■ 河南 郭建伟
编者按：随着Windows Server版本的演进，其功能也变得越来越强大。但是，对于任何版本的Windows Server来说，如何优化和提高网络管理的能力，始终使其重点发展的方向。在最新的Windows Server 2016中，其网络管理与维护的功能得到了进一步的强化。灵活的使用其内置的各种网络优化技术，对于提高网络运维的效率是极为重要的。这里就从DVMQ，RDMA，SMB Direct，SR-IOV，数据中心桥接，QoS，RSS等方面，来讲述了优化网络性能的方法。 管理虚拟机队列
在Hyper-V虚拟化环境中，当物理网卡进行数据传输时，如果没有启用VMQ（即Virtual Machine Queue，虚拟机队列），在处理网络流量时，中断处理只有一个CPU 核心管控，即使存在空闲的CPU核心，也无法参与进来。当启用了VMQ功能后，数据流量就可以在不同的CPU核心上进行处理，从而大大提高网络传输的能力。 在W i n d o w s S e r v e r 2016中，还提供了DVMQ（即Dynaic Virtual Machine Queue，动态虚拟机队列）技术，主要用来强化VMQ（虚拟机队列）的功能。对于DVMQ 来说，相对于VMQ来说增加了监控功能，即可以监控正在使用的CPU核心的工作状态。
如果其检测到某个CPU
核心处于满负荷运行状态，
就会自动将其处理过程切换
到比较闲置的其他CPU核心
上。VMQ技术会在物理网卡
层面为每台虚拟机生成一个
队列，利用对应的虚拟机使
用的虚拟网卡的MAC地址作
为与之关联的队列的标识，
之后VMQ会将不同的队列分
配到对应的CPU核心上进行
处理，当其处理完毕后不会
经由标准的TCP/IP路由，而
通过虚拟交换机的扩展模
崔津渡
块，直接将流量投递到目标
虚拟机上。
DVMQ通过对Hyper-V主
机的逻辑CPU核心进行监控，
将不同的队列从满负载的
CPU逻辑核心切换到较为空
闲的CPU核心上进行处理。
在配置VMQ时，必须保证
物理网卡支持该功能，在虚
拟机上也必须启用该功能。
煤炭科学技术在Hypr-V管理器右侧点
击“虚拟交换机管理器”项，
可以创建一个虚拟交换机，
使其和某块物理网卡进行绑
定。
在该Hyper-V主机上打
开设备管理中，打开该物理
网卡的属性窗口，在“高级”
面板中的“设置”列表周末
选择“虚拟化”项，点击“属
性”按钮，在打开窗口中选择
“启用虚拟机队列”项，启用
VMQ功能。
在PowerShell窗口中执
行“Get-NetAdapterVMQ”命
令，查看VMQ的状态信息。当不同的虚拟机和外界进行流量传输时，就会看到对应的虚拟机队列信息。在Hyper-V管理器中选择某个
虚拟机，在右侧点击“设置”
项，在打开窗口左侧选择虚
拟网卡，在右侧选择对应的
虚拟交换机。在左侧选择“硬
件加速”项，在右侧选择“启
用虚拟机队列”项。让虚拟
机支持VMQ功能。
RDMA和SMB Direct的功能和特点
对于RDMA（即Remote Direct Memery Access，远程直接内存访问）技术来说，主要用来减少在网络传输中CPU处理的过程，提高CPU 的效能。例如，在Windows Server 2016中存在一台文件服务器，当启用了RDMA功能后，并且物理网卡/交换机等设备也要支持该功能，其通讯过程就会跳过操作系统和网卡驱动等环节，应用程序提交的数据会发送到网卡当中，网卡就会完成处理和通讯的过程。
在Windows Server 2016的虚拟化环境中，如果虚拟化的客户机和文件服务器位于同一台Hyper-V主机中，那么当启用了RDMA功能后，连底层的网卡通讯过程都可
以忽略掉，即虚拟机的应用被折磨的男孩
之间可以进行直接的内存通
讯。当然，操作系统必须为
Windows Server 2016，并且
需要安装对应的集成的驱动
程序。从实质上说，RDMA的
潘金莲之前世今生诱僧
功能就是将应用程序中的通
讯数据直接和网卡进行交
互。
在Hyper-V主机中的虚
拟机可以直接进行内存通
讯，因为虚拟机要和物理主
机进行通讯，会使用VMBUS
的功能，因此主机可以了解
所有虚拟机的基本定位信
息，所有的虚拟机也都使用
了VMBUS功能，所以虚拟机
之间的通讯可以直接跳过虚
拟系统和虚拟网卡层面的。
对于SMB Direct功
能来说，是基于RDMA之上
来实现的，并且其是专门
针对文件服务器来实现共
