[產品介紹] Virtualized NonStop 2.0

作者/龎元維

作者簡歷 作者擁有8年IT服務資歷，現職凌群電腦，主要負責台灣證券交易所交易系統與維運系統、NonStop系統維護服務、軟體產品整合服務。專長為HPE NonStop系統、系統整合、系統網路監控管理及專案管理。 前言 HPE推出NonStop X，CPU、Network、Storage、System interconnect等所有硬體設備均已為IT產業開放標準設備，現今再提供Virtualized NonStop (vNonStop)方案，可讓NonStop用戶更容易的將NonStop系統融入IT環境中，實現在私有雲打造具備NonStop百分之百容錯能力的Mission Critical運算平台。 HPE繼去年推出採用KVM與OpenStack的vNonStop 1.0後，於2018年3月再推出採用VMware的vNonStop 2.0，讓客戶有更多的選擇；另外，為了簡化vNonStop系統架構的安裝建置流程，也推出類似一體機概念的Virtualized Converged NonStop(型號為NS2)，此系統具備虛擬化的彈性且使用者不需處理複雜的虛擬化安裝建置過程。此篇報導將針對vNonStop 2.0支援虛擬化技術進行說明。

《圖一》
Virtualized NonStop與實體Converged NonStop相同處 依據HPE的分類，採用實體機的NonStop稱為Converged NonStop，包含NonStop X (型號為NS7與NS3)與NonStop i (型號為NB-series與NS-series)。Virtualized NonStop與Converged NonStop X的相同處如下：
  • 建置適當的架構，與NonStop X具備相同的可用性。
  • 具備相同的core license方案，可為1、2、4、6 cores。
  • 採用L系列的RVU版本，vNonStop 2.0初始版本為L18.02。
  • TNS程式不需修改程式碼、不需重新compile即可執行於vNonStop。
  • NonStop X的native程式不需修改程式碼、不需重新compile即可執行於vNonStop。
  • TNS/R和TNS/E的native程式需重新編譯才可執行於vNonStop。
  • vNonStop為Big Endian環境，與NonStop X和NonStop i相同。
  • vNonStop (VMware)的VMs (Virtual Machines)種類請參考表一，CPU與CLIM數量限制與Converged NonStop X均相同。

《表一》Virtualized Machines (VMs) in a vNonStop
Virtualized NonStop – VMware HPE於2018年3月推出採用VMware的vNonStop 2.0，其與實體機 NonStop X的主要差異為專用硬體設備與虛擬化技術，軟體產品相同，但vNonStop (VMware)的軟體是以VMDK的格式提供，與原本的SUT DVD與CLIM Installation DVD不同。詳細差異請參考表二的說明。

《表二》vNonStop (VMware)與NonStop X差異
vNonStop (VM)的配置請參考圖二，此架構用4台DL380 server建置2套vNonStop系統 (2個node)，每個系統配置包含4顆CPU(每個CPU使用2個實體core)、4個Storage CLIM(每個Storage CLIM使用4個實體core)、4個IP CLIM(每個IP CLIM使用4個實體core)、1個vNSC(使用2個實體core)；與OpenStack不同處在於並未配置實體core給VMware hypervisor使用，但是實際上每台DL380 server (compute node)仍須保留空的core供hypervisor使用，依照HPE提供的建議，應至少保留17%的空core(例如一台實體機有24 core，則建議須保留約7 core的空core)。

《圖二》vNonStop (VMware) VM配置
建置考量 一、vNS VM在vSphere的設定注意事項
  • 每個vCPU在VM環境中需要設定使用專用的實體core，latency sensitive設為high，並保留CPU clock cycle，不可與其他VM共用。
  • vNS的VM都需設定使用專用的實體memory，不可與其他VM共用。
  • 考量容錯特性，同一個NonStop node相同的vNS VM種類(vCPU、vCLIM、vNSC)不能放在同一compute host (同一實體server)中。
  • 不支援VM migration，但是可將單一VM停止後，將其搬到其他地方，且此時系統仍可正常運作。
二、Compute node (實體server)規格需求
  • Intel x86-64 processor
    • 支援Hyperthread
    • 支援Virtualization Technology (VT-x、VT-D)
    • 支援Intel Xeon Processor E5 family與Intel Xeon Scalable Processor。
    • 支援SR-IOV的網卡：SR-IOV是一種 PCI(peripheral component interconnect)規格，此技術是一種硬體的虛擬化，透過網卡的設定，將實體網路port切割成多個虛擬port(稱之為Virtual Function)，以達到多個虛擬機器共用 PCIe裝置的目的，而vNonStop內部使用的X、Y fabric便架構在此技術上。
  • Rackmount Server
    • 至少5個PCIe I/O slot
    • 驗證過HPE Proliant DL380 Gen9與Gen10 server
  • Processor cores使用需求
    • vNS的core指的是實體core，不是使用hyperthread後的logical core。
    • vCPU：1、2、4、6 cores
    • Storage vCLIM：4 or 8 cores
    • IP/Telco vCLIM：4 or 8 cores
    • vNSC：2 cores
    • 需要保留VM hypervisor所需的cores
  • Memory使用需求
    • vCPU：1c架構(Entry class)需要32GB至64GB記憶體；2c、4c、6c架構需要64GB至192GB。
    • Storage vCLIM：4GB。
    • IP/Telco vCLIM：16GB。
    • vNSC：8GB。
    • 需要保留VM本身所需的memory。
  • 10Gbps網卡需求規格
    • IP vCLIM支援下列虛擬化網卡選項：VMXNET3、PCI passthrough、SR-IOV。詳細虛擬化設定選項如表三說明。
    • Intel 82599 NIC：測試過HPE 560SFP+。
    • QLogic 57810S NIC：測試過HPE 530T。

