华为FusionCloud桌面云之全内存桌面

虚拟桌面技术中最重要的就是克隆技术,它实现了从一个模板批量部署大量桌面的功能。克隆技术 主要可分为完整复制和链接克隆两种。根据不同需求,又衍生出了全内存和快速封装两种 。这里主要讲链接克隆及其衍生的全内存桌面。

链接克隆原理

链接克隆是一种通过将链接克隆母卷和链接克隆差分卷组合映射为一个链接克隆卷提供给虚拟机使用的技术;其中链接克隆母卷为只读卷,多个链接克隆虚拟机共用一份 。链接克隆差分卷是读写卷,其存储是精简配置的,每个链接克隆虚拟机一份,保存了每个虚拟机差异化的数据。

链接克隆价值

  • 基于链接克隆 能帮助客户提升效率 、 节约成本:
  • 只需秒级就能完成虚拟机的快速创建,缩短了发放时间,提高了虚拟机的发放效率。
  • 节省大量的存储空间,从而使企业的 IT 成本更低。
  • 提高维护管理效率,可以很方便的对链接克隆虚拟机进行统一的系统更新与打补丁等操
  • 作,节约后期维护成本。 

全内存桌面的产生

随着桌面虚拟化(VDI)技术的越来越普及,被越来越多的企业所使用, VDI 的存储配置和存储资源消耗问题愈来愈凸显, 不适当的存储配置会直接影响到终端用户的用户体验。

与传统 PC 相比,VDI 将用户的存储资源集中化,一方面提高了存储资源的共享和利用率,但是在一些特定场景下会出现 IO 风暴问题 。 例如在多个VM 进行同时系统启动和登录时 会产生大量突发读 IO 是平时 IO 的几十倍甚至几百倍 这就是我们常说的 启动风暴 或 登录风暴 。

全内存桌面解决方案在此背景下应运而生。充分利用内存介质极高的 IO 读写性能采用在线去重压缩技术,将虚拟桌面的存储读写转换为对内存的读写,很好的解决了 VDI 系统的 IO 风暴 问题 大幅提升桌面用户体验 。

全内存桌面特性

全内存桌面特性是将用户虚拟机的系统盘全量放到内存介质中, 将内存作为系统盘的存储介质, 极大提高了系统盘 IO 性能, 百倍于普通磁盘的性能, 很好的解决了“IO风暴” 的问题; 同时采用基于内存的在线重删和实时压缩技术(简称 IO Tailor 技术),将多个用户虚拟机的系统盘进行去重压缩, 大大缩减了数据占用空间, 去重率可达 90%以上。

与传统 VDI 和链接克隆相比, 全内存桌面采用的是全盘去重技术, 存在以下差异化的优势:

  • 永远在线重删系统数据, 最大限度提高存储空间利用率, 不存在链接克隆只能去重母卷数据, 后续子卷数据无法去重的问题。
  • 没有性能老化的问题, 所有系统盘数据始终在内存中, 不存在链接克隆会将后续子卷数据保存在存储磁盘中。
  • 全内存桌面采用内存做主存介质, 在提升用户体验的同时最大程度减少了用户的存储资源, 简化后续运维。
  •  IO Tailor 的去重压缩方案针对 VDI 和内存介质进行专门优化, 去重压缩的同时, 还保证了数据交互实时性和一致性; 并采用高效的空间管理算法解决小块数据存储问题, 极大降低内存空间管理消耗。
  • 提供应急磁盘保障机制, 确保一旦出现内存空间用尽时业务不中断。

IO Tailor技术

在虚拟桌面的使用过程中, 用户习惯性拿虚拟桌面与物理 PC 体验进行对比。 相比于物理 PC 独享专用存储硬件(PC 本地硬盘), 虚拟桌面因虚拟化的存储损耗以及存储网络时延, 使得虚拟桌面存储 IO 性能略差于物理 PC, 导致用户体验的下降。
IO Tailor 作为最为关键技术被应用于虚拟桌面, 能够使得虚拟桌面有以下提升:

  • 通过将服务器内存模拟成磁盘存储设备, 作为用户虚拟机的系统盘,借助内存的高效的 IO 能力, 提供高体验的用户虚拟机; 优于物理桌面的存储 IO 性能,提供 300+ IOPS/每桌面。
  • 通过去重和压缩技术降低内存内空间的占用, 提高每服务器可配置的无状态全内存桌面数量。
  • 与桌面云软件/虚拟化平台深度集成, 提升部署等工程效率

全内存桌面的约束条件

  • 不支持全内存虚拟机的热迁移。
  • 不支持存储DRS:存储DRS只在共享数据存储之间平衡,而当前的IOTailor是主机独享的数据存储。
  • 已部署的全内存虚拟机的模板不允许再转换成虚拟机。
  • 全内存虚拟机不支持快照。
  • 全内存虚拟机的主存介质全部为主机物理内存,其配置与其他虚拟机存在很大差异,所以在部署时,充分考虑配置简单的原则,全内存虚拟机与其他类型的虚拟机(完整复制、链接克隆和快速封装)不能部署在同一个集群
  • 全内存虚拟机不支持休眠和唤醒操作。
  • 全内存虚拟机必须支持关机还原操作。
  • 一个集群内部的全内存虚拟机模板个数推荐部署两个,内存规划按照两个模板进行配置,若存在多个模板,则可通过多个逻辑集群来分割。
  • 无共享存储或本地虚拟化磁盘情况下,不建议配置虚拟机的数据盘,用户个人数据使用网盘方式保存。
  • 无共享存储或本地非虚拟化磁盘情况下,集群内单个主机故障,该主机上的虚拟机不支持HA。
  • 全内存桌面单独部署在一个集群,不和其他类型桌面(如链接克隆,完整复制)部署在同一个集群。
  • 一个集群内,推荐部署的模板不超过2个,如果存在多个模板,建议使用多个逻辑集群进行划分。
  • 考虑到虚拟机HA,建议ID盘和应急盘使用共享存储部署;
  • ID盘和应急盘,在使用共享存储时,仅支持非虚拟化、NAS、FusionStorage;当使用本地存储时,可支持本地磁盘非虚拟化,本地磁盘虚拟化;
  • 全内存虚拟机只考虑在无状态桌面场景部署,即用户系统盘不安装个性化程序、不保存个性化设置数据,能够进行统一更新和还原。对于有状态的桌面场景,则采用完整复制虚拟机进行部署,完整复制虚拟机的开机风暴问题可以通过系统设置定时任务分批进行开机来解决。

参考文献:

[1]华为. FusionAccess桌面云业务发放[Z].

[2]华为. 华为 FusionCloud 桌面云解决方案 5.3 全内存桌面技术白皮书[EB].

[3]华为. 华为FusionCloud桌面云全内存虚拟机交付最佳实践[EB].

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