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华为FusionSphere虚拟化套件GPU直通技术白皮书目录1 简介 (1)1.1 背景简介 (1)1.2 方案简介 (1)2 技术和方案介绍 (2)2.1 PCI直通方案 (2)2.1.1 方案概述 (2)2.1.2 适用场景 (3)2.1.3 方案特点 (3)2.2 GPU资源组方案 (4)2.2.1 方案概述 (4)2.2.2 适用场景 (4)2.2.3 方案特点 (6)3 术语 (6)1 简介1.1 背景简介随着信息化社会的飞速发展，大数据分析、深度学习等新技术的不断涌现，高性能计算不仅应用在石油勘探、地震分析、流体力学计算、分子运力学等传统领域，互联网、金融、政府信息化、教育等领域对高性能计算的需求也飞速增长。
GPU在高性能计算领域的使用，使得CPU不再是计算芯片的唯一选择。
与CPU相比，GPU具备更强大的计算能力以及更简单的任务处理模式，在高性能计算领域扮演者越来越重要的角色。
与此同时，在传统的图形渲染领域，包括虚拟桌面、游戏、工业设计、影视渲染等场景中，GPU也扮演者不可替代的角色。
GPU直通方案，为虚拟机提供接近于物理GPU能力的GPU设备。
1.2 方案简介华为FusionSphere虚拟化套件针对不同的业务场景及对GPU资源的使用情况，提供以下两种有针对性的解决方案：•主机PCI设备直通•GPU资源组FusionSphere 虚拟化套件使用PCI 直通技术将GPU 设备直通给虚拟机，即将GPU 在计算节点中呈现的PCI 设备直接绑定给虚拟机以呈现成为虚拟机的一个PCI 设备。
Virtual Machine Virtual Machine Hypervisor Graphics Driver GuestOSApplicationGuestOS Application Graphics DriverGPUGPUGPU GPU2技术和方案介绍2.1 PCI 直通方案2.1.1 方案概述 FusionSphere 虚拟化套件在主机（计算节点）启动等时机主动发现其以装配的GPU 设备，这些GPU 设备可直接绑定给虚拟机。
华为FusionSphere 6.0云套件安全技术白皮书（云数据中心）文档版本V1.0 发布日期 2016-04-30华为技术华为FusionSphere 6.0云套件安全技术白皮书 (云数据中心)Doc Number:OFFE00019187_PMD966ZHRevision:A拟制/Prepared by: chenfujun 90002776;评审/Reviewed by: huangdenghui 00283052;zouxiaowei 00348656;pengzhao jun 00286002;youwenwei 00176512;yanzhongwei 00232184批准/Approved by: youwenwei 001765122015-12-29Huawei Technologies Co., Ltd.华为技术All rights reserved所有侵权必究所有©华为技术 2016。
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华为技术地址：市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：enterprise.huawei.目录1 云计算平台安全威胁分析 (1)1.1 概述 (1)1.2 云安全威胁分析 (1)1.2.1 传统的安全威胁 (1)1.2.2 云计算带来的新的安全威胁 (3)1.3 云计算的安全价值 (3)2 FusionSphere安全方案 (5)2.1 FusionSphere总体安全框架 (5)2.2 FusionSphereOpenstack安全框架 (6)2.3 网络安全 (6)2.3.1 网络平面隔离 (6)2.3.2 VLAN隔离 (7)2.3.3 安全组 (8)2.3.4 防IP及MAC仿冒 (8)2.3.5 DHCP隔离 (8)2.4 虚拟化安全 (8)2.4.1 vCPU调度隔离安全 (9)2.4.2 存隔离 (9)2.4.3 部网络隔离 (9)2.4.4 磁盘I/O隔离 (10)2.5 数据安全 (10)2.5.1 数据访问控制 (10)2.5.2 剩余信息保护 (10)2.5.3 数据备份 (10)2.5.4 控制台登录虚拟机支持密码认证 (10)2.6 运维管理安全 (10)2.6.1 管理员分权分域管理 (11)2.6.2 账号密码管理 (11)2.6.3 日志管理 (11)2.6.4 传输加密 (11)2.6.5 数据库备份 (11)2.7 基础设施安全 (12)2.7.1 操作系统加固 (12)2.7.2 Web安全 (12)2.7.3 数据库加固 (12)2.7.4 安全补丁 (13)2.7.5 防病毒 (13)1 云计算平台安全威胁分析1.1 概述云计算平台作为一种新的计算资源提供方式，用户在享受它带来的便利性、低成本等优越性的同时，也对其自身的安全性也存在疑虑。