    • 《表三》vCLIM(VMware)網卡虛擬化設定選項
  • Storage Adapter需求規格
    • 支援VMware的paravirtual driver interface。
    • 至少10Gb網卡，建議採用具備hardware iSCSI功能的網卡。
  • System interconnect IO Card需求規格
    • 40/100Gbps Ethernet
    • RoCE v2 and OFED driver support (version 4.16.10.3, configured max_vfs = 4)。
    • Mellanox ConnectX-4 VPI (HPE 840QSFP28 2P)
      • Firmware version 12.20.1030
      • SR-IOV enable
三、System interconnect Network switch需求規格
  • Minimum：40Gb Ethernet、QSFP+ ports
  • VLAN support
  • Flow Control Support：IEEE 802.3x Pause frame
  • Data Center Bridging (DCB) protocol support：IEEE 802.1Qbb Priority Flow Control
  • HPE驗證過HPE FlexFabric 5930 and 5940 switch
  • 需兩台switch作容錯架構
VMware Deployment 一、使用vRealize Orchestrator 7.3以上的版本 二、Load in the vNS deployment workflow 三、Create JSON file describing the system
  • HPE提供Base JSON file
  • 定義system attribute、CPUs、CLIMs、networks、disks
  • 定義VMs執行在哪
四、執行workflow
  • 選擇JSON file
  • 後續workflow可不需要user介入處理
  • Parse and validate JSON file
  • 建立CPU VMs
  • 建立CLIM VMs
  • Power on all VMs
Virtualized Converged NonStop 除了Converged和Virtualized NonStop的選擇外，HPE結合兩種系統的優點，推出Virtualized Converged NonStop (NS2)；此系統類似一體機的概念，用戶享有Virtualized NonStop的優點，但卻不需要面對複雜的VM環境設定。 Virtualized Converged NonStop產品定位為初階等級，讓NonStop在虛擬化的產品線更齊全、更完整，與其他vNonStop相較，有下列特性： 一、容易建置  二、預先定義完整規格  三、NonStop系列佔用最少空間(footprint)的機種  四、省去複雜的雲端建置(虛擬化)工作  五、Virtualized Converged NonStop適用於下列應用
  • 適合遠端、分散式應用系統、分公司
  • 企業國際化發展可直接在當地佈署系統並立即使用
  • Edge processing
  • Linux的替代方案
  • 開發測試系統
  • 各種新的應用
六、Virtualized技術
  • Linux host OS，與CLIM相同的OS
  • KVM hypervisor安裝於CLIM OS
  • Core licensing支援1/2 cores方案
Virtualized Converged NonStop、NS3和Virtualized NonStop均使用相同作業系統，與vNS Entry-class相同具備虛擬化特性，其餘與NS3類似，但目前不提供調整系統架構的選項，詳細說明請參考表四。作業系統與軟體相容性說明如下： 一、採用L-series SUT  二、與全部使用L-series的NonStop系統100%相容
  • 由應用系統角度來看是相同的環境
  • 程式不需要重新compile
  • 應用系統和使用軟體不需改變
  • 100% binary compatible
三、應用系統可用性與其他系統相同  四、OSM可以同時管理logical和HW設備  五、具備相同的IP CLIM和Telco CLIM功能 六、相同的開發工具和開發環境

《表四》初階機種比較
未來發展 除了2017年推出採用VMware的vNonStop 1.0外，HPE在2018也推出採用VMware的vNonStop 2.0，以及類似一體機的Virtualized Converged NonStop，用戶可依據企業組織內的IT環境選擇適合的虛擬化技術。 NonStop導入虛擬化技術後，可容易的將NonStop系統融入用戶的IT環境，在私有雲建置mission-critical系統，仍維持NonStop一貫的不停頓、高擴充性、資料一致性與安全的特性，加上更多的應用系統middleware解決方案、NonStop SQL/MX資料庫服務，讓NonStop更有彈性也更具競爭性。 參考資料 1.Andrew Bergholz, "HPE "NonStop's Luminous Future", 2017 NonStop TBC 2.Lars Plum, "Virtualized NonStop Architectural Overview", 2017 NonStop TBC 3.Lars Plum, "Virtualized NonStop X and VMware", 2017 NonStop TBC 4.Mark Pollans, "A New Type of NonStop – a first look", 2017 NonStop TBC 5.HPE Virtualized NonStop Deployment and Configuration Guide.pdf 6.VMware Pre-Deployment Hardware Setup.pdf