fault Tolerance, ограничение по количеству виртуальных процессоров - не более восьми одновременно. Такие ограничения обусловлены имеющимися у клиентов пропускными способностями. Таким образом данная технология потребляет полосу пропускания 1-3 Гбит/с, при запуске четырех виртуальных машин требуется до 12 Гбит/с. При наличии сетевого адаптера с большой пропускной способностью, большим количеством памяти и вычислительных ядер, имеется возможность увеличивать количество машин и процессоров для работы. Так как тестирование технологии происходило с четырьмя виртуальными машинами, то при их увеличении могут возникнуть проблемы. Так же количество виртуальных машин будет зависеть от технологии миграции.
При использовании коммутаторов второго уровня 10G Ethernet, комфортная работа с технологией VMware Fault Tolerance возможна при использовании трех-четырех виртуальных машин. В зависимости от режима передачи данных и поколения высокоскоростная коммутируемой компьютерной сети InfiniBand до восьми виртуальных машин.
Технология Kemari позволяет синхронизировать состояние памяти и устройств для гипервизора Xen. В Kemari предложен подход выполнения синхронизации только в моменты наступления внешних событий. Синхронизация машин выполняется только тогда, когда домен хочет выполнить обмен данными с диском или по сети. Например, когда виртуальная машина обращается к хранилищу, Kemari приостанавливает её, синхронизирует состояние машин, а потом обрабатывает обращение к хранилищу. Xen поддерживает до 32 виртуальных процессоров на одну гостевую машину.
Таким образом количество виртуальных машин с технологией отказоустойчивости, запускаемых на одном физическом сервере зависит от множества параметров, самым важным из которых является пропускная способность коммутатора второго уровня, обеспечивающего резерв на других физических серверах кластера. При использовании коммутаторов 10G Ethernet имеется возможность подключать до 3-4 виртуальных машин на одном сервере одновременно. Так же важными параметрами являются количество ресурсов сервера – физической памяти и количества ядер физического сервера. Важным условием увеличения количества виртуальных машин будет наличие такой предусмотренной возможности разработчиком используемого гипервизора.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
, , Оптимизация распределения запросов между кластерами отказоустойчивой вычислительной системы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики - 2013. - № 3(85). - С. 77-82 Как «быть готовым» или DR на Nutanix: асинхронная репликация. 2015 // Блог компании Nutanix. URL: https://habrahabr. ru/company/nutanix/blog/250197/. ребования и ограничения VMware Fault Tolerance. 2010 // портал VM Guru. URL: http://www. vmgu. ru/articles/vmware-fault-tolerancemain. Общее представление о конфигурациях кворума в отказоустойчивом кластере. // technet. : проект компании Microsoft, предназначенный для технических специалистов по администрированию ПО. URL: https://technet. /ru-ru/library/cc731739(v=ws.11).aspx. Модель процесса динамической миграции с копированием данных после остановки виртуальных машин // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59. № 5. С. 173–178. Модели динамической миграции с итеративным подходом и сетевой миграции виртуальных машин // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 6. С. 1098–1104. Технология Kemari // xguru. ru: портал обмена знаниями по UNIX/Linux-системам, системам с открытым исходным кодом, сетям и другим родственным вещам. URL: http://xgu. ru/wiki/Kemari. Dell Live Volume: виртуализуем дисковое пространство. // URL: http://blog. korphome. ru/2016/06/28/dell-live-volume%D0%B2%D0%B8%D1%80%D1%82%D1%83%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0% B7%D1%83%D0%B5%D0%BC%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1% 81%D1%82/.