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容器虚拟化技术为什么能够提升效率?

2015/4/5    来源:TechTarget中国    作者:Jim O      
关键字:虚拟化  hypervisor  容器技术  
我们可以看到的是这种方式可以解决hypervisor虚拟化当中的大多数性能问题。再加上更加轻松和快捷的部署方式,容器技术将会在不久的将来占据虚拟化市场。

容器虚拟化技术为什么能够提升效率?

  容器技术已经引起了业内的广泛关注,有充分的证据表明,其能够大大提升工作效率。

  现在,虚拟化技术已经成为一种被大家广泛认可的服务器资源共享方式,它可以在按需构建操作系统实例的过程当中为系统管理员提供极大的灵活性。由于hypervisor虚拟化技术仍然存在一些性能和资源使用效率方面的问题,因此出现了一种称为容器(Container)的新型虚拟化技术来帮助解决这些问题。

  起初,大家普遍认为基于hypervisor的方式可以在最大程度上提供灵活性。所有虚拟机实例都能够运行任何其所支持的操作系统,而不受其他实例的影响。然而,现在越来越多的用户发现hypervisor提供这样一种广泛支持的特性其实是在给自己制造麻烦。对于hypervisor环境来说,每个虚拟机实例都需要运行客户端操作系统的完整副本以及其中包含的大量应用程序。从实际运行的角度来说,由此产生的沉重负载将会影响其工作效率及性能表现。

  首先,每种操作系统和应用程序堆栈都需要使用DRAM。对于多个运行简单应用程序的小型虚拟机实例来说,这种方式可能产生很大的系统开销,降低性能表现。加载并卸载这些堆栈镜像需要花费很长时间,并且还会增加服务器的网络连接数量。对于极端情况来说,如果用户在上午9点同时启动上千台虚拟桌面,还有可能导致网络风暴的发生。因此需要让员工出去喝杯咖啡,同时高效锁定集群当中的任何其他流量。

  部署虚拟服务器的目的之一在于快速创建新的虚拟机实例。然而从网络存储当中复制镜像需要花费大量时间,这些操作会延长启动过程,无疑会限制系统灵活性。

  因此我们可以选择使用容器技术。只需要通过简单的观察我们便能够发现容器技术的出现是为了解决多操作系统/应用程序堆栈的问题:

  •   在单台服务器当中为所有虚拟机实例使用相同的操作系统对于大部分数据中心来说都不算是真正的限制。流程管理(Orchestration)可以轻松处理这种变化
  •   许多应用程序堆栈都是相同的(比如LAMP)
  •   对于大规模集群来说,在本地硬盘当中存储操作系统副本将会使得更新过程变得更为复杂

  最为重要的是,容器可以同时将操作系统镜像和应用程序加载到内存当中。还可以从网络磁盘进行加载,因为同时启动几十台镜像不会对网络和存储带来很大负载。之后的镜像创建过程只需要指向通用镜像,大大减少了所需内存。

  容器技术能够在同一台服务器上创建相比于之前两倍的虚拟机实例数量,因此无疑将会降低系统总投入。但是必须认真进行规划,因为双倍的实例数量同样意味着对于运行这些实例的服务器带来了双倍的I/O负载。

  我们需要了解除了避免可能发生的启动风暴之外,容器技术是否还有任何其他性能方面的优势。能否改进IOPS?能够提升网络连接效率并且降低容器间的延迟,解决伴随实例数量增加而产生的问题?

  IBM Austin实验室完成了至今为止大部分权威实验,其研究结果表明相比于hypervisor,容器的许多关键指标都有重大改进。在进行的所有测试当中,容器几乎拥有和本地平台一样的运行速度,尽管网络延迟测试还没有完成。

  IBM的研究表明容器在多个领域当中都比hypervisor拥有更好的性能表现。容器的运行速度几乎是hypervisor的两倍,在LINOACK的评分当中非常接近于本地操作系统。在和KVM的对比当中,容器在硬盘随机读取(84,000 vs 48,000 IOPS)和写入(110,000 vs 60,000 IOPS )方面拥有非常优秀的表现,如果使用本地固态硬盘可以实现更好的SQL性能表现。

  高性能计算(HPC)社区也在转而使用虚拟化和容器技术。一项由巴西天主教大学进行的研究已经取得了一定成果。

  “如果可以降低基本的系统开销(比如CPU、内存、硬盘和网络),那么HPC无疑会选择使用虚拟化系统,”研究人员表示。“从这个角度来说,我们发现所有基于容器的系统在CPU、内存、硬盘和网络方面都拥有接近于本地操作系统的性能表现。”

  即便是hypervisor虚拟化领域的领导者,VMware也针对Docker进行了一系列评测对比。其研究结果印证了容器拥有接近本地系统的性能表现,尽管其没有像IBM那样针对VMware hypervisor发布非常详细的测试报告。而这项报告的结果有可能促使VMware做出调整,以降低hypervisor的系统开销。VMware的报告当中没有提及硬盘I/O问题。

  为了扩展其适用范围,容器技术仍然需要在安全方面不断改进。但是现在,我们可以看到的是这种方式可以解决hypervisor虚拟化当中的大多数性能问题。再加上更加轻松和快捷的部署方式,容器技术将会在不久的将来占据虚拟化市场。

责任编辑:涂君军
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