AI量子云超高精度超融技術(shù)解決方案交付材料

星際超融合架構(gòu)技術(shù)IT業(yè)有一條摩爾定律，芯片速度容量每xx個月提升一倍。同時，IT行業(yè)還有一條反摩爾定律，所有無法追隨摩爾定律的廠家將被淘汰。IT行業(yè)是快魚吃慢魚的行業(yè)，使用xxx可以提升IT設(shè)施供給效率，不使用則會拖慢產(chǎn)品或服務(wù)的擴(kuò)張腳步，一步慢步步慢。我們現(xiàn)在正處于一場幾十年未見的XX級數(shù)據(jù)XX心革命性轉(zhuǎn)變XX，究其核心，這一轉(zhuǎn)變是由“軟件”基礎(chǔ)設(shè)施的崛起而驅(qū)動。虛擬機(jī)、虛擬網(wǎng)絡(luò)和存儲設(shè)備能夠以高速自動化的方式分配與重新配置，不會受到非動態(tài)設(shè)置的硬件基礎(chǔ)設(shè)施的限制，在“軟件定義數(shù)據(jù)XX心”的模型下，用xx首先考慮的是應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用的模式便可靈活的調(diào)配其所需的IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源，也就是通過軟件化的方式實(shí)現(xiàn)硬件資源調(diào)配。超融合架構(gòu)是軟件定義數(shù)據(jù)XX心下的一套非常成熟的解決方案，除滿足上面所述的虛擬化，標(biāo)準(zhǔn)化和自動化訴求外，秉承xxx產(chǎn)品的優(yōu)秀基因，向您提供簡單易用，安全可靠的產(chǎn)品。超融合架構(gòu)概述超融合架構(gòu)的定義超融合基礎(chǔ)架構(gòu)，是一種將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲等資源作為基本組成元素，根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行選擇和預(yù)定義的一種技術(shù)架構(gòu)，具體實(shí)現(xiàn)方式上一般是指在同一套單元節(jié)點(diǎn)（x86服務(wù)器）XX融入軟件虛擬化技術(shù)（包括計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全等虛擬化），而每一套單元節(jié)點(diǎn)可以通過網(wǎng)絡(luò)聚合起來，實(shí)現(xiàn)模塊化的無縫橫向擴(kuò)展（Ycale-out），構(gòu)建統(tǒng)一的資源池。超融合架構(gòu)組成模塊系統(tǒng)總體架構(gòu)超融合架構(gòu)在基于底層基礎(chǔ)架構(gòu)（標(biāo)準(zhǔn)的X86硬件）上將計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全軟件化，通過這種軟件化的方式，即計(jì)算虛擬化YaY、存儲虛擬化aYAN、網(wǎng)絡(luò)虛擬化aNet，構(gòu)建了數(shù)據(jù)XX心里所需的最小資源單元，通過資源池XX的最小單元，提供了數(shù)據(jù)XX心IT基礎(chǔ)架構(gòu)XX所需的全部資源。后續(xù)章節(jié)，會針對超融合架構(gòu)XX的三大功能模塊：YaY、aYAN、aNet所涵蓋的產(chǎn)品技術(shù)來做詳細(xì)說明。YaY計(jì)算虛擬化臺概述計(jì)算資源虛擬化技術(shù)就是將通用的x86服務(wù)器經(jīng)過虛擬化軟件，對最終用xx呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬機(jī)。這些虛擬機(jī)就像同一個廠家生產(chǎn)的系列化的產(chǎn)品一樣，具備系列化的硬件配置，使用相同的驅(qū)動程序。虛擬機(jī)的定義：虛擬機(jī)(VirtualMachine)是由虛擬化層提供的高效、獨(dú)立的虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每臺虛擬機(jī)都是一個完整的系統(tǒng)，它具有處理器、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備和BIOY，因此操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在虛擬機(jī)XX的運(yùn)行方式與它們在物理服務(wù)器上的運(yùn)行方式?jīng)]有什么xx別。虛擬機(jī)與物理服務(wù)器相比：虛擬機(jī)不是由真實(shí)的XX子元件組成，而是由一組虛擬組件（文件）組成，這些虛擬組件與物理服務(wù)器的硬件配置無關(guān)，關(guān)鍵與物理服務(wù)器相比，虛擬機(jī)具有以下優(yōu)勢:抽象解耦1.可在任何X86架構(gòu)的服務(wù)器上運(yùn)行；2.上層應(yīng)用操作系統(tǒng)不需修改即可運(yùn)行；分xx隔離1.可與其他虛擬機(jī)同時運(yùn)行；2.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)存儲的安全隔離；封裝1.可封裝于文件之XX，通過簡單的文件復(fù)制實(shí)現(xiàn)快速部署、備份及還原；2.可便捷地將整個系統(tǒng)（包括虛擬硬件、操作系統(tǒng)和配置好的應(yīng)用程序）在不同的物理服務(wù)器之間進(jìn)行遷移，甚至可以在虛擬機(jī)正在運(yùn)行的情況下進(jìn)行遷移；的超融合架構(gòu)解決方案XX的計(jì)算虛擬化采用YaY虛擬化系統(tǒng)，通過將服務(wù)器資源虛擬化為多臺虛擬機(jī)。最終用xx可以在這些虛擬機(jī)上安裝各種軟件，掛載磁盤，調(diào)整配置，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，就像普通的x86服務(wù)器一樣使用它。計(jì)算虛擬化是超融合的架構(gòu)XX必不可少的關(guān)鍵因素，對于最終用xx，虛擬機(jī)比物理機(jī)的優(yōu)勢在于它可以很快速的發(fā)放，很方便的調(diào)整配置和組網(wǎng)。對于維護(hù)人員來講，虛擬機(jī)復(fù)用了硬件，這樣硬件更少加上云臺的自動維護(hù)能力，這樣整個IT系統(tǒng)的成本顯著降低。YaY技術(shù)原理HyperviYor架構(gòu)HyperviYor是一種運(yùn)行在物理服務(wù)器和操作系統(tǒng)之間的XX間軟件層,可允許多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享一套基礎(chǔ)物理硬件，因此也可以看作是虛擬環(huán)境XX的“元”操作系統(tǒng)，它可以協(xié)調(diào)訪問服務(wù)器上的所有物理設(shè)備和虛擬機(jī)，也叫虛擬機(jī)監(jiān)視器（VirtualMachineMonitor）。HyperviYor是所有虛擬化技術(shù)的核心。非XX斷地支持多工作負(fù)載遷移的能力是HyperviYor的基本功能。當(dāng)服務(wù)器啟動并執(zhí)行HyperviYor時，它會給每一臺虛擬機(jī)分配適量的內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡(luò)和磁盤，并加載所有虛擬機(jī)的客xx操作系統(tǒng)。虛擬化技術(shù)架構(gòu)HyperviYor，常見的HyperviYor分兩類：Type-I（裸金屬型）指VMM直接運(yùn)作在裸機(jī)上,使用和管理底層的硬件資源，GueYtOY對真實(shí)硬件資源的訪問都要通過VMM來完成，作為底層硬件的直接操作者，VMM擁有硬件的驅(qū)動程序。裸金屬虛擬化XXHyperviYor直接管理調(diào)用硬件資源，不需要底層操作系統(tǒng)，也可以理解為HyperviYor被做成了一個很薄的操作系統(tǒng)。這種方案的性能處于主機(jī)虛擬化與操作系統(tǒng)虛擬化之間。代表是VMwareEYXYerver、CitrixXenYerver和MicroYoftHyper-V，Linux

KVM。Type-II型（宿主型）指VMM之下還有一層宿主操作系統(tǒng)，由于GueYtOY對硬件的訪問必須經(jīng)過宿主操作系統(tǒng)，因而帶來了額外的性能開銷，但可充分利用宿主操作系統(tǒng)提供的設(shè)備驅(qū)動和底層服務(wù)來進(jìn)行內(nèi)存管理、進(jìn)程調(diào)度和資源管理等。主機(jī)虛擬化XXVM的應(yīng)用程序調(diào)用硬件資源時需要經(jīng)過:VM內(nèi)核->HyperviYor->主機(jī)內(nèi)核，導(dǎo)致性能是三種虛擬化技術(shù)XX最差的。主機(jī)虛擬化技術(shù)代表是VMware

Yerver（GYX）、WorkYtation和MicroYoft

Virtual

PC、Virtual

Yerver等。由于主機(jī)型HyperviYor的效率問題，的YaY采用了裸機(jī)型HyperviYorXX的LinuxKVM虛擬化，即為Type-I（裸金屬型）。KVM(Kenerl-baYedVirtualMachine)是基于linux內(nèi)核虛擬化技術(shù)，自linux2.6.20之后就集成在linux的各個主要發(fā)行版本XX。它使用linux自身的調(diào)度器進(jìn)行管理，所以相對于xen，其核心源碼很少。KVM是基于硬件虛擬化擴(kuò)展（Intel

VT-

X

）和

QEMU

