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网络应用软件产品与系统配置

2012/07/12

 

1. UFM软件    

UFMUnified Fabric Manager管理软件,是一个部署在横向扩展(Scale-out)的计算环境,图形化界面管理的软件,可以自动感知并进行针对性的网络通讯优化(带宽、路由、QoS管理等)功能,可管理维护InfiniBandEthernet网络。

产品如图-1所示。

 

 

 

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UFM部署在横向扩展(Scale-out)的计算环境(部署架构如图-2所示),可以消除网络阻塞,均衡网络负载,从而提升网络性能;可以实时通告连通性故障,并快速定位、迅速排除。

 

 

    图-2

Ø  功能介绍

²  网络状况发现与控制

²  网络拓扑结构自动发现,网络瓶颈实时显示

²  服务器虚拟化和虚拟机迁移

²  网络分区优化与路由通讯优化

²  全网络通讯日志收集与保存

 1UFM数据中心

UFM使复杂庞大的网络管理变的简单化、直观化,并且提供了深层的网络性能优化,适用于当前数据中心以及下一代数据中心。

Ø  面向新一代数据中心

当今,虚拟数据中心和云计算环境使管理软件面临应用程序的性能和网络管理的新挑战。作为领先的管理系统必须解决服务器计算资、存储和网络速度不匹配的问题。解决这些挑战,需要一种可以跨越服务器、应用软件、网络之间鸿沟的新型网络管理解决方案。

Ø  作为一个服务

当其它工具都停留在面向设备管理时,UFM已经面向应用实现。它使用革命性的网络模型组织网络设备,并使用更易应用于软件应用的策略。它的网络设施管理不只是在设备或某个端口水平上,而是整体网络的监控和应用层面上的性能优化,提供功能:

²  自动分配网络资源,实现虚拟云环境

²  独特的面向应用需求的端到端网络策略引擎

²  网络服务等级协议的配置和监控

²  无缝的变化和转移控制

Ø  智能的网络资源管理器

²  拥有独特的端到端网络策略引擎,可以根据应用需求提供最佳的方案

²  可以自动识别不同的组成部件的功能和配置

Ø  服务器虚拟化,虚拟机迁移

UFM可以识别虚拟服务器,并实现与物理服务器类似的处理。网络策略引擎也同样可以连接到虚拟服务器。另外,UFM保持应用的运行环境实现无缝的迁移,来处理虚拟器迁移问题。

Ø  数据中心管理工具

UFM提供了一个开放的、可扩展的对象模型,来描述数据中心基础设施和进行相关的操作。此外,它使用了面向服务的架构,向外提供一套丰富的网络服务,使它可以为下一代网络提供资源管理服务。

Ø  企业级平台

软件的网络控制与优化是在底层内部实现的。一些批量操作,类似操作某些固件开关,只要简单的单击鼠标一次就可以实现。可以说,对于用户运行应用程序,这些网络处理都是透明的。这显着降低停机时间,使UFM管理工具能适应最苛刻的数据中心环境。

 

 2UFM与集群

当前,高性能环境需要先进的、直观的管理平台,它能帮助系统最大限度地提高现有设备的性能,并提供所需的深度网络性能优化。

Ø  直观可控

UFM包括一个先进的颗粒化监测引擎,提供实时访问交换机和主机的数据,使得:

²  实时识别网络出相关的错误

²  实时了解网络的性能和潜在的瓶颈 

²  通过监测数据的分析,可以发出基于阈值的警报

²  通过监测数据的分析,预测网络的通信健壮程度

Ø  解决通讯瓶颈

使用传统的管理手段很难检测到网络的拥塞情况,这是忽视的拥塞以及网络利用不足造成的。UFM的独特的拥堵跟踪功能可以快速识别散布在网络的交通瓶颈和拥塞事件。

此功能可以更准确地查明问题和更快的决议:

²  快速识别拓扑结构问题,路由效率低下问题,定位故障位置

²  允许管理员改善网络拓扑结构和配置

²  启用更高的网络性能和利用率

²  实现快速和有效的分析与应用程序/服务相关的监测数据

Ø  优化性能

UFM路由性能优化是一个创新,它的算法考虑到结构拓扑,以及各种服务和应用程序的特点。UFM支持网络分区,增加了网络传输过程中的安全性和高性能。

 

2. FCA软件

为了满足科学研究和工程模拟的需要,超级计算机的需求迅速膨胀。随着超级计算机成百上千个处理器内核的增长需求,性能和可扩展性成为了新的挑战。

FCAFabric Collective Accelerator)是一款网络通讯加速软件,它利用CORE-Direct术,改善整个MPI务性能,减少作业运行时间,广泛应用于高性能计算领域。

FCA可以用在商业和开源的MPI解决方案中,这些方案已经存在并用在高性能应用中。FCA使用CORE-Direct术加速了MPI的运行时间,增加了应用的CPU可用性,并允许堆叠通讯和异步操作计算。

系统配置如图-3

图2-9.jpg 

图2-9系统配置.jpg

 

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其中,Core-Direct技术是由美国能源部投资研发的一种智能化的算法,与InfiniBand网卡一同协作,可以在大规模HPC集群中有效减少处理器之间的通讯延迟,从而较大幅度的提升计算性能。Core-Direct API存在于驱动中,软件层次如图-4

