Virtensys I/O 가상화 Appliance

Delivering innovative, standards-based I/O solutions for the Virtualized Data Center

October, 2010

Virtensys I/O 가상화 Appliance

Copyright © Bell Information Technology Inc.

목차

회사 소개

I/O 가상화란 ?

I/O 가상화 도입 목적

I/O 가상화 Appliance 핵심기술

VirtenSys 제품 개요

VirtenSys 제품 특장점

제품 활용 방안현 데이타센터의 당면과제

I/O 가상화 도입효과


Virtensys 회사 소개

2005 년 설립 / 미국 오레곤 주 Portland 본사 – www.virtensys.com

Adaptec, Brocade, Fujitsu, HP, Intel, IBM 출신 최고의 개발인력 보유20 여개 이상 핵심 I/O 가상화 기술 특허 보유한 I/O 가상화 업계 리더가상화 관련 주요 업체와 제품 Premium Partnership - 하단참조 2010 년 연말 내 국내 유명 통신사 및 공사에 공급 예정고객 사례고객 사례

파트너파트너


“Use Top-of-Rack Switching for I/O Virtualization and Convergence; the 80/20 Benefits Rule Applies”

“It delivers 80% (or more) of the benefits of a converged data center network, with only 20% of the work of a fully converged network. “

“It reduces power and cooling problems in the rack.“ “It preserves the investment in existing switches and storage

arrays..” “It avoids the potential political fallout from trying to merge

SAN, server and LAN teams.”

Publication Date: 7 August 2009 ID Number: G00167903

가트너의 I/O 가상화 정의


I/O (Input/Output) 개요

Corporate IT HW Infrastructure

서버

Network/SAN

스토리지

비가상화 또는 가상화 클라이언트

I/O 케이블I/O 어댑터 –Network AdapterFC SAN AdapterGraphic Adapter

기타 다수

서버 내부 I/O 버스 – Standard PCI

Express

각종 스위치 -

SAN Switch Network Switch

InfiniBand

각종 Switches

이러한 서버 이러한 서버 I/O ArchitectureI/O Architecture 는 는 지난 지난 2020 년간 큰 변화 없이 계속 사용 년간 큰 변화 없이 계속 사용 !!!!


I/O 가상화란 ?

전통적인 서버 I/O 구성에서1

3 표준 *PCIe 로 연결 후 최대 서버 16 대와 I/O 자원을 통합 및 공유I/O 자원을 가상화 Appliance 로

통합

2 서버에서 I/O 자원을 분리

4

기본 개념기본 개념

* PCIe = PCI Express


일반적 구성일반적 구성 Step 1Step 1 Step 2Step 2

I/O 가상화란 ?

VirtenSys 가상화 I/O Appliance 적용단계VirtenSys 가상화 I/O Appliance 적용단계

•중복 및 복수 구성

•각 서버 당 I/O 어댑터 필요

•복잡한 케이블링

•VirtenSys Appliance 내에

I/O

어댑터를 통합

•네트워크 및 스토리지 케이블 통합

• VirtenSys 가상화 Appliance

연결

•가상화 Software 로

Configuration


I/O 가상화란 ?

ServersServers

연결 방법연결 방법

RedundantPower Supply I/O 가상화 대상 I/O

자원-10Giga NIC-4/8 Giga SAN 어댑터

Server Connect Cards

Service LANConnection

SAN Switch

SANSAN DASDAS

N/W Switch

연결당 20-40Giga 속도

NASNAS

기존 환경과 100% 호환

서버에 PEC 장착 ( 서버와 가상화 Appliance

연결 )


I/O 가상화 구현방법 - 1

한 개의 I/O Adapter 를 다수의 가상화 Adapter 로 한 개의 I/O Adapter 를 다수의 가상화 Adapter 로

Servers

한 개의 물리적인 Adapter

한 개의 물리적인 Adapter

PCIe Switch ASIC(IOVE)

PCIe Switch ASIC(IOVE) Co-processor VPC

(HW virtualization) Co-processor VPC (HW virtualization)

PCIe CablePCIe Cable

각각 독립된 , 복수개의 가상화 I/O Adapter 생성

– 최대 16 대 , 모든 가상화 Adapter 들은 unique MAC address 또는 WWPN 가짐

각각 독립된 , 복수개의 가상화 I/O Adapter 생성

– 최대 16 대 , 모든 가상화 Adapter 들은 unique MAC address 또는 WWPN 가짐


I/O 가상화 구현방법 - 2

서버당 다수의 가상화 I/O Adapter 를 할당 서버당 다수의 가상화 I/O Adapter 를 할당

Servers

I/O I/O 가상화 솔루션으로가상화 솔루션으로 ,,•서버당 다수의 가상화 서버당 다수의 가상화 I/O AdapterI/O Adapter 를 를 할당함으로써 서버의 할당함으로써 서버의 I/O PerformanceI/O Performance 증대증대