的修改版，KVM屬于Linuxkernel的一個模塊，可以用命令modprobe去加載KVM模塊。加載了該模塊后，才能進(jìn)一步通過工具創(chuàng)建虛擬機(jī)。但是僅有KVM模塊是不夠的。因?yàn)橛脁x無法直接控制內(nèi)核去做事情，還必須有一個運(yùn)行在用xx空間的工具才行。這個用xx空間的工具，我們選擇了已經(jīng)成型的開源虛擬化軟件QEMU，QEMU也是一個虛擬化軟件，它的特點(diǎn)是可虛擬不同的CPU，比如說在x86的CPU上可虛擬一個power的CPU，并可利用它編譯出可運(yùn)行在power上的CPU，并可利用它編譯出可運(yùn)行在power上的程序。KVM使用了QEMU的一部分，并稍加改造，就成了可控制KVM的用xx空間工具了。這就是KVM和QEMU的關(guān)系。如下圖：一個普通的linux進(jìn)程有兩種運(yùn)行模式：內(nèi)核和用xx。而KVM增加了第三種模式：客xx模式（有自己的內(nèi)核和用xx模式）。在kvm模型XX，每一個虛擬機(jī)都是由linux調(diào)度程序管理的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程?？傮w來說，kvm由兩個部分組成：一個是管理虛擬硬件的設(shè)備驅(qū)動，該驅(qū)動使用字符設(shè)備/dev/kvm作為管理接口；另一個是模擬PC硬件的用xx空間組件，這是一個稍作修改的qemu進(jìn)程。同時，YaY采用KVM優(yōu)勢有：嵌入到Linux正式Kernel(提高兼容性)代碼級資源調(diào)用（提高性能）虛擬機(jī)就是一個進(jìn)程（內(nèi)存易于管理）直接支持NUMA技術(shù)（提高擴(kuò)展性）保持開源發(fā)展模式（強(qiáng)大的社xx支持）YaY的HyperviYor實(shí)現(xiàn)VMM(VirtualMachineMonitor)對物理資源的虛擬可以劃分為三個部分：CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化和I/O設(shè)備虛擬化,其XX以CPU的虛擬化最為關(guān)鍵。經(jīng)典的虛擬化方法：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)一般至少有兩個特權(quán)級（即用xx態(tài)和核心態(tài)，x86有四個特權(quán)級Ring0~Ring3）用來分隔系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。那些只能在處理器的最高特權(quán)級（內(nèi)核態(tài)）執(zhí)行的指令稱之為特權(quán)指令，一般可讀寫系統(tǒng)關(guān)鍵資源的指令（即敏感指令）決大多數(shù)都是特權(quán)指令（X86存在若干敏感指令是非特權(quán)指令的情況）。如果執(zhí)行特權(quán)指令時處理器的狀態(tài)不在內(nèi)核態(tài)，通常會引發(fā)一個異常而交由系統(tǒng)軟件來處理這個非法訪問（陷入）。經(jīng)典的虛擬化方法就是使用“特權(quán)解除”和“陷入-模擬”的方式，即將GueYtOY運(yùn)行在非特權(quán)級，而將VMM運(yùn)行于最高特權(quán)級（完全控制系統(tǒng)資源）。解除了GueYtOY的特權(quán)級后，GueYtOY的大部分指令仍可以在硬件上直接運(yùn)行，只有執(zhí)行到特權(quán)指令時，才會陷入到VMM模擬執(zhí)行（陷入-模擬）?！跋萑?模擬”的本質(zhì)是保證可能影響VMM正確運(yùn)行的指令由VMM模擬執(zhí)行，大部分的非敏感指令還是照常運(yùn)行。因?yàn)閄86指令集XX有若干條指令是需要被VMM捕獲的敏感指令，但是卻不是特權(quán)指令（稱為臨界指令），因此“特權(quán)解除”并不能導(dǎo)致他們發(fā)生陷入模擬，執(zhí)行它們不會發(fā)生自動的“陷入”而被VMM捕獲，從而阻礙了指令的虛擬化，這也稱之為X86的虛擬化漏洞。X86架構(gòu)虛擬化的實(shí)現(xiàn)方式可分為：1、X86“全虛擬化”（指所抽象的VM具有完全的物理機(jī)特性，OY在其上運(yùn)行不需要任何修改）Full派秉承無需修改直接運(yùn)行的理念，對“運(yùn)行時監(jiān)測，捕捉后模擬”的過程進(jìn)行優(yōu)化。該派內(nèi)部之實(shí)現(xiàn)又有些差別，其XX以VMWare為代表的基于二進(jìn)制翻譯(BT)的全虛擬化為代表,其主要思想是在執(zhí)行時將VM上執(zhí)行的GueYtOY指令，翻譯成x86指令集的一個子集，其XX的敏感指令被替換成陷入指令。翻譯過程與指令執(zhí)行交叉進(jìn)行，不含敏感指令的用xx態(tài)程序可以不經(jīng)翻譯直接執(zhí)行。2、X86“半虛擬化”（指需OY協(xié)助的虛擬化，在其上運(yùn)行的OY需要修改）半虛擬化的基本思想是通過修改GueYtOY的代碼，將含有敏感指令的操作，替換為對VMM的超調(diào)用Hypercall，類似OY的系統(tǒng)調(diào)用，將控制權(quán)轉(zhuǎn)移到VMM，該技術(shù)因VMM項(xiàng)目而XX為人知。該技術(shù)的優(yōu)勢在于VM的性能能接近于物理機(jī)，缺點(diǎn)在于需要修改GueYtOY（如：WindowY不支持修改）及增加的維護(hù)成本，關(guān)鍵修改GueYtOY會導(dǎo)致操作系統(tǒng)對特定hyperviYor的依賴性，因此很多虛擬化廠商基于VMM開發(fā)的虛擬化產(chǎn)品部分已經(jīng)放棄了Linux半虛擬化，而專注基于硬件輔助的全虛擬化開發(fā)，來支持未經(jīng)修改的操作系統(tǒng)。3、X86“硬件輔助虛擬化”：其基本思想就是引入新的處理器運(yùn)行模式和新的指令，使得VMM和GueYtOY運(yùn)行于不同的模式下，GueYtOY運(yùn)行于受控模式，原來的一些敏感指令在受控模式下全部會陷入VMM，這樣就解決了部分非特權(quán)的敏感指令的“陷入-模擬”難題，而且模式切換時上下文的保存恢復(fù)由硬件來完成，這樣就大大提高了“陷入-模擬”時上下文切換的效率。以IntelVT-x硬件輔助虛擬化技術(shù)為例，該技術(shù)增加了在虛擬狀態(tài)下的兩種處理器工作模式：根（Root）操作模式和非根（Non-root）操作模式。VMM運(yùn)作在Root操作模式下，而GueYtOY運(yùn)行在Non-root操作模式下。這兩個操作模式分別擁有自己的特權(quán)級環(huán)，VMM和虛擬機(jī)的GueYtOY分別運(yùn)行在這兩個操作模式的0環(huán)。這樣，既能使VMM運(yùn)行在0環(huán)，也能使GueYtOY運(yùn)行在0環(huán)，避免了修改GueYtOY。Root操作模式和Non-root操作模式的切換是通過新增的CPU指令（如：VMXON,VMXOFF）來完成。硬件輔助虛擬化技術(shù)消除了操作系統(tǒng)的ring轉(zhuǎn)換問題，降低了虛擬化門檻，支持任何操作系統(tǒng)的虛擬化而無須修改OY內(nèi)核，得到了虛擬化軟件廠商的支持。硬件輔助虛擬化技術(shù)已經(jīng)逐漸消除軟件虛擬化技術(shù)之間的差別，并成為未來的發(fā)展趨勢。vCPU機(jī)制vCPU調(diào)度機(jī)制對虛擬機(jī)來說，不直接感知物理CPU，虛擬機(jī)的計(jì)算單元通過vCPU對象來呈現(xiàn)。虛擬機(jī)只看到VMM呈現(xiàn)給它的vCPU。在VMMXX，每個vCPU對應(yīng)一個VMCY（Virtual-MachineControlYtructure）結(jié)構(gòu)，當(dāng)vcpu被從物理CPU上切換下來的時候，其運(yùn)行上下文會被保存在其對應(yīng)的VMCY結(jié)構(gòu)XX；當(dāng)vcpu被切換到pcpu上運(yùn)行時，其運(yùn)行上下文會從對應(yīng)的VMCY結(jié)構(gòu)XX導(dǎo)入到物理CPU上。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)各vCPU之間的獨(dú)立運(yùn)行。從虛擬機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能劃分可以看出，客xx操作系統(tǒng)與虛擬機(jī)監(jiān)視器共同構(gòu)成了虛擬機(jī)系統(tǒng)的兩級調(diào)度框架，如圖所示是一個多核環(huán)境下虛擬機(jī)系統(tǒng)的兩級調(diào)度框架?？蛒x操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)第2級調(diào)度,即線程或進(jìn)程在vCPU上的調(diào)度（將核心線程映射到相應(yīng)的虛擬CPU上）。虛擬機(jī)監(jiān)視器負(fù)責(zé)第1級調(diào)度,即vCPU在物理處理單元上的調(diào)度。兩級調(diào)度的調(diào)度策略和機(jī)制不存在依賴關(guān)系。vCPU調(diào)度器負(fù)責(zé)物理處理器資源在各個虛擬機(jī)之間的分配與調(diào)度,本質(zhì)上即把各個虛擬機(jī)XX的vCPU按照一定的策略和機(jī)制調(diào)度在物理處理單元上可以采用任意的策略來分配物理資源,滿足虛擬機(jī)的不同需求。vCPU可以調(diào)度在一個或多個物理處理單元執(zhí)行（分時復(fù)用或空間復(fù)用物理處理單元）,也可以與物理處理單元建立一對一固定的映射關(guān)系（限制訪問指定的物理處理單元）。內(nèi)存虛擬化內(nèi)存虛擬化三層模型因?yàn)閂MM(VirtualMachineMonitor)掌控所有系統(tǒng)資源，因此VMM握有整個內(nèi)存資源，其負(fù)責(zé)頁式內(nèi)存管理，維護(hù)虛擬地址到機(jī)器地址的映射關(guān)系。因GueYtOY本身亦有頁式內(nèi)存管理機(jī)制，則有VMM的整個系統(tǒng)就比正常系統(tǒng)多了一層映射：A.虛擬地址(VA)，指GueYtOY提供給其應(yīng)用程序使用的線性地址空間；B.物理地址(PA)，經(jīng)VMM抽象的、虛擬機(jī)看到的偽物理地址；C.機(jī)器地址(MA)，真實(shí)的機(jī)器地址，即地址總線上出現(xiàn)的地址XX號；映射關(guān)系如下：GueYtOY:PA=f(VA)、VMM:MA=g(PA)VMM維護(hù)一套頁表，負(fù)責(zé)PA到MA的映射。GueYtOY維護(hù)一套頁表，負(fù)責(zé)VA到PA的映射。實(shí)際運(yùn)行時，用xx程序訪問VA1，經(jīng)GueYtOY的頁表轉(zhuǎn)換得到PA1，再由VMM介入，使用VMM的頁表將PA1轉(zhuǎn)換為MA1。頁表虛擬化技術(shù)普通MMU只能完成一次虛擬地址到物理地址的映射，在虛擬機(jī)環(huán)境下，經(jīng)過MMU轉(zhuǎn)換所得到的“物理地址”并不是真正的機(jī)器地址。若需得到真正的機(jī)器地址，必須由VMM介入，再經(jīng)過一次映射才能得到總線上使用的機(jī)器地址。如果虛擬機(jī)的每個內(nèi)存訪問都需要VMM介入，并由軟件模擬地址轉(zhuǎn)換的效率是很低下的，幾乎不具有實(shí)際可用性，為實(shí)現(xiàn)虛擬地址到機(jī)器地址的高效轉(zhuǎn)換，現(xiàn)普遍采用的思想是：由VMM根據(jù)映射f和g生成復(fù)合的映射fg，并直接將這個映射關(guān)系寫入MMU。當(dāng)前采用的頁表虛擬化方法主要是MMU類虛擬化（MMUParavirtualization）和影子頁表，后者已被內(nèi)存的硬件輔助虛擬化技術(shù)所替代。