 图2-10.jpg

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Ø  功能介绍

²  改善高性能计算网络的通讯性能,无缝融合MPI库和MPI作业调度,实现MPI务加速

²  减轻CPU在从通信管理方面的工作量,增加了CPU用率和工作效率

²  消除了整体流量造成的拥塞。

²  兼容性良好、部署轻松、应用简单、管理便捷的网络通讯加速软件

²  FCA配合UFM件使用,使网络通讯性能得到最大化的提高

 

3. VMA软件

VMAMellanox Messaging Accelerator)软件,一款多播通信加速软件,它实现了最低的延迟以及基于套接字应用的最高吞吐量,广泛应用在10Gb以太网与InfiniBand网络环境中。

当运行包含TCP套接字或UDP多播、单播数据报的应用程序时,使用VMA的库,就可以将网络I/O处理从服务器的CPU卸载下来。数据直接从应用程序的用户空间通过InfiniBand或以太网网络接口卡(NIC)传递,绕过了内核和IP协议栈,从而最大限度地减少上下文切换,数据缓冲以及中断的时间,实现了系统超低的延迟和高吞吐量传输性能。

VMA-软件图.jpg

VMA6.0可以在350万包/秒的负荷下持续工作, 应用到应用的通讯延迟在UDP数据包和TCP套接字下,分别是1.3微秒和为1.6微秒,是同类竞争力产品两倍以上。并且无需修改应用程序代码性,便可改善应用程序的性能。配合 ConnectX-3适配器使用,将实现最低延迟,达到更高的性能,广泛适用于金融/贸易和Web 2.0数据中心应用。

Ø  功能介绍

²  通过软件旁路技术实现应用层直接与网卡通讯,数据交换效率大大提高,降低通信延迟,加速网络

²  对应用程序透明,无需修改应用程序代码,即可提高性能

²  低延迟:使VMA后以太网间延迟低至3.5 us InfiniBand网络延迟低至2.8 us

²  软件的高稳定性、高可靠性、易操作性以及扩展性确保应用系统稳定运行

Ø  金融市场需求

在纽约证券交易所应用中,相比的应用程序上运行的标准InfiniBand或以太网互连网络,VMA削减了多达80%的延迟,并且提高了每台服务器上应用程序的吞吐量。VMA性能高且对应用透明,使它成为UDP组播和TCP套接字应用的最佳选择。VMA应用方向:

²  市场数据消费及分发应用

²  高频交易和实时的风险管理

²  缓存/数据分配应用程序

Ø  云和Web 2.0

应用程序数据量不断增加的现状下,VMAWeb 2.0应用程序的透明改良的提供了最佳方案。使用VMA,无需修改应用程序代码,也无需使用额外设备,就可以提高每秒的数据包通量(PPS)。VMA绕过TCP / UDP协议栈,提高了应用程序的吞吐量。同时,非标准套接字API和零拷贝网卡,可以使优化延迟和吞吐量进一步提升。VMA应用方向:

²  Memcached分布式内存缓存系统

²  多传感器数据采集处理

²  网上内容交付和缓存

Ø  多核节点的可扩展性

²  在现实生活中,应用程序会在一个节点跨越多个进程和核。作为一个有效的解决方案必要考虑到这一点,维持跨进程和核的应用性能。由于ConnectX- 3先进的硬件功能(如流控制和硬件复制),VMA可以为多核/多进程的应用程序提供接近线性的性能可扩展性。

 

4. VSA软件

VSAMellanox Storage Accelerator)存储加速软件是一种高扩展性、高性能、低延迟的软件解决方案,可提供超高速远程块存储访问能力,同时加速SANDAS或基于Flash存储的访问速度。服务器使用SSD,更能加快启动、提供高速数据缓存。

CPU核心计算能力正在以指数级速度增长,更多应用被限制在I/O速度上,持续增长的数据中心需求和虚拟化的随机存储访问模式应用,更突显了存储性能不足的局限性。

New SAS(串行SCSI)技术允许一个单一的磁盘访问速度达到6Gb / s,而一些新的固态硬盘每驱动器提供超过10GB/ s的带宽。仅仅插放几个磁盘的盒子,就很容易使光纤通道(FC)链路容量饱和。此外,与传统硬盘驱动器单位时间的I/O次数相比,新技术更是有了千百倍的性能提升。由于硬盘巨增的速度,我们需要速度更快,扩展性更强架构解决方案,以便充分发挥潜力新兴存储技术,并消除应用的I/O瓶颈。

VSA.jpg

为解决I/O性能的挑战,VSA提供高度优化的储存运输引擎和可扩展的设计,最大限度地提供高吞吐量和并行交互性能,同时仅需要极小的I/O开销和访问时间。

与现有的只支持每秒几次100K I/O的系统不同,VSA系统可以在低延迟、GB级吞吐量下,支持百万次I/OVSA的零拷贝架构利用RDMA技术,允许其占用服务器I/O总线,并且支持每个存储服务器/网关超过5Gb / s的带宽。该软件集成了多种超快速数据移动引擎处理。这些数据直接通过网卡/ HCA硬件通讯,并充分利用硬件卸载功能处理存储业务。这充分发挥了IOPI/O Processor)性能,将端到端的通讯在低至几十微秒的时间内完成。VSA数据移动引擎与服务层联通,提供缓存、RAID、多路径,I / O虚拟。用户可以将VSA部署于集群的服务器的DAS组合、SAN和闪存存储,实现总的性能和容量,如图-5所示。

Ø  功能介绍

²  显著改善应用性能和响应时间

²  更容易管理和监控

²  保护现有存储方面的投资

图2-11.jpg

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