享。启用SMB Direct功能，
可以进一步的提升网络通
讯的效率降低网络延迟，而
且可以有效降低CPU的负
载。在Hyper-V主机上打开
PowerShell窗口，执行“Get-
Command *rdma*”命令，查
看和RDMA相关的命令信息。
执行“Get-NetAdapterRdma”
命令，查看网卡信息，在其
中的“Enabled”列中如果显
卸骨术
示“False”，表示该网卡没有
启用RDMA功能。执行“Get-
NetAdapterRdma | Enable-
NetAdapterRdma”命令，启用
RDMA功能。
实现虚拟网卡映射
SR-IOV（即Single Root I/O Virtualization，单根虚拟化）适用于Windows
Server 2016的Hyper-V运
行环境，在Hyper-V中管理
员可以创建多台虚拟机，并
为其配置虚拟网卡，使用SR-IOV技术，可以有效提高虚拟网卡的效能。对RSS和VMQ技术来说，在处理网络流量时，必须依靠CPU的支持方可。对于SR-IOV 来说，可以直接跳过CPU 利用网卡进行处理，这样就减轻了CPU的负载。SR-IOV可以将虚拟网卡
直接映射到物理网卡中，使其可以直接调用物理网卡中的资源，来完成对于通讯队列的处理。
因为物理网卡提供了相应的API接口，这些接口被称为虚拟函数，其可以直接调用物理网卡中的芯片来处理数据流量。SR-IOV的主要作用就是将虚拟的网络通讯队列，直接映射到虚拟机中进行处理，避开了物理CPU 的处理环节。实现SR-IOV 技术，是存在一些先决条件的。例如服务器的网卡，主板都必须支持SR-IOV功能，在网卡和主板上都配置了特殊的芯片，来实现SR-IOV功能。在服务器的BIOS中必须启用该功能，服务器必须支持SLAT（即Second Level Address Translation）功
能，可以对虚拟内存地址进
行转换。
张岱年对于SLAT来时，其实质
上是将虚拟机中的内存地址
和物理服务器的内存地址进
行更好的匹配，让虚拟机在
使用硬件资源是减少地址转
换的过程，直接访问到物理
的内存地址。当启用了SR-
IOV功能后，RSS就会被自动
停用。对于Hyper-V虚拟机
来说，需要安装对应的网卡
驱动，启用网卡的SR-IOV功
能。
对应地，在Hyper-V的
虚拟交换机上也必须启用
用SR-IOV功能。在某台
Hyper-V主机上打开设备管
理器，双击某块物理网卡，在
其属性窗口中的“高级”面
板中选择“虚拟化”项，
点击属性按钮，在打开
窗口（如图1）中选择
“启用SR-IOV”项，启用
该功能。将虚拟机中的
网卡和物理网卡进行直
接连接，虚拟网卡将需
要处理的资源投送给物
理网卡，物理网卡可以
直接处理通讯的队列。
在Hyper-V管理器
中打开虚拟交换机管理界
面，删除存在的虚拟焦化经
济。以内对于已经存在的虚
拟交换机来说，是无法启用
SR-IOV功能的。创建新的虚
拟交换机，输入其名称，选择
“外部网络”项，在列表中选
择启用了SR-IOV功能的网
卡，选择“启用单根I/O虚拟
化”项，点击确定按钮，让该
虚拟交换机支持SR-IOV功
能。选择某台虚拟机，在其
设置窗口中为其指定上述虚
拟交换机。在左侧选择“硬
件加速”向，在右侧选择“启
用SR-IOV”项，就为该机的
虚拟网卡启用了SR-IOV功
能。这样，虚拟网卡就具备
了虚拟函数接口功能，通过
该接口就可以将信息投递到
物理网卡中。图1 启用单根虚拟化功能
使用数据中心桥接，加速网络访问
数据中心桥接（即Datacenter Bridging）是基于国际化标准组织所制定的标准协议，其主要作用是帮助应用程序在进行网络通信时，能够获取足够的优先级和网络直连的保障。因为数据中心桥接功能是基于标准协议创建的，所以不仅适用于Windows Server 的系统，对于数据中心的服务器、网卡和交换机等设备也可以提供支持。对于物理网络通讯的过程来说，从Windows Server 发起数据流量，从物理网卡到交换机，整个数据通讯从每个层面都可以得到优化和保障。
使
用SR-IOV，RDMA 等
技术来说，虽然提高网络通信的效能，但是对于网络质量控制来说，却存在一定的问题。因为Hyper-V 的虚拟机在传输数据时，会直接调用硬件的网卡，就会绕过Hyper-V 主机中的网络协议栈，让关于QoS 的策略变得没有毫无用处。数据中心桥接功能可以很好的解决上