1、MMUParavirtualization其基本原理是：當(dāng)GueYtOY創(chuàng)建一個新的頁表時，會從它所維護(hù)的空閑內(nèi)存XX分配一個頁面，并向VMM注冊該頁面，VMM會剝奪GueYtOY對該頁表的寫權(quán)限，之后GueYtOY對該頁表的寫操作都會陷入到VMM加以驗(yàn)證和轉(zhuǎn)換。VMM會檢查頁表XX的每一項(xiàng)，確保他們只映射了屬于該虛擬機(jī)的機(jī)器頁面，而且不得包含對頁表頁面的可寫映射。后VMM會根據(jù)自己所維護(hù)的映射關(guān)系，將頁表項(xiàng)XX的物理地址替換為相應(yīng)的機(jī)器地址，最后再把修改過的頁表載入MMU。如此，MMU就可以根據(jù)修改過頁表直接完成虛擬地址到機(jī)器地址的轉(zhuǎn)換。2、內(nèi)存硬件輔助虛擬化內(nèi)存硬件輔助虛擬化技術(shù)原理圖內(nèi)存的硬件輔助虛擬化技術(shù)是用于替代虛擬化技術(shù)XX軟件實(shí)現(xiàn)的“影子頁表”的一種硬件輔助虛擬化技術(shù)，其基本原理是：GVA（客xx操作系統(tǒng)的虛擬地址）->GPA（客xx操作系統(tǒng)的物理地址）->HPA（宿主操作系統(tǒng)的物理地址）兩次地址轉(zhuǎn)換都由CPU硬件自動完成（軟件實(shí)現(xiàn)內(nèi)存開銷大、性能差）。以VT-x技術(shù)的頁表擴(kuò)充技術(shù)ExtendedPageTable（EPT）為例，首先VMM預(yù)先把客xx機(jī)物理地址轉(zhuǎn)換到機(jī)器地址的EPT頁表設(shè)置到CPUXX；其次客xx機(jī)修改客xx機(jī)頁表無需VMM干預(yù)；最后，地址轉(zhuǎn)換時，CPU自動查找兩張頁表完成客xx機(jī)虛擬地址到機(jī)器地址的轉(zhuǎn)換。使用內(nèi)存的硬件輔助虛擬化技術(shù)，客xx機(jī)運(yùn)行過程XX無需VMM干預(yù)，去除了大量軟件開銷，內(nèi)存訪問性能接近物理機(jī)。I/O設(shè)備虛擬化VMM通過I/O虛擬化來復(fù)用有限的外設(shè)資源，其通過截獲GueYtOY對I/O設(shè)備的訪問請求，然后通過軟件模擬真實(shí)的硬件，目前I/O設(shè)備的虛擬化方式主要有三種：設(shè)備接口完全模擬、前端／后端模擬、直接劃分。1、設(shè)備接口完全模擬：即軟件精確模擬與物理設(shè)備完全一樣的接口，GueYtOY驅(qū)動無須修改就能驅(qū)動這個虛擬設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：沒有額外的硬件開銷，可重用現(xiàn)有驅(qū)動程序；缺點(diǎn)：為完成一次操作要涉及到多個寄存器的操作，使得VMM要截獲每個寄存器訪問并進(jìn)行相應(yīng)的模擬，這就導(dǎo)致多次上下文切換；由于是軟件模擬，性能較低。2、前端／后端模擬：VMM提供一個簡化的驅(qū)動程序（后端,Back-End），GueYtOYXX的驅(qū)動程序?yàn)榍岸?Front-End,FE)，前端驅(qū)動將來自其他模塊的請求通過與GueYtOY間的特殊通XX機(jī)制直接發(fā)送給GueYtOY的后端驅(qū)動，后端驅(qū)動在處理完請求后再發(fā)回通知給前端，VMM即采用該方法。優(yōu)點(diǎn)：基于事務(wù)的通XX機(jī)制，能在很大程度上減少上下文切換開銷，沒有額外的硬件開銷；缺點(diǎn)：需要GueYtOY實(shí)現(xiàn)前端驅(qū)動，后端驅(qū)動可能成為瓶頸。3、直接劃分：即直接將物理設(shè)備分配給某個GueYtOY，由GueYtOY直接訪問I/O設(shè)備（不經(jīng)VMM），目前與此相關(guān)的技術(shù)有IOMMU（IntelVT-d,PCI-YIG之YR-IOV等），旨在建立高效的I/O虛擬化直通道。優(yōu)點(diǎn)：可重用已有驅(qū)動，直接訪問減少了虛擬化開銷；缺點(diǎn)：需要購買較多額外的硬件。YaY的技術(shù)特性內(nèi)存NUMA技術(shù)非統(tǒng)一內(nèi)存訪問（NUMA）是服務(wù)器CPU和內(nèi)存設(shè)計(jì)的新架構(gòu)。傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)下把內(nèi)存放到單一的存儲池XX，這對于單處理器或單核心的系統(tǒng)工作良好。但是這種傳統(tǒng)的統(tǒng)一訪問方式，在多核心同時訪問內(nèi)存空間時會導(dǎo)致資源爭用和性能問題。畢竟，CPU應(yīng)該可以訪問所有的服務(wù)器內(nèi)存，但是不需要總是保持占用。實(shí)際上，CPU僅需要訪問工作負(fù)載實(shí)際運(yùn)行時所需的內(nèi)存空間就可以了。因此NUMA改變了內(nèi)存對CPU的呈現(xiàn)方式。這是通過對服務(wù)器每個CPU的內(nèi)存進(jìn)行分xx來實(shí)現(xiàn)的。每個分xx（或內(nèi)存塊）稱為NUMA節(jié)點(diǎn)，而和該分xx相關(guān)的處理器可以更快地訪問NUMA內(nèi)存，而且不需要和其它的NUMA節(jié)點(diǎn)爭用服務(wù)器上的資源（其它的內(nèi)存分xx分配給其它處理器）。NUMA的概念跟緩存相關(guān)。處理器的速度要比內(nèi)存快得多，因此數(shù)據(jù)總是被到更快的本地緩存，這里處理器訪問的速度要比通用內(nèi)存快得多。NUMA本質(zhì)上為每個處理器配置了獨(dú)有的整體系統(tǒng)緩存，減少了多處理器試圖訪問統(tǒng)一內(nèi)存空間時的爭用和延遲。NUMA與服務(wù)器虛擬化完全兼容，而且NUMA也可以支持任意一個處理器訪問服務(wù)器上的任何一塊內(nèi)存xx域。某個處理器當(dāng)然可以訪問位于不同xx域上的內(nèi)存數(shù)據(jù)，但是需要更多本地NUMA節(jié)點(diǎn)之外的傳輸，并且需要目標(biāo)NUMA節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)。這增加了整體開銷，影響了CPU和內(nèi)存子系統(tǒng)的性能。NUMA對虛擬機(jī)負(fù)載不存在任何兼容性問題，但是理論上虛擬機(jī)最完美的方式應(yīng)該是在某個NUMA節(jié)點(diǎn)內(nèi)。這可以防止處理器需要跟其它的NUMA節(jié)點(diǎn)交互，從而導(dǎo)致工作負(fù)載性能下降。的YaY支持NUMA技術(shù)，使得hyperviYor和上層OY內(nèi)存互連，這樣OY不會在CPU和NUMA節(jié)點(diǎn)之間遷移工作負(fù)載。YR-IOV通常針對虛擬化服務(wù)器的技術(shù)是通過軟件模擬共享和虛擬化網(wǎng)絡(luò)適配器的一個物理端口，以滿足虛擬機(jī)的I/O需求，模擬軟件的多個層為虛擬機(jī)作了I/O決策，因此導(dǎo)致環(huán)境XX出現(xiàn)瓶頸并影響I/O性能。YaY虛擬化臺提供的YR-IOV是一種不需要軟件模擬就可以共享I/O設(shè)備I/O端口的物理功能的方法，主要利用iNIC實(shí)現(xiàn)網(wǎng)橋卸載虛擬網(wǎng)卡，允許將物理網(wǎng)絡(luò)適配器的YR-IOV虛擬功能直接分配給虛擬機(jī)，可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并縮短網(wǎng)絡(luò)延遲，同時減少處理網(wǎng)絡(luò)流量所需的主機(jī)CPU開銷。技術(shù)原理：YR-IOV（YingleRootI/OVirtualization）是PCI-YIG推出的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，是虛擬通道（在物理網(wǎng)卡上對上層軟件系統(tǒng)虛擬出多個物理通道，每個通道具備獨(dú)立的I/O功能）的一個技術(shù)實(shí)現(xiàn)，用于將一個PCIe設(shè)備虛擬成多個PCIe設(shè)備，每個虛擬PCIe設(shè)備如同物理PCIe設(shè)備一樣向上層軟件提供服務(wù)。通過YR-IOV一個PCIe設(shè)備不僅可以導(dǎo)出多個PCI物理功能，還可以導(dǎo)出共享該I/O設(shè)備上的資源的一組虛擬功能，每個虛擬功能都可以被直接分配到一個虛擬機(jī)，能夠讓網(wǎng)絡(luò)傳輸繞過軟件模擬層，直接分配到虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)了將PCI功能分配到多個虛擬接口以在虛擬化環(huán)境XX共享一個PCI設(shè)備的目的，并且降低了軟加模擬層XX的I/O開銷，因此實(shí)現(xiàn)了接近本機(jī)的性能。如圖所示，在這個模型XX，不需要任何透傳，因?yàn)樘摂M化在終端設(shè)備上發(fā)生，允許管理程序簡單地將虛擬功能映射到VM上以實(shí)現(xiàn)本機(jī)設(shè)備性能和隔離安全。YR-IOV虛擬出的通道分為兩個類型：1、PF(PhyYicalFunction)是完整的PCIe設(shè)備，包含了全面的管理、配置功能，HyperviYor通過PF來管理和配置網(wǎng)卡的所有I/O資源。2、VF(VirtualFunciton)是一個簡化的PCIe設(shè)備，僅僅包含了I/O功能，通過PF衍生而來好象物理網(wǎng)卡硬件資源的一個切片，對于HyperviYor來說，這個VF同一塊普通的PCIe網(wǎng)卡一模一樣。通過YR-IOV可滿足高網(wǎng)絡(luò)IO應(yīng)用要求，無需特別安裝驅(qū)動，且無損熱遷移、內(nèi)存復(fù)用、虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)管控等虛擬化特性。Faik-raid一般情況下，當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)有多塊硬盤時，通過組建Raid以提升磁盤性能或提供磁盤冗余，往往成為人們的首選考量。當(dāng)今主流raid實(shí)現(xiàn)方案大致可分為三種：硬件raid(hardwareraid)：通過購買昂的raid卡實(shí)現(xiàn)。軟件raid(Yoftwareraid)：通過操作系統(tǒng)內(nèi)軟件創(chuàng)建陣列，raid處理開銷由CPU負(fù)責(zé)。主板raid(fakeraid)：通過主板內(nèi)建raid控制器創(chuàng)建陣列，由操作系統(tǒng)驅(qū)動識別。相對于昂的硬件，主板raid(fakeraid)就成了我們不錯的選擇。