华为FusionSphere 6.5.0 虚拟化套件分布式虚拟交换机技术白皮书目录1 分布式虚拟交换机概述 (1)1.1 产生背景 (1)1.2 虚拟交换现状 (2)1.2.1 基于服务器CPU实现虚拟交换 (2)1.2.2 物理网卡实现虚拟交换 (2)1.2.3 交换机实现虚拟交换 (3)2 华为方案简介 (5)2.1 方案是什么 (5)2.2 方案架构 (7)2.3 方案特点 (7)3 虚拟交换管理 (8)3.1 主机 (8)3.2 分布式虚拟交换机 (8)3.3 端口组 (8)4 虚拟交换特性 (9)4.1 物理端口/聚合 (9)4.2 虚拟交换 (9)4.2.1 普通交换 (9)4.2.2 SR-IOV直通 (10)4.2.3 用户态交换 (10)4.3 流量整形 (11)4.3.1 基于端口组的流量整形 (11)4.4 安全 (11)4.4.1 二层网络安全策略 (11)4.4.2 广播报文抑制 (12)4.4.3 安全组 (12)4.5 Trunk端口 (12)4.6 端口管理 (13)4.7 存储面三层互通 (13)4.8 配置管理VLAN (13)4.9 业务管理平面 (13)5 虚拟交换应用场景 (14)5.1 集中虚拟网络管理 (14)5.2 虚拟网络流量统计功能 (14)5.3 分布式虚拟端口组 (14)5.4 分布式虚拟上行链路 (14)5.5 网络隔离 (14)5.6 网络迁移 (15)5.7网络安全 (15)5.8 配置管理VLAN (15)5.9 业务管理平面 (15)6 缩略语 (16)1 分布式虚拟交换机概述1.1 产生背景图1-1网络虚拟化的发展计算虚拟化驱动网络虚拟化的发展。
传统数据中心，一台服务器运行一个操作系统，通过物理网线与交换机相连，由交换机实现不同的主机的交换、流量控制、安全控制等功能。
在计算虚拟化后，一台服务器虚拟化成多台的虚拟的主机，每个虚拟主机有自己的CPU、内存和网卡。
华为FusionSphere虚拟化套件可靠性技术白皮书目录1系统架构说明 (1)1.1华为FusionSphere解决方案总览 (1)2系统可靠性 (2)2.1网络路径全冗余 (2)2.2网络分平面通信 (2)2.3管理节点HA (3)2.4进程僵死保护 (4)2.5流量控制 (5)2.6故障检测 (5)2.7数据一致性审计 (5)2.8管理数据备份与恢复 (6)2.9全局时间同步 (6)3 FusionCompute可靠性 (7)3.1虚拟机热迁移 (7)3.2存储冷热迁移 (8)3.3虚拟机HA (9)3.4虚拟机故障隔离 (10)3.5虚拟机OS故障检测 (11)3.6黑匣子 (12)3.7管理节点虚拟化部署 (12)3.8主机故障恢复 (12)4 FusionStorage可靠性 (13)4.1数据存储冗余设计 (13)4.2多故障域设计 (14)4.3数据安全级设计 (14)4.4数据强一致性 (16)4.5元数据高可靠性 (16)5网络可靠性 (17)5.1存储多路径访问 (19)5.2虚拟化网络流量控制 (20)5.3网卡负荷分担 (20)5.4交换机堆叠 (20)5.5交换机互连冗余 (21)5.6虚拟路由冗余保护 (21)6硬件可靠性 (23)6.1内存可靠性 (23)6.2硬盘可靠性 (23)6.3支持磁盘在线定时故障检测和预警 (24)6.4电源可靠性 (24)6.5系统检测 (25)6.6板载软件可靠性 (25)1 系统架构说明1.1 华为FusionSphere解决方案总览图1-1华为FusionSphere解决方案总览华为FusionSphere解决方案对业务系统的多个应用整合后，提高了服务器利用率和系统可靠性，降低采购成本，提高维护效率。
通过弹性主机基本服务提供方便快捷按需使用的优质弹性服务；自助申请调度资源、查询，无需人工服务；成本低，体验好：低于传统业务模式，自动服务显著提高响应速度。
华为FusionSphere 6.5.0 虚拟化套件分布式虚拟交换机技术白皮书目录1 分布式虚拟交换机概述 (1)1.1 产生背景 (1)1.2 虚拟交换现状 (2)1.2.1 基于服务器CPU实现虚拟交换 (2)1.2.2 物理网卡实现虚拟交换 (2)1.2.3 交换机实现虚拟交换 (3)2 华为方案简介 (5)2.1 方案是什么 (5)2.2 方案架构 (7)2.3 方案特点 (7)3 虚拟交换管理 (8)3.1 主机 (8)3.2 分布式虚拟交换机 (8)3.3 端口组 (8)4 虚拟交换特性 (9)4.1 物理端口/聚合 (9)4.2 虚拟交换 (9)4.2.1 普通交换 (9)4.2.2 SR-IOV直通 (10)4.2.3 用户态交换 (10)4.3 流量整形 (11)4.3.1 基于端口组的流量整形 (11)4.4 安全 (11)4.4.1 二层网络安全策略 (11)4.4.2 广播报文抑制 (12)4.4.3 安全组 (12)4.5 Trunk端口 (12)4.6 端口管理 (13)4.7 存储面三层互通 (13)4.8 配置管理VLAN (13)4.9 业务管理平面 (13)5 虚拟交换应用场景 (14)5.1 集中虚拟网络管理 (14)5.2 虚拟网络流量统计功能 (14)5.3 分布式虚拟端口组 (14)5.4 分布式虚拟上行链路 (14)5.5 网络隔离 (14)5.6 网络迁移 (15)5.7网络安全 (15)5.8 配置管理VLAN (15)5.9 业务管理平面 (15)6 缩略语 (16)1 分布式虚拟交换机概述1.1 产生背景图1-1网络虚拟化的发展计算虚拟化驱动网络虚拟化的发展。