•각각의 가상화 각각의 가상화 I/O AdapterI/O Adapter 는 필요에 따라 는 필요에 따라 사용자가 사용자가 BandwidthBandwidth 를 조정하여 서버에 를 조정하여 서버에 필요한 만큼 필요한 만큼 I/OI/O 를 할당를 할당 - I/O - I/O 통합 통합 관리구현관리구현

•I/O AdapterI/O Adapter 는 업계 평균사용률 는 업계 평균사용률 15%15%정도로 여러 개의 가상화 정도로 여러 개의 가상화 AdapterAdapter 를 생성할 를 생성할 경우 경우 90%90% 이상의 이상의 peak-level utilizationpeak-level utilization을 실현을 실현

여러 개의 가상화 I/O Adapter를 서버에 할당 – 서버에서는

물리적으로 직접 장착된 Adapter 처럼 보임

여러 개의 가상화 I/O Adapter를 서버에 할당 – 서버에서는

물리적으로 직접 장착된 Adapter 처럼 보임


Virtensys 제품 개요

VIO4001 &4004

( 기본형 )

VIO4001 &4004

( 기본형 )

VIO4008

( 확장형 )

VIO4008

( 확장형 )

제품 구성제품 구성

OptionModuleOptionModule

• PEC(PCI Express Extention Card) : 서버에 설치 / Single Port

• SCC(Server Connection Card) : VIO 스위치에 설치 / Dual Port

• DAS Adapter : 6Gbps SAS/ SATA RAID Adapter

• LAN Adapter : 10Gb Ethernet / Dual Port

• HBA Adapter : 4/8 Gb FC Adapter / Dual Port

• 서버 최대 16 대 지원

• PCI Express (20Gbps/40Gbps) 지원

• Ethernet NIC, iSCSI, FCoE, FC 가상화 (4001 only)

• Dual port 10G NIC / Dual port HBA

• 4001 의 기본 사양을 포함

• Ethernet NIC, iSCSI, FCoE, FC 및 SAS/SATA 가상화

• Dual port 10G NIC / Dual port HBA / RAID

Adapter

• 8 Hot-plug Disk Drive Bays


Virtensys 제품 세부 사양

제품 스펙제품 스펙

항목 제품사양

하드웨어 2U Rack Mount (4001,4004, 4008 공통 ), 8 Hot-plug Disk Drive Bays(4008 모델 )

최대 가상화 서버 수 16 대

가상화 가능 Adapter 기본 4 개 / 최대 8 개 PCI Express Type Adapter

제공 가상화 Adapter• Dual port 10 기가 NIC / Dual port FC 4/8 기가 Adapter

• SAS/SATA RAID3/6Gbps (4008 모델 )

관리소프트웨어 CLI, API, SNMP 지원 / Local & Remote

업그레이드All SW/FW, Adapter Type support, & Safe Recovery

Local/Remote & In/Out of Band

HA (High Availability) 지원 • Switch level: 두 대의 VIO Switch 로 Active/Active Fail Over 구성 가능

• Server 와 VIO Switch 간 Full Mesh HA 구성 가능

호환성 x86 CPU 가 장착된 모든 서버

기타 FCoE 지원


서버에 대한 변경 사항 No !!• NO 전용 hardware 장치 or Software Drivers • NO Operating System, Applications 변경

기존 Infrastructure 에 대한 변경 사항 No !!• NO 별도의 전용 Network 추가 및 구성 vs InfiniBand • NO 서버의 Native PCI Express 사용으로 추가 IT 비용

Virtensys VIO Switch 는 PCI Express 표준 방식을 사용하여 모든 서버 Vendor 와호환성을 가진 가격 대비 최고 성능을 제공하는 I/O 가상화 솔루션 입니다 .