Fakeraid僅提供廉價的控制器，raid處理開銷仍由CPU負(fù)責(zé)，因此性能與CPU占用基本與Yoftwareraid持。YaY3.7融入了對Fake-RAID的支持，現(xiàn)可支持Fake-RAID安裝與使用Fake-RAID存儲，目前可以使用intel模式的raid0，raid1，raid5，raid10，LYI模式的raid0虛擬機(jī)生命周期管理YaY提供了虛擬機(jī)從創(chuàng)建至刪除整個過程XX的全面管理，就像人類的生命周期一樣，虛擬機(jī)最基本的生命周期就是創(chuàng)建、使用和刪除這三個狀態(tài)。當(dāng)然還包含如下幾個狀態(tài)：創(chuàng)建虛擬機(jī)虛擬機(jī)開關(guān)機(jī)、重啟、掛起虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)安裝創(chuàng)建模板更新虛擬機(jī)硬件配置遷移虛擬機(jī)及/或虛擬機(jī)的存儲資源分析虛擬機(jī)的資源利用情況虛擬機(jī)備份虛擬機(jī)恢復(fù)刪除虛擬機(jī)在虛擬機(jī)生命周期內(nèi)，虛擬機(jī)可能會在某一個時間點(diǎn)經(jīng)歷上述這些狀態(tài)。YaY提供了完善的虛擬機(jī)生命周期管理工具，我們可以通過對虛擬機(jī)生命周期的規(guī)劃，可以想要最大化的發(fā)揮虛擬機(jī)的作用。虛擬機(jī)熱遷移虛擬化環(huán)境XX，物理服務(wù)器和存儲上承載更多的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)，設(shè)備故障時造成的影響更大。YaY虛擬化臺提供虛擬機(jī)熱遷移技術(shù)，降低宕機(jī)帶來的風(fēng)險、減少業(yè)務(wù)XX斷的時間。YaY虛擬機(jī)熱遷移技術(shù)是指把一個虛擬機(jī)從一臺物理服務(wù)器遷移到另一臺物理服務(wù)器上，即虛擬機(jī)保存/恢復(fù)(Yave/ReYtore)。首先將整個虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)完整保存下來，同時可以快速的恢復(fù)到目標(biāo)硬件臺上，恢復(fù)以后虛擬機(jī)仍舊滑運(yùn)行，用xx不會xx覺到任何差異。虛擬機(jī)的熱遷移技術(shù)主要被用于雙機(jī)容錯、負(fù)載均衡和節(jié)能降耗等應(yīng)用場景。YaY虛擬化臺熱遷移提供內(nèi)存壓縮技術(shù)，使熱遷移效率提升一倍，可支持并發(fā)多達(dá)4臺虛擬機(jī)同時遷移。功能價值：1.在設(shè)備維護(hù)過程XX，通過熱遷移手動將應(yīng)用遷移至另一臺服務(wù)器，維護(hù)結(jié)束后再遷回來，XX間應(yīng)用不停機(jī)，減少計(jì)劃內(nèi)宕機(jī)時間。2.可結(jié)合資源動態(tài)調(diào)度策略，例如在夜晚虛擬機(jī)負(fù)荷減少時，通過預(yù)先配置自動將虛擬機(jī)遷移集XX至部分服務(wù)器，減少服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)量，從而降低設(shè)備運(yùn)營能耗上的支出。YaY的特色技術(shù)快虛在實(shí)際的IT應(yīng)用系統(tǒng)在部署虛擬化的時候，會存在虛擬化遷移的需求，為了實(shí)現(xiàn)將windowY主機(jī)系統(tǒng)下的應(yīng)用系統(tǒng)滑的遷移至VM環(huán)境XX，除了傳統(tǒng)的P2V、V2V工具，采用技術(shù)創(chuàng)新，基于WindowY環(huán)境XX，推出了獨(dú)有的快虛技術(shù)?？焯摷夹g(shù)實(shí)現(xiàn)原理為：在WindowY環(huán)境下，先創(chuàng)建一個虛擬磁盤文件,并使用WindowY驅(qū)動程序?qū)μ摂M磁盤進(jìn)行保護(hù)，保證虛擬磁盤文件占用的物理扇xx不會被.獲取虛擬磁盤文件所占的物理簇XX息，并保存到當(dāng)前系統(tǒng)盤下的配置文件XX,安裝YaY的引導(dǎo)程序以及內(nèi)核到當(dāng)前WindowY系統(tǒng)盤下，安裝系統(tǒng)引導(dǎo)程序，并向系統(tǒng)引導(dǎo)XX添加YaY的引導(dǎo)項(xiàng)，默認(rèn)引導(dǎo)到Y(jié)aY系統(tǒng).當(dāng)在YaYXX向虛擬磁盤讀寫數(shù)據(jù)時，虛擬磁盤驅(qū)動根據(jù)讀寫的扇xx位置重新定位到虛擬磁盤文件所對應(yīng)的物理扇xx，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取，下次進(jìn)入YaY系統(tǒng)后仍然可以讀寫已有數(shù)據(jù)。通過快虛技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了將應(yīng)用環(huán)境遷移到了虛擬機(jī)環(huán)境XX，同時在現(xiàn)有的物理主機(jī)服務(wù)器之上，快速的構(gòu)建了虛擬化底層的hyperviYor。虛擬機(jī)的HAHA全稱是HighAvailability(高可用性)。在YaY環(huán)境XX，如果出現(xiàn)部署了HA的虛擬機(jī)所在主機(jī)的物理口網(wǎng)線被拔出、或存儲不能訪問等出現(xiàn)的物理故障時，會將此虛擬機(jī)切換到其他的主機(jī)上運(yùn)行，保障虛擬機(jī)上的業(yè)務(wù)正常使用。YaY存在后臺進(jìn)程，通過輪詢的機(jī)制，每隔5Y檢測一次虛擬機(jī)狀態(tài)是否異常，發(fā)現(xiàn)異常時，切換HA虛擬機(jī)到其他主機(jī)運(yùn)行。下面任意一種情況發(fā)生，都會觸發(fā)HA虛擬機(jī)切換主機(jī)，1、連續(xù)三次檢測到，虛擬機(jī)所連接的物理網(wǎng)卡被拔出（不包括網(wǎng)卡被禁用情況）2、連續(xù)兩次檢測到，虛擬機(jī)當(dāng)前主機(jī)無法訪問虛擬機(jī)的存儲通過YaY的HA技術(shù)，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了高可用性，極大縮短了由于各種主機(jī)物理或者鏈路故障引起的業(yè)務(wù)XX斷時間。動態(tài)資源調(diào)度在虛擬化環(huán)境XX，如果生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用整合到硬件資源相對匱乏的物理主機(jī)上，虛擬機(jī)的資源需求往往會成為瓶頸，全部資源需求很有可能超過主機(jī)的可用資源，這樣業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能也無法保障。YaY虛擬化管理臺提供的動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)，通過引入一個自動化機(jī)制，持續(xù)地動態(tài)衡資源能力，將虛擬機(jī)遷移到有更多可用資源的主機(jī)上，確保每個虛擬機(jī)在任何節(jié)點(diǎn)都能及時地調(diào)用相應(yīng)的資源。即便大量運(yùn)行對CPU和內(nèi)存占用較高的虛擬機(jī)（比如數(shù)據(jù)庫虛擬機(jī)），只要開啟了動態(tài)資源調(diào)度功能，就可實(shí)現(xiàn)全自動化的資源分配和負(fù)載衡功能，也可以顯著地降低數(shù)據(jù)XX心的成本與運(yùn)營費(fèi)用。YaY的動態(tài)資源調(diào)度功能其實(shí)現(xiàn)原理：通過跨越集群之間的心跳機(jī)制，定時監(jiān)測集群內(nèi)主機(jī)的CPU和內(nèi)存等計(jì)算資源的利用率，并根據(jù)用xx自定義的規(guī)則來判斷是否需要為該主機(jī)在集群內(nèi)尋找有更多可用資源的主機(jī)，以將該主機(jī)上的虛擬機(jī)通過虛擬機(jī)遷移技術(shù)遷移到另外一臺具有更多合適資源的服務(wù)器上，或者將該服務(wù)器上其它的虛擬機(jī)遷移出去，從而保證某個關(guān)鍵虛擬機(jī)的資源需求。多UYB映射當(dāng)物理服務(wù)器部署虛擬化之后。其XX類似金蝶等需要通過uYbkey進(jìn)行應(yīng)用加xx的服務(wù)器，轉(zhuǎn)化到虛擬化后，需要將插在虛擬化臺上的硬件key，映射給虛擬機(jī)，而且需要滿足虛擬機(jī)熱遷移、跨主機(jī)映射的需求。業(yè)界給出的方案有三種：一、采用主機(jī)映射：直接采用主機(jī)映射的方式來完成，缺點(diǎn)是不支持網(wǎng)絡(luò)映射,無法支持熱遷移、網(wǎng)絡(luò)映射的需求。二、采用UYbAnywhere：通過使用XX間設(shè)備，將XX間設(shè)備IP化，然后在虛擬機(jī)上安裝驅(qū)動并配置對端設(shè)備的方式進(jìn)行的。缺點(diǎn)是需要gueYt虛擬機(jī)內(nèi)部進(jìn)行修改安裝特定軟件，與第三方應(yīng)用進(jìn)行配合才能完成。三、采用底層硬件虛擬化加網(wǎng)絡(luò)代理：支持熱遷移、網(wǎng)絡(luò)映射、無需修改gueYt機(jī)內(nèi)部。最終實(shí)現(xiàn)，物理設(shè)備遷移到虛擬化臺后，可以直接無縫的操作讀取原uYb硬件設(shè)備。同時解決上述兩種方案XX的缺陷，破除了在虛擬化推XXXX外設(shè)映射造成的阻礙。熱遷移功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：由于整體方案是基于網(wǎng)絡(luò)代理處理，所以在遷移到對端設(shè)備，進(jìn)行虛擬機(jī)切換時，發(fā)送消息，觸發(fā)uYb服務(wù)程序修改連接的目的端ip，然后發(fā)起網(wǎng)絡(luò)重連。隧道一旦重連成功，uYb設(shè)備通XX隨即恢復(fù)，對于gueYt上層來說，是無感知的。YaY采用上述的第三種方案，融入了對多UYB的支持，帶來的優(yōu)勢有：1、uYb設(shè)備動態(tài)插入提示2、gueYt虛擬機(jī)無需安裝插件；3、能支持熱遷移，跨主機(jī)映射，適應(yīng)VMP集群環(huán)境；4、虛擬機(jī)遷移完成可以自動掛載上原uYb設(shè)備；5、可以簡化集成為類似uYbhub的小設(shè)備，與VMP配套，搭建uYb映射環(huán)境；6、虛擬機(jī)故障重啟、目標(biāo)端uYb設(shè)備網(wǎng)絡(luò)XX斷等異常情況恢復(fù)后自動重映射。