如何将I/O虚拟化整合到网络体系架构中

对于IT管理员来说，在着手网络接口设置时，还有许多选项内容要考虑。起步很简单——一台物理服务器，两张网络接口卡（NICs）。但是现在该怎么 办？依据环境大小，工程师必须还要考虑应用负荷、交换能力、虚拟局域网（VLANs）、工作流量，以及整体用户流量。在这篇文章中，我们将讨论I/O虚拟 化如何整合到网络体系架构中，以帮助降低硬件成本。

在虚拟网络基础架构中，I/O虚拟化解决了与网络和接口能力相关的问题。I/O虚拟化对每台物理机器都运用了单一高速I/O链接，而不是像传统的做 法在每台服务器上配备多个接口卡和连接线。它的美妙之处在于，高速I/O链接在逻辑上被当作多个虚拟资源进行管理。这很像在单一物理主机上运行多台虚拟机 （VMs），虚拟I/O使得管理员能够生成多个虚拟网络接口卡（用于网络连接）和虚拟配接卡（HBAs）(用于光纤通道储存)。这些虚拟I/O卡完全能够 像被它们替代的物理以太网和光纤通道硬件那样准确运行。关键在于，因为这些网络接口卡和虚拟配接卡在逻辑上不同，它们生成的网络和存储连接也保持了逻辑上 的不同。

在数据中心使用I/O虚拟化有如下几种好处：

减少了每台服务器的I/O卡数量：虚拟化的好处在于消除了物理层。不像物理NICs和光纤通道HBAs，虚拟NICs和HBAs能够动态生成并呈递给VMs而不需要重启底层服务器。这意味着增加了物理主机的正常运行时间。

减少了连接线：作为IT工程师，我们无论如何都不得不处理连接线问题。不论是有直接需求要追踪电缆故障到元件，或是替换远程服务器的次链路，跟连 接线打交道都是一项艰巨的任务。因此，为什么不对一些功能性网络任务进行合并呢？把存储和网络流量合并进来能够提高对给定链接的利用率，最终降低了成本， 简化了基础架构。由于每个物理I/O能支持和处理服务器在理论上能交付的流量，所以不再需要多条连接线。

提高数据中心经济效益：硬件设备需要资金投入。连接卡，连接线和服务器外围设备能很快消耗掉预算。通过使用虚拟I/O，所需的NICs和HBAs 能够部署在更小的服务器软件包，数据中心能够节约空间，成本和电源。刀片系统也能从无限制的连通性当中受益，因为这种连通性有效消除了某些系统的端口数带 来的限制。

更简单的界面管理：虚拟化平台图形用户界面，诸如XenServer、vSphere 和Hyper-V中的界面，目前已经发展到能够更精确地管理一个环境的网络架构。对于初中级工程师，查看图表用户界面是一个重要的步骤，它能帮助了解虚拟 NICs情况，从而工程师能够进行现场变更而不损害正常运行，也不再需要担心会拔掉物理连接线。

由于虚拟化还将继续在数据中心扩大其影响，所以寻求如何改进网络I/O就成了一项持续的努力。伴随着网络I/O技术的发展，使用机载虚拟I/O技术将帮助满足虚拟基础架构发展需求。

I/O虚拟化的工具，技巧和最佳实践

如前所述，每个环境都是独一无二的，所以它们对网络接口能力都有自己的一套要求。为了应对新业务需求，技术变化和终端用户预期的增长, 网络架构在不断进化。

为了更好的了解环境的需求，进行I/O虚拟化规划时请认真思考如下步骤：

1、收集性能标准：在识别哪些是合适的硬件可适用于虚拟化软件或硬件时，性能数据是一项重要因素。管理员要从服务器，存储系统和网络装置上收集性能 标准，而且持续的时间段不少于30天。通过标准业务流程监控应用情况和服务器运行情况，然后确定应用使用的高峰和低谷，以及该应用所使用资源的类型和数 量。记住，如果你的服务器操作系统的内置监控工具能够识别虚拟化，你也可以它来进行监控，或者寻求专业顾问。

2、使用工具协助收集数据：有些软件包可以用来收集网络标准数据，比内置的操作系统工具更好用。像Orion NetFlow Traffic Analyzer（NTA）这类产品，它们使管理员能够准确量化网络如何在用，由谁在用，用于何目的。NTA的制图功能可以把抵达特定端口、源地址、目标 地址和协议的流量与你能很容易识别的应用名字相关联。

3、了解网络架构和界面互联性：经常有这样的情况，一家公司购买了价格不菲的网络交换机，却发现新机器并没有给它现有的服务器或连接线环境带来什么 益处。清楚地了解实际环境，管理员就能明白需要买什么。往往中型架构在千兆比特网络中就能运行得很好，而如果对它内部组件进行升级，也不见得性能就会有提 高。进行网络调研，能够显示出对内部带宽而言在用哪些资源，以及是否确实有问题出现。

4、考虑投资回报率（ROI）：即使迁移到10GbE环境或是替换服务器上的网卡确实能带来些好处，也一定要确保这样的投入是值得的。对于成熟的 IT经理人来说，货币支出超出了有形基础架构的收益是一种浪费。有时，根本不值得这么做，所以在花钱之前，先了解你的实际环境需求。

技术是一个不断变化的实体。技术成功与否归根结底取决于使用该技术的最终用户。好的IT经理总是乐于在一个网络架构中同时利用已有的技术和新出现的技术，来适应他们的需求持续增长的实际环境。