제품 특장점 - VirtenSys Native IOV 장점


Web-based ConsoleEmbedded in each Virtual I/O Switch

제품 특장점 - Virtensys 가상화 Switch 클라우딩

I/O Infrastructure 를 Remote 로 관리

Integrated Management Engine• Web-based 또는 Command Line Interface(CLI) 로 모든 I/O resource 들을 관리

Once Wired. Reconfigure At Will• 기존처럼 각각의 서버에 I/O adapter 들을 장착하지 않고 PCI Express Native 연결로 I/O Resource 들을 신규 서버 및 기존 서버에 할당 , 제거 , 추가 가능 • 매우 편리한 구성 작업• 가상화 구성 환경에 대한 간편한 백업 및 복구 가능

기존 Data center 와의 통합 관리• Scriptable Command Line Interface 지원• Data Center 통합 관리에 편리한 SNMP 지원

장애 감지 기능• IPMI 2.0 for Active System Health Monitoring • SNMP Traps and Alerts • Alerts and Events for Monitored Components


제품 특장점 - Bandwidth 할당 (QoS)

Virtual I/O Adapter 는 I/O Resource 성능을 최대 peak level 까지 사용 가능하게 함

Virtual I/O Adapter 는 Physical I/O Adapter 를 0-100% 사이 Bandwidth 를 조정 가능

Virtual I/O Adapter 는 최소 사용 Bandwidth 로 구성한 후 , Application need 에 따라 동적으로 조정 가능 (3Q 지원 예정 )

Virtual Storage Adapter 들은 I/O Bandwidth 를 공유하며 Virtensys 의 최적화된 I/O 관리 기술로 최적화 된 성능 제공

서버 Multi-pathing 등 I/O Management Software 와 Network Switch 의 NIC teaming과 같은 기능에 대한 호환성을 제공


Redundant Adapters Redundant Ports

서버 한대에서 2 개의 Virtual Adapters 구성

각각의 Virtual Adapter 들은 물리적으로 다른 VIO 연결을 가짐

Options for 2-4 Network Ports• vNIC Teaming• vFC HBA Multipathing

Redundant Switches

Virtual adapters (vNIC, vFC HBA) 는 Dual Port 장착

이중화 Network Path 구성• Dual Port Ethernet Adapters• Dual Port DC HBA

Options for Dual Ports• vNIC Teaming• vFC HBA Multipathing

서버 한대에서 2 개의 Virtual Adapter 를 서로 다른 VIO Switch 에 연결

이와 같이 VIO Switch 를 Active/Active, Active/Passive 로 구성

Options for 2-4 Ports• vNIC teaming• vFC HBA multipath

Virtensys 가상화 I/O 는 업계 표준의 HA 를 포함한 다양한 HA 구성을 제공합니다 .

제품 특장점 - High Availability 구성 사례


10 GbE Switch or

Router

10 GbEAdapter

NetworkResources

Servers(Rack or Blades)

Physical 10GbE AdaptersVirtual NIC

IOV Shared Device

10%

60%

20%

10%

Unique MAC address

제품 활용 방안 - 비용 / 성능 최고의 10GbE Upgrade 솔루션


VirtenSys I/O 가상화 Appliance 로 복수대의 서버들이 동시에 Storage System 과 연결할 수 있으므로 , SAN 스위치와 복잡한 케이블링이 필요 없음 VirtenSys I/O 가상화 Appliance 로 복수대의 서버들이 동시에 Storage System 과 연결할 수 있으므로 , SAN 스위치와 복잡한 케이블링이 필요 없음

FC SAN

FCHBA

Storage Solutions

Servers(Rack or Blades)

Physical AdaptersVirtual FC HBA

20%

60%

10%

10%

Unique WWNSubset of Virtual Ports

IOV Shared Device

제품 활용 방안 - SAN 환경에서의 FC HBA 의 최적화

SAN Switch – Option !


Vmware, Citrix 등 업계 표준 가상화 제품들과 함께 최적의 가상화 솔루션 구현

App + Hosted OS

App + Hosted OS

Virtual IO

App +Hosted OS

App +Hosted OS

Virtual IO

App + Hosted OS

App + Hosted OS

Virtual IO

Hyper Visor (vmWare, Xen, etc)SW IO Virtual layerSW IO Virtual layer

App + Hosted OS

App + Hosted OS

Virtual IO

App +Hosted OS

App +Hosted OS

Virtual IO

App + Hosted OS

App + Hosted OS

Virtual IO

Hyper Visor (vmWare, Xen, etc)Virtual

Funct.Virtual Funct.

Virtual Funct.