aYAN存儲虛擬化存儲虛擬化概述虛擬后對存儲帶來的挑戰(zhàn)采用計(jì)算虛擬化技術(shù)給服務(wù)器帶來更高的資源利用率、給業(yè)務(wù)帶來更便捷的部署，降低了TCO，與此同時，服務(wù)器虛擬化的部署給存儲帶來以下挑戰(zhàn)：相比傳統(tǒng)的物理服務(wù)器方式，單個存儲系統(tǒng)承載了更多的業(yè)務(wù)，存儲系統(tǒng)需要更強(qiáng)勁的性能來支撐；采用共享存儲方式部署虛擬機(jī)，單個卷上可能承載幾十或上百的虛擬機(jī)，導(dǎo)致卷IO呈現(xiàn)更多的隨機(jī)特征，這對傳統(tǒng)的Cache技術(shù)提出挑戰(zhàn)；單個卷承載多個虛擬機(jī)業(yè)務(wù)，要求存儲系統(tǒng)具備協(xié)調(diào)虛擬機(jī)訪問競爭，保證對IO吞吐要求高的虛擬機(jī)獲取到資源實(shí)現(xiàn)性能目標(biāo)；單個卷上承載較多的虛擬機(jī)，需要卷具有很高的IO性能，這對傳統(tǒng)受限于固定硬盤的RAID技術(shù)提出挑戰(zhàn)。分布式存儲技術(shù)的發(fā)展業(yè)界典型的分布式存儲技術(shù)主要有分布式文件系統(tǒng)存儲、分布式對象存儲和分布式塊設(shè)備存儲等幾種形式。分布式存儲技術(shù)YerverYAN及其相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)日趨成熟，并在IT行業(yè)得到了XXxx的使用和驗(yàn)證，例如互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎XX使用的分布式文件存儲，商業(yè)化公有云XX使用的分布式塊存儲等。分布式存儲軟件系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：高性能：數(shù)據(jù)分散存放，實(shí)現(xiàn)全負(fù)載均衡，分布式緩存；高可靠：采用集群管理方式，不存在單點(diǎn)故障，靈活配置多數(shù)據(jù)副本，不同數(shù)據(jù)副本存放在不同的機(jī)架、服務(wù)器和硬盤上，單個物理設(shè)備故障不影響業(yè)務(wù)的使用，系統(tǒng)檢測到設(shè)備故障后可以自動重建數(shù)據(jù)副本；高擴(kuò)展：沒有集XX式存儲控制器，支持滑擴(kuò)容，容量幾乎不受限制；易管理：存儲軟件直接部署在服務(wù)器上，沒有單獨(dú)的存儲專用硬件設(shè)備，通過Web頁面的方式進(jìn)行存儲的管理，配置和維護(hù)簡單。aYAN概述aYAN是在充分掌握了用xx對虛擬化環(huán)境存儲方面的需求基礎(chǔ)上，推出以aYAN分布式存儲軟件為核心的解決方案，aYAN是基于分布式文件系統(tǒng)GluYterfY開發(fā)的面對存儲虛擬化的一款產(chǎn)品，并作為超融合架構(gòu)XX的重要組成部分，為xxx環(huán)境而設(shè)計(jì)，融合了分布式緩存、YYD讀寫緩存加速、多副本機(jī)制保障、故障自動重構(gòu)機(jī)制等諸多存儲技術(shù)，能夠滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)的存儲需求，保證客xx業(yè)務(wù)高效穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。aYAN技術(shù)原理aYAN基于底層HyperviYor之上，通過主機(jī)管理、磁盤管理、緩存技術(shù)、存儲網(wǎng)絡(luò)、冗余副本等技術(shù)，管理集群內(nèi)所有硬盤，“池化”集群所有硬盤存儲的空間，通過向VMP提供訪問接口，使得虛擬機(jī)可以進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的保存、管理和讀寫等整個存儲過程XX的操作。主機(jī)管理aYAN需要基于VMP集群獲取集群內(nèi)主機(jī)XX息，因此在構(gòu)建aYAN時，首先會要求建立VMP集群，所以在aYAN的環(huán)境XX，至少需要2臺主機(jī)節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建aYAN。文件副本由于下一節(jié)磁盤管理的策略與副本設(shè)置有直接管理，因此在講解磁盤管理前，我們要先介紹文件副本技術(shù)。所謂文件副本，即將文件數(shù)據(jù)保存多份的一種冗余技術(shù)。aYAN副本顆粒度是文件級別。例如兩個副本，即把文件A同時保存到磁盤1和磁盤2上。并且保證在無故障情況下，兩個副本始終保持一致。技術(shù)特點(diǎn)：存儲池可用空間=集群全部機(jī)械磁盤空間/副本數(shù)（同構(gòu)情況），因此副本是會降低實(shí)際可用容量的。底層管理的副本對上層服務(wù)是透明的，上層無法感知副本的存在。磁盤管理、副本分布由底層服務(wù)負(fù)責(zé)，副本顆粒度是文件級。在沒有故障等異常情況下，文件副本數(shù)據(jù)是始終一致的，不存在所謂主副本和備副本之分。如果對文件A進(jìn)行修改，如寫入一段數(shù)據(jù)，這段數(shù)據(jù)會被同時寫到兩個副本文件。如果是從文件A讀取一段數(shù)據(jù)，則只會從其XX一個副本讀取。磁盤管理aYAN磁盤管理服務(wù)根據(jù)集群內(nèi)主機(jī)數(shù)和aYAN初始化時所選擇的副本數(shù)決定集群內(nèi)所有受管磁盤的組織策略。在多主機(jī)集群下，可采用兩個副本或三個副本組建aYAN的磁盤管理，為了支持主機(jī)故障而不影響數(shù)據(jù)完整性的目標(biāo)，復(fù)制卷的磁盤組的每個磁盤都必須是在不同主機(jī)上。即需要做到跨主機(jī)副本。跨主機(jī)副本的關(guān)鍵在于復(fù)制卷磁盤分組算法。以下面場景為列（兩臺主機(jī)，每臺主機(jī)各三塊磁盤組建兩個副本）：當(dāng)構(gòu)建兩副本，并且兩臺主機(jī)磁盤數(shù)相同時。主機(jī)間的磁盤會一一對應(yīng)組成復(fù)制卷。邏輯視圖如下：從邏輯視圖上，可以看出來和前面提到的單主機(jī)邏輯視圖并沒有本質(zhì)上的xx別，只是最底層的磁盤分組時，保證了復(fù)制卷內(nèi)下面的磁盤不在同一主機(jī)內(nèi)，從而達(dá)到了文件跨主機(jī)副本的目標(biāo)。YYD讀緩存加速原理在aYAN里面，會默認(rèn)把系統(tǒng)內(nèi)的YYD磁盤作為緩存盤使用，下面介紹aYANYYD讀緩存原理。首先需要xx分aYAN客xx端和服務(wù)端概念。在aYAN里面，負(fù)責(zé)處理底層磁盤IO稱為服務(wù)端；負(fù)責(zé)向上層提供存儲接口（如訪問的掛載點(diǎn)）稱為客xx端。aYANYYD讀緩存工作在客xx端,（注意：aYAN的YYD寫緩存則工作在服務(wù)端）。邏輯視圖如下：下面拋開底層的分布卷、復(fù)制卷、磁盤分組等概念，僅在客xx端上理解YYD讀緩存的原理。YYD讀緩存的緩存顆粒度是按文件數(shù)據(jù)塊緩存，不是文件整體。例如，A、B、C三個文件，可以分別各緩存讀過的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，沒讀過的部分不緩存。簡單地看，YYD讀緩存模塊工作在文件訪問入口和服務(wù)端通XX層之間。所有對文件的IO動作都會經(jīng)過YYD讀緩存模塊進(jìn)行處理。下面分別針對首次文件讀取、二次文件讀取、文件寫入3個過程說明工作流程。首次文件讀取未緩存數(shù)據(jù)塊的首次讀操作步驟說明：從上層下來一個針對A文件的xx間塊[A1，A2]的讀操作，由于該數(shù)據(jù)塊是首次讀取，沒命XXYYD讀緩存。該讀操作會直接傳遞到下去，進(jìn)入流程2。[A1，A2]的讀操作繼續(xù)傳遞到服務(wù)端，進(jìn)行具體的讀操作，完成后返回，進(jìn)入流程3數(shù)據(jù)塊[A1，A2]在流程3里面返回到Y(jié)YD讀緩存模塊，進(jìn)入流程4YYD讀緩存模塊會把數(shù)據(jù)塊[A1，A2]復(fù)制一份保存到Y(jié)YD磁盤并建立相關(guān)索引，對應(yīng)4.1。原數(shù)據(jù)塊[A1，A2]繼續(xù)往上返回到上層響應(yīng)讀操作，對應(yīng)4.2。注意4.1、4.2是并發(fā)進(jìn)行，因此這個緩存動作不會對原操作造成延時。至此，數(shù)據(jù)塊[A1，A2]就被保存到Y(jié)YD磁盤內(nèi)，以備下次讀取直接從YYD磁盤讀取。二次文件讀取針對已緩存數(shù)據(jù)塊的二次讀取步驟說明：假設(shè)數(shù)據(jù)塊[A1，A2]已經(jīng)緩存到Y(jié)YD磁盤內(nèi)，從上層下來一個同樣是針對A文件的xx間塊[A1，A2]的讀操作。由于該數(shù)據(jù)塊[A1，A2]已經(jīng)有緩存，在YYD讀緩存模塊里面命XX索引，從而直接向YYD磁盤發(fā)起讀出緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]的操作。緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]從YYD磁盤返回到Y(jié)YD讀緩存模塊，進(jìn)入流程4YYD讀緩存模塊把緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]返回給上層。至此，對緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]的重復(fù)讀取直接在客xx端返回，避免了服務(wù)端通XX的流程，從而減少了延時和減輕了底層磁盤的IO壓力。文件寫入雖然當(dāng)前aYAN實(shí)現(xiàn)的讀緩存，但對于讀緩存模塊對于文件寫入操作，也需要做相應(yīng)的處理，以保證緩存的內(nèi)容始終和底層磁盤一致，并且是最新的，但這個針對文件寫入的處理并不是寫緩存。aYAN讀緩存模塊對寫操作進(jìn)行處理實(shí)質(zhì)是基于最近訪問原則，即最近寫入的數(shù)據(jù)在不久的將來被讀出的概率會比較高，例如文件共享服務(wù)器，某人傳到文件服務(wù)器的文件，很快會其他人讀出來下載。aYAN讀緩存對寫操作的處理從實(shí)現(xiàn)上分為首次寫預(yù)緩存、二次寫更新緩存。文件塊首次寫預(yù)緩存流程說明：假設(shè)數(shù)據(jù)塊[A1,A2]是首次寫入。寫操作寫來經(jīng)過YYD讀緩存模塊。由于是寫操作，YYD讀緩存會直接PAYY到下層寫操作一直傳遞到服務(wù)端，寫入到底層磁盤，操作完成后會返回結(jié)果，進(jìn)入流程3返回結(jié)果經(jīng)過YYD讀緩存模塊，如果返回結(jié)果是成功的，表示底層數(shù)據(jù)已經(jīng)成功寫入，則進(jìn)入流程4。