述问题，即使虚拟机跳过了Hyper-V 主机的网络协议栈，因为物理网卡、交换机均支持该功能，所以针对网络程序设置的优先级和网络质量保证来说，在网卡、交换机中是可以识别并得到执行的。
在配置数据中心桥接时，首先需要识别不同的网络应用程序，这依靠的是协议和端口号来进行的，例如iSCSI 使用了TCP/UCP 3260端口，NFS 使用了TCP/UCP 2049端口，SMB 使用了TCP/UCP 445端口，Live Migration 使用了TCP 6600端口等。
接下来数据中心桥接功能会针对不同的应用程序，通过添加标签的方式为其设置优先级，这不仅仅需要在数据中心桥接的策略中进行指定，还需要对网络程序发送的数据包进行修改，即将优先级的信息写入到相应的数据包中，网卡和交换机会识别这些数据包，并遵循数据包中的优先级信息，来执行预设的策略。
例
如
在Hyper-V 管
理器中打开某台虚拟机，在PowerShell 窗口中执行“G e t -W i n d o s F e a t u r e *brid*”命令，查看数据中心桥接功能的名称信息。
执
行“I n s t a l l -
W i n d o w s F e a t u r e D a t a -Center-Bridging”命令，来安装该组件。
执
行“Get-Command
-Module DcbQos”命令，查看和数据中心桥接功能相关的命令。
例如，执行“New-NetQos Policy-Name "SMBLink" -N etDirectPortMatchConditi on 445 -PriorityValueActi on 1”命令，创建名为“SMBLink”的策略，设置了其使用的端口和优先级。
执行“Enable-NetQosFl owControl -Priority 1”命令，来启用该策略。
执行“Enable-NetAdapt erQos -Name "xxx"”命令，将该策略和具体的网卡绑定起来，这里的“xxx”为网卡的名称。
执行“New-NetQosTraff
icClass -Name "SMBLink" -Priority 1 –BandwidthP ercentage 50 -Algorithm
ETS”命令，可以设置该策略可以占用的网卡的带宽的比例。这样，对于使用SMB 协
议的网络传输来说，其优先级为1，可以使用50%带宽的网卡带宽。
RSS 技术的原理和配置
RSS（即Receiver Side Scaling，接收端缩放），对于服务器来说，在默认情况下，在进行网络传输时，需要CPU 进行中断处理，但是只能有一个CPU 内核进行处理，及时有更多的内核处于空闲状态，也无法对上述情况进行处理。RSS 技术很好地解决了上述问题，
当进行网络数据传输时，RSS 可以让多个CPU 核心同时进行处理。RSS 可以产生多个不同的传输队列，每个队列的中的数据会有一个CPU 核心进行处理。这样，所有的CPU 资源都会被充分利用起来，可以更加高效快速的处理网络数据。
RSS 实际上是网卡中内置的功能，当其启用后，就会利用多个CPU 核心处理网络
数据。当然，RSS 技术并非只为Hyper-V 产生的，也可以使用到其他的服务器上。例如在某台物理服务器上打开设备管理器，在“网络适配器”节点下显示所有的网卡设备，双击其中某块网卡，在属性窗口中的“高级”面板（如图2）左侧的“属性”列表中选择“RSS 负载平衡配置
文件”项，在右侧选择合适的配置文件。
对于单个物理CPU 来说，可以选择“ClosestProcessor”项，让所有的逻辑CPU 核心都可以参与处理网络流量，并形成一种负载均衡机制。
在左侧选择“RSS 基础处理器数量”项，可以设置基础的CPU 核心，在右侧显示默认值为0，表示使用
第一个物理CPU 的第一个逻辑核心。在左侧选择“最大RSS 处理器数”项，可以设置最大的CPU 核心数量，在右侧设置合适的CPU 核心数量，选择“最大RSS 队列数”项，在右侧设置合适的队列数量。
当配置完成后，在PowerShell 窗口中执行“Get-NetAdapterRss”命令，来查看RSS
的配置信息。在
图2 设置RSS 属性信息
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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