Mặc dù quá trình tối ưu hóa trên Virtual Machines (VMs) đã giúp các máy chủ tăng cường hoạt động một cách hiệu quả nhưng vẫn không giải quyết được vấn đề tranh chấp băng thông giữa các nguồn khác nhau trong hệ thống mạng. Để giải quyết vấn đề trên thì hệ điều hành Microsoft Windows Server 2008 R2 đã đưa ra nhiều giải pháp và một trong các giải pháp đó là VMQ. Qua quá trình thử nghiệm của Dell cho thấy rằng tính năng này có khả năng tăng cường hiệu quả quá trình xử lý dữ liệu đầu vào (throughput) trên Network I/O trong khi giảm gánh nặng cho máy chủ.

1- Cấu trúc và chức năng của VMQ

                Trong phiên bản trước của Hyper-V, Virtual-network-switch thực hiện xử lý lưu lượng giữa VMs và NICs. Quá trình này bao gồm phân loại và lọc các gói tin dựa vào địa chỉ MAC hoặc VLAN cũng như quá trình dẫn đường cho các gói tin đến VM Adapder. Hoạt động này rất tốn dung lượng xử lý vì số lượng gói tin sẽ tăng lên khi mật độ VM tăng.

                Windows Server 2008 R2 Hyper-V đưa ra tiện ích VMQ nhằm giải quyết các vấn đề trên đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng phần cứng. Tính năng năng VMQ hoạt động kết hợp với sự hỗ trợ của phần cứng giúp sắp xếp gói tin ra vào NIC vật lý. Giải pháp này giúp giảm tải lưu lượng gói tin ra vào và phân bố hợp lý lưu lượng cho các ứng dụng khác nhau. Doanh nghiệp có thể triển khai kỹ thuật này trên nền Dell PowerEdge với Gigabit Ethernet (GbE) Intel VT Quad-port Server Adapter cũng như là 10 Gigabit Ethernet (10GbE) Intel XF SR, Intel AT và Intel DAC Server Adapter.

                Một hệ thống không có VMQ thì Hypervisor phải sắp xếp và dẫn đường các gói tin đến địa chỉ VMs đích, và các gói tin đến sẽ được sao chép hai lần trong khi chuyển từ NIC Buffer đến Application Buffer. Với chức năng VMQ, nhiều hàng (Queue) sẽ được tạo ra, trong đó mỗi hàng ứng với một VM. Ngoài ra, còn có một số hàng mặc định dẫn các gói tin Multicast, Broadcast… Khi gói tin chứa dữ liệu đến NIC vật lý, NIC sẽ sắp xếp các gói dựa vào địa chỉ MAC và VLAN tag của VM đích và đặt chúng vào hàng tương ứng. Sau đó Virtual Network Switch sẽ lấy các gói trong hàng và đưa đến VMs.

Hệ thống ứng dụng VMQ

2- Cấu hình VMQ

                Trong Intel Network Adapter Driver cho máy chủ Dell thì tính năng VMQ mặc định không hoạt động. Để bật chế độ VMQ, nhà quản trị nên bật VMQ Support trên Physical Network Adapter và Virtual Switch. Ngoài ra, không cần cấu hình gì khác trên Guest OS để bật tính năng này.

                Để bật chế độ VMQ trên Virtual Switch cần can thiệp vào registry:

   + Đối với GbE Adapter, nhà quản trị có thể thực hiện bước này bằng cách thêm BelowTenGigVmqEnabled vào HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\VMSMP\Parameters và đặt value là 1.

   + Đối với 10GbE Adapter, thêm mục TenGigVmqEnabled vào cùng đường dẫn và đặt value là 1.

                Tiếp theo, để bật tính năng VMQ trên Physical Network Adapter nhà quản trị sử dụng công cụ Device Manager\Network Adapter. Nhấn chuột phải vào Adapter hỗ trợ VMQ chọn “Properties”. Trong của sở Properties, chọn Virtual Machine Queues và đặt giá trị “Enabled”.

Quá trình bật tính năng VMQ trên Physical Network Adapter

                Điều quan trọng là phải thực hiện từng bước theo thứ tự khi tiến hành bật tính năng VMQ. Ngoài ra, nhà quản trị có thể thực hiện một cách dễ dàng hơn trên nền Microsoft System Center Virtual Machine Manager 2008 R2. Nhà quản trị có thể cho phép hoặc không cho phép tính năng VMQ bằng cách thay đổi mục Enable Virtual Network Optimization trên VM Properties. Chức năng này chỉ được thực hiện trên nền SCVMM 2008 R2 với Windows Server 2008 R2 Hyper-V VMs.

3- Giảm tải lưu lượng cho Virtual File Server

                Nhờ tính năng VMQ trên máy chủ Windows Server 2008 R2 Hyper-V, các hệ thống thường xuyên chịu nhiều gánh nặng như File Server có thể giảm tải được lưu lượng và tăng năng suất hoạt động. Để kiểm chứng thì các chuyên viên kỹ thuật của Dell đã sử dụng các đoạn mã để kiểm tra trên File Server không cài đặt tính năng VMQ. Các đoạn Script được thiết kế nhằm thực hiện sao chép một lượng lớn các file (vài KB đến 6MB) từ máy Client đến VMs. Kết quả kiểm dựa vào lưu lượng truy cập và số lần sao chép dữ liệu trên máy chủ.

                Môi trường kiểm tra bao gồm một máy File Server và ba máy Client Server. Máy File Server Dell PowerEdge R610 chạy trên nền Windows Server 2008 R2 Datacenter OS với cấu hình một bộ xử lý Quad-core Intel Xeon E5530 2.4 Ghz,  RAM 8GB, a10GbE Intel AT Server Adapter, bốn GbE Broadcom LAN trên Motherboards (LOMs). Ba máy Client là các máy chủ PowerEdge OS chạy trên nền 32-bit Windows Vista SP1 với cấu hình một bộ xử lý Quad-core AMD Opteron 2350 2.0 Ghz, RAM 4GB, hai GbE Broadcom LOMs.

                Kết quả cho thấy khi bật tính năng VMQ giúp giảm thời gian trung bình của phần cứng và  tối ưu hoạt động của bộ xử lý trên máy chủ.

Kết quả so sánh Network throughput

Kết quả so sánh số lần sao chép dữ liệu

4- Tăng cường khả năng hoạt động cho môi trường ảo hóa

                Các chuyên viên kỹ thuật của Dell kết hợp với Microsoft và Intel trong quá trình hoàn thiện Windows Server 2008 R2 nhằm tăng cường chức năng Hyper-V. Mặc dù hầu hết GbE Network Adapter hỗ trợ VMQ nhưng để sử dụng chức năng toàn diện của VMQ thì doanh nghiệp nên sử dụng 10GbE Network Adapter.

Quốc Dũng (Nguồn Dell Power Solutions)