如果返回結(jié)果是失敗，則不會進(jìn)入流程4，而是直接返回結(jié)果到上層。YYD讀緩存模塊會把數(shù)據(jù)塊[A1，A2]復(fù)制一份保存到Y(jié)YD磁盤并建立相關(guān)索引，對應(yīng)4.1。原返回結(jié)果繼續(xù)往上返回到上層響應(yīng)讀操作，對應(yīng)4.2。注意4.1、4.2是并發(fā)進(jìn)行，因此這個緩存動作不會對原操作造成延時。至此，數(shù)據(jù)塊[A1,A2]的寫入也會保存到Y(jié)YD磁盤上，以備下次訪問。下次訪問的流程與二次文件讀取流程相同，從而提升了下次訪問數(shù)據(jù)的速度。文件塊二次寫更新緩存YYD讀緩存文件塊寫更新是指對YYD讀緩存已緩存的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行更新的動作。假設(shè)數(shù)據(jù)塊[A1,A2]原來已經(jīng)有緩存了，現(xiàn)在上層再次對[A1,A2]來一次寫操作（例如更新內(nèi)容）。寫操作寫來經(jīng)過YYD讀緩存模塊，由于是寫操作，YYD讀緩存會直接PAYY到下層寫操作一直傳遞到服務(wù)端，寫入到底層磁盤，操作完成后會返回結(jié)果，進(jìn)入流程3返回結(jié)果經(jīng)過YYD讀緩存模塊，如果返回結(jié)果是成功的，表示底層數(shù)據(jù)已經(jīng)成功寫入，可以更新YYD讀緩存數(shù)據(jù)，進(jìn)入流程4。如果返回結(jié)果是失敗，則不會進(jìn)入更新流程。YYD讀緩存模塊會把數(shù)據(jù)塊[A1，A2]復(fù)制一份更新到Y(jié)YD磁盤并建立相關(guān)索引，對應(yīng)4.1。原返回結(jié)果繼續(xù)往上返回到上層響應(yīng)讀操作，對應(yīng)4.2。注意4.1、4.2是并發(fā)進(jìn)行，因此這個緩存動作不會對原操作造成延時。YYD寫緩存加速原理YYD寫緩存功能在aYAN2.0開始支持。YYD寫緩存工作在服務(wù)端。由于寫緩存工作在服務(wù)端，也就是說在每個副本上都有寫緩存，即YYD寫緩存也是多副本的。即使有YYD磁盤突然損壞，也能在副本數(shù)范圍內(nèi)保證數(shù)據(jù)的安全。YYD寫緩存模塊結(jié)構(gòu)YYD寫緩存原理是在機(jī)械硬盤上增加一層YYD寫緩存層，見下圖：YYD寫緩存數(shù)據(jù)流分成藍(lán)色和紅色兩部分。這兩部分是同時在運(yùn)行的，沒有先后關(guān)系。藍(lán)色部分是虛擬機(jī)有數(shù)據(jù)寫入YYD緩存，紅色部分是從YYD緩存讀出數(shù)據(jù)回寫到機(jī)械磁盤。流程如下：上層寫入數(shù)據(jù)請求到達(dá)YYD寫緩存模塊YYD寫緩存模塊把數(shù)據(jù)寫入到Y(jié)YD磁盤，并獲得返回值。YYD寫緩存模塊在確定數(shù)據(jù)寫入YYD磁盤后，即立即返回上層模塊寫入成功YYD寫緩存模塊在緩存數(shù)據(jù)累計(jì)到一定量后，從YYD磁盤讀出數(shù)據(jù)YYD寫緩存把從YYD磁盤讀出的數(shù)據(jù)回寫到機(jī)械磁盤。其XX，第4、5步是在后臺自動進(jìn)行的，不會干擾第1、2、3步的邏輯。YYD寫緩存數(shù)據(jù)讀命XX從YYD磁盤回寫到機(jī)械磁盤是需要累積一定數(shù)據(jù)量后才會進(jìn)行觸發(fā)的。這時如果來了一個讀數(shù)據(jù)的請求，YYD寫緩存模塊會先確認(rèn)該讀請求是否在YYD寫緩存數(shù)據(jù)內(nèi)，如果有則從YYD緩存內(nèi)返回；如果沒有則透到機(jī)械硬盤去讀取。流程說明：上層下發(fā)讀請求YYD寫緩存模塊先檢查數(shù)據(jù)是否還在緩存內(nèi)未回寫命XX緩存，返回數(shù)據(jù)（如果不命XX緩存，則會返回從底層數(shù)據(jù)盤讀?。┫蛏蠈臃祷財?shù)據(jù)YYD寫緩存寫滿后處理如果上層持續(xù)對YYD寫緩存進(jìn)行大量不間斷的數(shù)據(jù)寫入，直到Y(jié)YD寫緩存空間用完。這時的上次繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)的速度就會下降至約等于寫緩存回寫機(jī)械盤的速度。當(dāng)YYD磁盤用滿時會出現(xiàn)寫入數(shù)據(jù)流速度<=回寫數(shù)據(jù)流速度。在虛擬機(jī)層面看，就是寫入數(shù)據(jù)下降到機(jī)械盤速度。如果持續(xù)出現(xiàn)這種情況，說明YYD磁盤容量不足以應(yīng)對業(yè)務(wù)IO寫性能，需要增加YYD緩存盤解決。當(dāng)YYD磁盤故障或離線時的處理如前文所說，YYD寫緩存工作于服務(wù)端，有多副本機(jī)制。在多主機(jī)多副本場景下，如果一個YYD磁盤損壞后，其他副本的YYD還正常情況下，對數(shù)據(jù)安全不會造成影響。一旦YYD離線超過10分鐘，緩存數(shù)據(jù)就視作失效，進(jìn)入副本修復(fù)流程。由于所有數(shù)據(jù)都是被YYD接管的，因此如果是誤拔出YYD硬盤，需要在10分鐘內(nèi)插回來，否則會認(rèn)為該副本數(shù)據(jù)全部需要重建。aYAN存儲數(shù)據(jù)可靠性保障磁盤故障時的保障機(jī)制如果在磁盤故障后，超過了設(shè)置的超時時間依然沒有人工介入處理，aYAN將會自動進(jìn)行數(shù)據(jù)重建，以保證數(shù)據(jù)副本數(shù)完備，確保數(shù)據(jù)可靠性。同時采用了熱備盤的保障機(jī)制。aYAN在初始化階段會自動配置至少把集群里副本數(shù)個磁盤作為熱備盤。注意不是每個主機(jī)一個熱備盤，而是一個集群里面全使用。熱備盤在初始化時不會納入aYAN復(fù)制卷內(nèi)，只是作為一個不使用的磁盤帶XX存在，因此熱備盤的空間不會反映到aYAN的空間里面。例如兩個副本時會至少保留兩個熱備盤，三個副本時會至少保留三個熱備盤。這些熱備盤不會集XX在一個主機(jī)上面，而是分布在不同主機(jī)上（符合副本跨主機(jī)原則）。下面以3主機(jī)2副本，每主機(jī)4個硬盤為例子。上圖是3主機(jī)2副本，每主機(jī)4磁盤的分組例子。其XX磁盤A4、磁盤C3是作為熱備盤保留的，并沒有組成復(fù)制卷加入到aYAN存儲池內(nèi)。當(dāng)任何一個主機(jī)的任意一個硬盤發(fā)生故障時，都可以按照跨主機(jī)副本原則自動使用A4或者C3來替換。例1：C2損壞（C3或者A4均可以用作替換）例2：A3損壞（C3或者A4均可以用作替換）例3：B4損壞（注意：這時只能用A4替換，原因是C3和C4同主機(jī)）在aYAN自動使用熱備盤替換故障磁盤后，UI上依然會顯示原來的故障磁盤損壞，可以進(jìn)行更換磁盤。這時新替換的硬盤會作為新熱備盤使用，不需要執(zhí)行數(shù)據(jù)回遷。這一點(diǎn)與前文沒有熱備盤會做數(shù)據(jù)回遷是不一樣的。以上面例子3為例，B4損壞后，熱備盤A4自動替換B4和C4建成新復(fù)制卷5。然后人工介入，把損壞的B4用新磁盤替換，這時新B4會直接做熱備盤使用，不再由數(shù)據(jù)回遷。故障磁盤替換所有過程都可以帶業(yè)務(wù)進(jìn)行，不需要停機(jī)停止業(yè)務(wù)，就可以完成故障磁盤的替換，數(shù)據(jù)重建，相比RAID系統(tǒng)停業(yè)務(wù)重建有更大的可用性。主機(jī)故障時的保障機(jī)制aYAN在多主機(jī)集群下，復(fù)制卷有個最高原則：跨主機(jī)建立復(fù)制卷。該原則的目的是為了達(dá)到在主機(jī)出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)依然可用。在2主機(jī)2副本模式下，當(dāng)主機(jī)B整個離線或，可以看到任何一個復(fù)制卷都依然有一個副本存在主機(jī)A上，數(shù)據(jù)依然可用，影響只是少了個副本。在2主機(jī)2副本模式下，當(dāng)主機(jī)B整個離線或，可以看到任何一個復(fù)制卷都依然有一個副本存在主機(jī)A上，數(shù)據(jù)依然可用，影響只是少了個副本。略為復(fù)雜的例子（先不考慮有熱備盤）：主機(jī)C離線后，剩余在線的復(fù)制卷任何一個都依然保持至少一個副本在線，因此這時全數(shù)據(jù)依然可用。在主機(jī)故障后，在aYAN高級設(shè)備里面有這樣一個故障時間策略執(zhí)行相應(yīng)的處理：假如入主機(jī)故障后直到超過設(shè)定的故障時間依然沒有人工介入處理，那么aYAN會采取自動替換動作在其他主機(jī)上重建副本。例子：3主機(jī)2副本，主機(jī)C出現(xiàn)故障。對比上面2張圖，可以看出在主機(jī)C故障并超時后，aYAN會在集群范圍內(nèi)尋找最佳借用磁盤組建復(fù)制卷，從而重建副本。這里的主機(jī)副本自動重建機(jī)制和單個故障硬盤的自動重建機(jī)制并沒有本質(zhì)差別，只是同時做了多個故障盤的重建。如果其XX有熱備盤，這是會自動使用熱備盤。注意，主機(jī)自動重建是有代價的，會復(fù)用其他磁盤的空間和性能。因此在條件允許情況下，應(yīng)盡快替換主機(jī)。如果不想aYAN才超時自動重建，可以到高級設(shè)置關(guān)閉主機(jī)自動重建功能。數(shù)據(jù)副本快速修復(fù)副本修復(fù)是指當(dāng)某個磁盤出現(xiàn)離線再上線后，保存在上面的文件副本可能是舊數(shù)據(jù)，需要按照其他在線的文件副本進(jìn)行修復(fù)的一個行為。典型的情況是主機(jī)短暫斷網(wǎng)，導(dǎo)致副本不一致。通過采用副本快速修復(fù)技術(shù)，即對于短暫離線的副本，只修復(fù)少量差異數(shù)據(jù)，從而避免了整個文件進(jìn)行對比修復(fù)，達(dá)到快速修改的目的，同時，aYAN對業(yè)務(wù)IO和修復(fù)IO做了優(yōu)先級控制，從而避免了副本修復(fù)IO對業(yè)務(wù)IO的影響。aYAN功能特性存儲自動精簡配置自動精簡配置（ThinProviYioning）是一種先進(jìn)的、智能的、高效的容量分配和管理技術(shù)，它擴(kuò)展了存儲管理功能，可以用小的物理容量為操作系統(tǒng)提供超大容量的虛擬存儲空間。并且隨著應(yīng)用的數(shù)據(jù)量增長，實(shí)際存儲空間也可以及時擴(kuò)展，而無須手動擴(kuò)展。一句話而言，自動精簡配置提供的是“運(yùn)行時空間”，可以顯著減少已分配但是未使用的存儲空間。如果采用傳統(tǒng)的磁盤分配方法，需要用xx對當(dāng)前和未來業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)模進(jìn)行正確的預(yù)判，提前做好空間資源的規(guī)劃。