IOV Switch

Standard IO physically Virtualized

SR IO physically Virtualized

VirtenSysVirtenSysIOV SwitchIOV Switch

Server 1 Server 2 Server n

I/O Bottleneck 발생시 I/O Adapter 들을 추가 할당

제품 활용 방안 - 서버 가상화 솔루션의 I/O 병목 해결


2 racks with16 x 2U servers

가상화 주요 대상 전통적인 데이터

센터의구성환경

서버 댓수 32x 2U

총 I/O Component 들의 갯수 200

Total I/O Power ~3984 Watts

Total I/O Cost (SRP) $281,208

Virtensys I/O 가상화 구성 절감효과

32x 1U One Rack

90 55%

~716 Watts 82%

$107,600 62%

Reduce I/O Space,Power and Cooling

more than 50%

1 x rackwith 32x 1U

servers

Reduce cablesby up to 75%

I/O Virtualization System:•서버의 IO Adapter 들을 통합하고 이를 공유시킴•별도의 Device Driver 나

Software 설치가 필요 없음

IncreasesI/O utilizationby up to 80%

Dynamically allocateshared I/O devices and

available bandwidth

40Gb Enet(4x 10Gbe

uplink)32 Gb SAN(4x 4Gb FC connection)

I/O 가상화 구축 시 Blade/Rack 서버를 활용 , 공간활용도

극대화

제품 활용 방안 - 저전력 , 저탄소 , 저비용 , Green IT 구현


현 . 데이터 센터의 당면과제

I/O 사용의 가파른 증가 추세 Multi Core CPU, OS 가상화 , 10Giga Network 도입필요 대용량스토리지 증설 (TCO 증가 초래 )

저비용 , 저전력 , 저탄소 전략 필요 다양한 I/O Adapter, Cable, Switch 기기

도입으로 Power 와 Cooling 설비의 지속적인 대형화로 비용 발생

서버가격에 I/O Adapter 구입비중 증가 ; 서버 수에 따른 비례적 비용 증가

I/O 자원의 비효율적 사용 데이터 센터 I/O 인프라의 평균 사용률은

업계 평균 15% 정도 전체 자산 중 I/O 관련 기기의 자산이 높은

비중 차지

관리상 문제점 / 서비스 수준 저하 복잡한 IT 인프라로 인한 Hardware

장애포인트 증가 및 사용자 실수로 인한 치명적 장애포인트 잠재

IT 장애 보고서에 따르면 인적자원 실수요인이 증가추세


서비스에 따른 서버운용 ( 현재 )

Application ServersApplication Servers Database ServersDatabase ServersInfrastructure Servers

Infrastructure Servers

Aggregation NW Switch

Serv

ers


Serv

ers


Serv

ers

Aggregation FC Switch

Aggregation FC Switch

SAN Storage

Corporate Network (Backbone)


Serv

ers

사용용도 :웹서비스 , 메일서버 , 파일서버 , 프린터서버 , 검색서버 , Active 디렉토리 , 캐쉬서버 등 .

- 특징도입 서버 수가 아주 많음저가 서버I/O 는 Ethernet, Direct Attached Storage (DAS) 사용

High Availability 구성 불필요

사용용도 :전자상거래 , MRP, ERP, 금융서비스 , 웹서비스 등 .

- 특징도입 서버 수가 많음고가의 서버 , 고성능 사양I/O 는 Ethernet + FC + DASStorage Area Network (SAN)서버 HA 필요

사용용도 :Database, Info Query, Data Mining, CRM, Batch Job 업무 등 .

-특징도입 서버 수가 비교적 많지 않음 고가의 서버 , 최고 사양의 서버I/O 는 Ethernet + FC + DASStorage Area Network (SAN)서버 및 Storage HA 필요

Internet&

Clients

Internet&

Clients

NAS Storage

현 . 데이타센터 구성도

복잡한 운영복잡한 운영 , , 유지보수유지보수 , , 고비용고비용


DatabaseServers

DatabaseServers

InfrastructureServers

InfrastructureServers

ApplicationServers

ApplicationServers

I/O 가상화 도입시

Corp. SAN(storage)

Internet&

Clients

Internet&

Clients Corporate Networks (LAN)

Corporate Networks (SAN)

High density,I/O-less,Diskless,Servers

VirtenSysVirtenSysIOV ApplianceIOV Appliance

vDAS

Virtual I/O Cloud

• 각 서버당 I/O Adapter 도입 불필요 • 사용량에 따른 I/O 연결• 사용량에 따른 Bandwidth• N+1 redundancy 지원• 간편한 I/O Adapter 배분• 각 서버에 따른 차별적 I/O Adapter 할당• 효율적이고 최적화된 IT 자원 운영

HW Appliance 로 가상화 구현

용도에 관계없이 단일 용도에 관계없이 단일 Server PlatformServer Platform으로 관리비용으로 관리비용 , , 유지보수유지보수 , , 서버 증설 용이 서버 증설 용이


I/O I/O 가상화 기술은가상화 기술은현재 현재 IT InfrastructureIT Infrastructure 에서 에서

해결하기 어려운 주요 이슈들을 해결하기 어려운 주요 이슈들을

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