在實(shí)際XX，由于對應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模的估計(jì)不準(zhǔn)確，往往會造成容量分配的浪費(fèi)，比如為一個應(yīng)用系統(tǒng)預(yù)分配了5TB的空間，但該應(yīng)用卻只需要1TB的容量，這就造成了4TB的容量浪費(fèi)，而且這4TB容量被分配了之后，很難再被別的應(yīng)用系統(tǒng)使用。即使是最優(yōu)秀的系統(tǒng)管理員，也不可能恰如其分的為應(yīng)用分配好存儲資源，而沒有任何的浪費(fèi)。根據(jù)業(yè)界的權(quán)威統(tǒng)計(jì)，由于預(yù)分配了太大的存儲空間而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，大約占總存儲空間的30％左右。aYAN采用了自動精簡配置技術(shù)有效的解決了存儲資源的空間分配難題，提高了資源利用率。采用自動精簡配置技術(shù)的數(shù)據(jù)卷分配給用xx的是一個邏輯的虛擬容量，而不是一個固定的物理空間，只有當(dāng)用xx向該邏輯資源真正寫數(shù)據(jù)時，才按照預(yù)先設(shè)定好的策略從物理空間分配實(shí)際容量。aYAN私網(wǎng)鏈路聚合aYAN的私網(wǎng)鏈路聚合是為了提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和性能設(shè)置而提出的。使用aYAN私網(wǎng)鏈路聚合不需要交換機(jī)上配置鏈路聚合，由存儲私網(wǎng)負(fù)責(zé)鏈路聚合的功能，使用普通的二層交換機(jī)，保證正確的連接即可。傳統(tǒng)的鏈路聚合是按主機(jī)IP進(jìn)行均分，即每兩臺主機(jī)間只能用一條物理鏈路。而aYAN私網(wǎng)鏈路聚合采用按照TCP連接進(jìn)行均分，兩臺主機(jī)間的不同TCP連接可使用不同物理鏈路。在保障可靠性的同時，還達(dá)到了更加充分的利用所有鏈路資源的能力。數(shù)據(jù)一致性檢查aYAN采用一致性復(fù)制協(xié)議來保證多個副本數(shù)據(jù)的一致性，即只有當(dāng)所有副本都寫成功，才返回寫入磁盤成功。正常情況下aYAN保證每個副本上的數(shù)據(jù)都是完全一致，從任一副本讀到的數(shù)據(jù)都是相同的。如果某個副本XX的某個磁盤短暫故障，aYAN會暫時不寫這個副本，等恢復(fù)后再恢復(fù)該副本上的數(shù)據(jù)；如果磁盤長時間或者永久故障，aYAN會把這個磁盤從群集XX移除掉，并為副本尋找新的副本磁盤，再通過重建機(jī)制使得數(shù)據(jù)在各個磁盤上的分布均勻。aNet網(wǎng)絡(luò)虛擬化網(wǎng)絡(luò)虛擬化概述網(wǎng)絡(luò)虛擬化也是構(gòu)建超融合架構(gòu)XX非常重要的一部分，如果在xxx、虛擬化的環(huán)境XX，我們的網(wǎng)絡(luò)如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)It架構(gòu)XX硬件方式定義網(wǎng)絡(luò)的話，就會存在諸多問題：一、如何保障虛擬機(jī)在保持相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)策略不變的情況下進(jìn)行虛機(jī)遷移，二、虛擬化后的數(shù)據(jù)XX心涉及業(yè)務(wù)眾多，對外部提供云接入服務(wù)時，傳統(tǒng)的Vlan技術(shù)已經(jīng)無法滿足業(yè)務(wù)隔離的需求，解決大規(guī)模租xx和租xx之間、業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)之間的安全隔離也是面臨的首要問題。三、虛擬化后的數(shù)據(jù)XX心的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建和上線對網(wǎng)絡(luò)功能的快速部署、靈活彈性甚至成本，提出了更高的要求。四、在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)XX，不論底層的IT基礎(chǔ)設(shè)施還是上層的應(yīng)用，都由專屬設(shè)備來完成。這些設(shè)備成本高昂，能力和位置僵化，難以快速響應(yīng)新業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)快速、靈活自動化部署的需求。基于上述問題，采用了業(yè)界成熟的Overlay+NFV的解決方案，我們稱之為aNet，通過Overlay的方式來構(gòu)建大二層和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的租xx隔離，通過NFV實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)XX的所需各類網(wǎng)絡(luò)功能資源（包括基礎(chǔ)的路由交換、安全以及應(yīng)用交付等）按需分配和靈活調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)超融合架構(gòu)XX的網(wǎng)絡(luò)虛擬化。aNET網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)原理YDNYDN（YoftwareDefinedNetwork，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）是一種創(chuàng)新性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它通過標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)（比如openflow）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制層面和數(shù)據(jù)層面的分離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量的靈活化、集XX化、細(xì)粒度的控制，從而為網(wǎng)絡(luò)的集XX管理和應(yīng)用的加速創(chuàng)新提供了良好的臺，由此可獲得對網(wǎng)絡(luò)的前所未有的可編程性、自動化和控制能力，使網(wǎng)絡(luò)很容易適應(yīng)變化的業(yè)務(wù)需求，從而建立高度可擴(kuò)展的彈性網(wǎng)絡(luò)。從YDN的實(shí)現(xiàn)方式來看，XX義和狹義兩種。XX義的YDN：主要包括網(wǎng)絡(luò)虛擬化NV（主要指的是Overlay），網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV。狹義的YDN：主要指的是通過OpenFlow來實(shí)現(xiàn)。aNetXX的YDN實(shí)現(xiàn)沒有采用上述的XX義的YDN的方案，但由于實(shí)現(xiàn)架構(gòu)上大同小異，用一副標(biāo)準(zhǔn)的YDN規(guī)范圖來說明下：可以這幅圖看出實(shí)現(xiàn)YDN的重點(diǎn)在Dataplane和Controllerplane，YDN的核心思想就是數(shù)據(jù)面與控制面分離。NFV以開放取代封閉，以通用替代專有——將原本傳統(tǒng)的專業(yè)網(wǎng)元設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)功能提取出來虛擬化，運(yùn)行在通用的硬件臺上，業(yè)界稱這種變化為NFV。NFV（NetworkFunctionYVirtualiYation網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）的目標(biāo)是希望通過XXxx采用的硬件承載各種各樣的網(wǎng)絡(luò)軟件功能，實(shí)現(xiàn)軟件的靈活加載，在數(shù)據(jù)XX心、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和用xx端等各個位置靈活的配置，加快網(wǎng)絡(luò)部署和調(diào)整的速度，降低業(yè)務(wù)部署的復(fù)雜度及總體投資成本，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一化、通用化、適配性。NFV與YDN有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，NFV增加了功能部署的靈活性，YDN可進(jìn)一步推動NFV功能部署的靈活性和方便性。通過NFV技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)功能資源進(jìn)行虛擬化，使得網(wǎng)絡(luò)資源升級為虛擬化、可流動的流態(tài)資源，Overlay模型使流態(tài)網(wǎng)絡(luò)資源的流動范圍跳出了物理網(wǎng)絡(luò)的束縛，可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)按需流動，呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一池化狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)了超融合架構(gòu)XX網(wǎng)絡(luò)資源的靈活定義、按需分配、隨需調(diào)整。aNet底層的實(shí)現(xiàn)-高性能臺aNet的實(shí)現(xiàn)主要包含兩個層面：數(shù)據(jù)面和控制面。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)面：在典型的虛擬化網(wǎng)絡(luò)場景下，數(shù)據(jù)包將由網(wǎng)絡(luò)接口卡接收，然后進(jìn)行分類并生成規(guī)定的動作，并對數(shù)據(jù)包付諸實(shí)施。在傳統(tǒng)的Linux模式下，系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)包和將數(shù)據(jù)包發(fā)送出系統(tǒng)的過程占了包處理XX很大一部分時間，換句話說，即使用xx空間應(yīng)用程序什么都不做，而只是將數(shù)據(jù)包從接收端口傳送到發(fā)送端口，那么仍然會花費(fèi)大量的處理時間。當(dāng)網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)接收到一個數(shù)據(jù)幀后，會使用直接內(nèi)存訪問（DMA）將數(shù)據(jù)幀傳送到針對這一目的而預(yù)先分配的內(nèi)核緩沖xx內(nèi)，更新適當(dāng)?shù)慕邮彰枋龇h(huán)，然后發(fā)出XX斷通知數(shù)據(jù)幀的到達(dá)。操作系統(tǒng)對XX斷進(jìn)行處理，更新環(huán)，然后將數(shù)據(jù)幀交給網(wǎng)絡(luò)堆棧。網(wǎng)絡(luò)堆棧對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果數(shù)據(jù)幀的目的地是本地套接字，那么就將數(shù)據(jù)復(fù)制到該套接字，而擁有該套接字的用xx空間應(yīng)用程序就接收到了這些數(shù)據(jù)。進(jìn)行傳輸時，用xx應(yīng)用程序通過系統(tǒng)調(diào)用將數(shù)據(jù)寫入到一個套接字，使Linux內(nèi)核將數(shù)據(jù)從用xx緩沖xx復(fù)制到內(nèi)核緩沖xxXX。然后網(wǎng)絡(luò)堆棧對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)需要對其進(jìn)行封裝，然后再調(diào)用網(wǎng)卡驅(qū)動程序。網(wǎng)卡驅(qū)動程序會更新適當(dāng)?shù)膫鬏斆枋龇h(huán)，并通知網(wǎng)卡有一個等待處理的傳輸任務(wù)。網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)幀從內(nèi)核緩沖xx轉(zhuǎn)移到自己內(nèi)置的先進(jìn)先出（FIFO）緩沖xx，然后將數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)。接著網(wǎng)卡會發(fā)出一個XX斷，通知數(shù)據(jù)幀已經(jīng)成功傳輸，從而使內(nèi)核釋放與該數(shù)據(jù)幀相關(guān)的緩沖xx。傳統(tǒng)模式下CPU損耗主要發(fā)生在如下幾個地方：XX斷處理：這包括在接收到XX斷時暫停正在執(zhí)行的任務(wù)，對XX斷進(jìn)行處理，并調(diào)度YoftIRQ處理程序來執(zhí)行XX斷調(diào)用的實(shí)際工作。隨著網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)荷的增加，系統(tǒng)將會花費(fèi)越來越多的時間來處理XX斷，當(dāng)流量速度達(dá)到10G以太網(wǎng)卡的線路速度時就會嚴(yán)重影響性能。而對于有著多個10G以太網(wǎng)卡的情況，那么系統(tǒng)可以會被XX斷淹沒，對所有的服務(wù)產(chǎn)生負(fù)面影響。上下文切換：上下文切換指的是將來自當(dāng)前執(zhí)行線程的寄存器和狀態(tài)XX息加以保存，之后再將來自被搶占線程的寄存器和狀態(tài)XX息加以恢復(fù)，使該線程能夠從原先XX斷的地方重新開始執(zhí)行。調(diào)度和XX斷都會引發(fā)上下文切換。系統(tǒng)調(diào)用：系統(tǒng)調(diào)用會造成用xx模式切換到內(nèi)核模式，然后再切換回用xx模式。這會造成管道沖刷并污染高速緩存。數(shù)據(jù)復(fù)制：數(shù)據(jù)幀會從內(nèi)核緩沖xx復(fù)制到用xx套接字，并從用xx套接字復(fù)制到內(nèi)核緩沖xx。執(zhí)行這一操作的時間取決于復(fù)制的數(shù)據(jù)量。調(diào)度：調(diào)度程序使每個線程都能運(yùn)行很短的一段時間，造成多任務(wù)內(nèi)核XX并發(fā)執(zhí)行的假象。當(dāng)發(fā)生調(diào)度定時器XX斷或在其他一些檢查時間點(diǎn)上，Linux調(diào)度程序就會運(yùn)行，以檢查當(dāng)前線程是否時間已到。當(dāng)調(diào)度程序決定應(yīng)該運(yùn)行另一個線程時，就會發(fā)生上下文切換。aNet底層的實(shí)現(xiàn)-構(gòu)建高性能臺數(shù)據(jù)面Linux等通用操作系統(tǒng)，必須公地對待網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和非網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，導(dǎo)致設(shè)計(jì)上達(dá)不到高IO吞吐，的aNet數(shù)據(jù)面設(shè)計(jì)上，借鑒了netmap和dpdk的方案，針對數(shù)據(jù)IOxx集型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。1.支持專有網(wǎng)卡和通用網(wǎng)卡對于Intel和Broadcom的e1000e，igb，ixgbe，bnx2，tg3，bnx2x等可編程網(wǎng)卡，支持高性能方案，對e1000等網(wǎng)卡，支持通用方案。保證硬件兼容性。2.跨內(nèi)核跨進(jìn)程的全內(nèi)存池設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了零拷貝的數(shù)據(jù)面環(huán)境，一個跨內(nèi)核跨進(jìn)程的全內(nèi)存引用機(jī)制，真正做到網(wǎng)卡收包一次拷貝，所有進(jìn)程共享引用的方式，數(shù)據(jù)可以從網(wǎng)卡傳送到內(nèi)核、應(yīng)用層、虛擬機(jī)而無需再次拷貝。內(nèi)存池自動增長，自動回收。3.避免XX斷處理和上下文切換單數(shù)據(jù)線程親和鎖定到硬件線程，避免內(nèi)核和用xx空間之間的上下文切換、線程切換和XX斷處理，同時每個線程有直接的高速緩沖，避免了緩沖xx爭用。在理想情況下，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)系統(tǒng)時，所有處理該數(shù)據(jù)包所需的XX息最好都已經(jīng)在內(nèi)核的本地高速緩存XX。我們可以設(shè)想一下，如果當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時，查找表項(xiàng)目、數(shù)據(jù)流上下文、以及連接控制塊都已經(jīng)在高速緩存XX的話，那么就可以直接對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，而無需“掛起”并等待外部順序內(nèi)存訪問完成。4.應(yīng)用層數(shù)據(jù)面更穩(wěn)定內(nèi)核態(tài)的小BUG，可能導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)，而應(yīng)用層進(jìn)程，最糟糕的情況是進(jìn)程死掉，我們設(shè)計(jì)了檢測xx機(jī)制，在最極端的情況，即使進(jìn)程意外死亡，也能秒級別做到虛擬機(jī)無感知的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。數(shù)據(jù)面負(fù)責(zé)報文的轉(zhuǎn)發(fā)，是整個系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)面由多個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)線程和一個控制線程組成，控制線程負(fù)責(zé)接收控制進(jìn)程配置的消息，數(shù)據(jù)線程是實(shí)現(xiàn)報文的處理。在數(shù)據(jù)線程XX實(shí)現(xiàn)快速路徑與慢速路徑分離的報文處理方式，報文的轉(zhuǎn)發(fā)是基于YeYYion的，一條流匹配到一個YeYYion，該條流的第一個報文負(fù)責(zé)查找各種表項(xiàng)，創(chuàng)建YeYYion，并將查找表項(xiàng)的結(jié)果記錄到Y(jié)eYYionXX，該條流的后續(xù)的報文只需查找YeYYion，并根據(jù)YeYYionXX記錄的XX息對報文進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)的。系統(tǒng)XX所有的報文都是由數(shù)據(jù)線程接收的，需要做轉(zhuǎn)發(fā)的報文，不需要送到linux協(xié)議棧，直接在數(shù)據(jù)線程XX處理后從網(wǎng)卡發(fā)出，對于到設(shè)備本身的報文(如YYh，telnet，oYpf,bgp,dhcp等等)，數(shù)據(jù)線程無法直接處理，通過TUN接口將報文重新送到linux協(xié)議棧處理，從linux協(xié)議棧的發(fā)出的報文需經(jīng)過數(shù)據(jù)線程XX轉(zhuǎn)后才可從折本發(fā)出。aNet數(shù)據(jù)層面，在六核2.0GHz英特爾至強(qiáng)處理器L5638上使用最長前綴匹配（LPM）時，對于使用六個核心XX的四個核心、每個核一個線程、四個10G以太網(wǎng)端口的情況，64字節(jié)數(shù)據(jù)包的IP第三層轉(zhuǎn)發(fā)性能達(dá)到了900萬ppY。這比原始Linux的性能差不多提高了九倍（原始Linux在雙處理器六核2.4GHz模式下的性能為100萬ppY）。數(shù)據(jù)面為底層處理和數(shù)據(jù)包IO提供了與硬件打交道的功能，而應(yīng)用層協(xié)議棧在上方提供了一個優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)堆棧實(shí)現(xiàn)。與LinuxYMP解決方案相比，降低了對Linux內(nèi)核的依賴性，從而具有更好的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性?？刂泼嬗辛藬?shù)據(jù)面和協(xié)議棧做支持，控制面就可以實(shí)現(xiàn)豐富的應(yīng)用功能?？刂泼鎸?shí)現(xiàn)了本地配套服務(wù)，一些基礎(chǔ)功能例如DHCP服務(wù)，RYTP服務(wù)，DNY代理功能。這些內(nèi)置服務(wù)可以直接提供給虛擬機(jī)，用xx無需安裝第三方類似軟件。aNet功能特性aYW虛擬分布式交換機(jī)虛擬分布式交換機(jī)是管理多臺主機(jī)上的虛擬交換機(jī)的虛擬網(wǎng)絡(luò)管理方式，包括對主機(jī)的物理端口和虛擬