传统数据中心，一台服务器运行一个操作系统，通过物理网线与交换机相连，由交换机实现不同的主机的交换、流量控制、安全控制等功能。
在计算虚拟化后，一台服务器虚拟化成多台的虚拟的主机，每个虚拟主机有自己的CPU、内存和网卡。
华为FusionSphere 6.5.0 虚拟化套件技术白皮书pg. i1 摘要云计算并不是一种新的技术，而是在一个新理念的驱动下产生的技术组合。
这个理念就是—敏捷IT。
在云计算之前，企业部署一套服务，需要经历组网规划，容量规划，设备选型，下单，付款，发货，运输，安装，部署，调试的整个完整过程。
这个周期在大型项目中需要以周甚至月来计算。
在引入云计算后，这整个周期缩短到以分钟来计算。
IT业有一条摩尔定律，芯片速度容量每18个月提升一倍。
同时，IT行业还有一条反摩尔定律，所有无法追随摩尔定律的厂家将被淘汰。
IT行业是快鱼吃慢鱼的行业，使用云计算可以提升IT设施供给效率，不使用则会拖慢产品或服务的扩张脚步，一步慢步步慢。
云计算当然还会带来别的好处，比如提升复用率缩减成本，降低能源消耗，缩减维护人力成本等方面的优势，但在反摩尔定律面前，已经显得不是那么重要。
业界关于云计算技术的定义，是通过虚拟化技术，将不同的基础设施标准化为相同的业务部件，然后利用这些业务部件，依据用户需求自动化组合来满足各种个性化的诉求。
云着重于虚拟化，标准化，和自动化。
FusionSphere是一款成熟的Iaas层的云计算解决方案，除满足上面所述的虚拟化，标准化和自动化诉求外，秉承华为公司二十几年电信化产品的优秀基因，向您提供开放，安全可靠的产品。
本文档向您讲述华为FusionSphere解决方案中所用到的相关技术，通过阅读本文档，您能够了解到：●云的虚拟化，标准化，自动化这些关键衡量标准是如何在FusionSphere解决方案中体现的；●FusionSphere解决方案是如何做到开放，安全可靠的；●FusionSphere解决方案所包含的部件，所涉及的主要技术领域，使用的主要单点技术；●针对FusionSphere提供的各种技术选择，您怎样使用它们来满足您的业务诉求；本书分为如下章节：第一章，就是本章，给您对云计算，云平台有一个概括性的认识，并对本文档的阅读给出指导。
华为FusionSphere 虚拟化套件备份技术白皮书目录1备份简介 (1)1.1云计算备份概述 (1)1.1.1为什么需要备份 (1)1.1.2备份系统设计原则 (1)1.1.3备份系统的定位（与容灾的关系） (3)1.1.4备份系统的组成 (3)1.2云计算备份典型需求描述 (4)1.3 FusionSphere备份方案简介 (5)2 FusionSphere备份方案介绍 (7)2.1 eBackup虚拟机备份方案 (7)2.1.1方案概述 (7)2.1.2适用场景 (9)2.1.3方案组网 (11)2.1.4方案特点 (12)2.2用户数据备份到第三方备份服务器方案 (13)2.2.1方案概述 (13)2.2.2适用场景 (13)2.2.3方案组网 (14)2.2.4方案特点 (15)3综述：FusionSphere备份方案对比分析 (16)4术语 (17)1 备份简介1.1 云计算备份概述随着云计算的蓬勃发展，越来越多重要的计算机信息系统出现在云计算中。
由于各行业的用户和企业对网络应用和数据信息的依赖日益强烈，使得突发性灾难如火灾、洪水、地震、区域电力中断或者人为破坏对整个企业的数据和业务生产会造成重大影响，如重要信息丢失、服务中断、经济损失、客户流失等。
因此，为了保证云计算中计算机信息系统的业务连续性和数据可靠性，华为提供了针对云计算的备份解决方案，保证灾难发生时关键数据不丢失，系统服务尽快恢复运行。
1.1.1 为什么需要备份虽然计算机技术的发展给人们的日常生活提供了很多便利，然而，人为的操作错误，系统软件或应用软件的缺陷、硬件的损毁、电脑病毒、骇客攻击、自然灾难等等诸多因素都有可能造成计算机中数据的丢失，从而给企业造成无可估量的损失。
为了保护业务系统的关键业务数据，必须对这些数据进行有效的保护，并支持快速恢复。
所有的备份都是为发生灾难时作恢复而准备的，一个自动备份系统的优劣标准不仅仅在于它的备份模式/备份速度等，需要慎重衡量的还有另一个标准---可恢复性。
1 系统架构说明1.1 华为FusionSphere解决方案总览图1-1华为FusionSphere解决方案总览华为FusionSphere解决方案对业务系统的多个应用整合后，提高了服务器利用率和系统可靠性，降低采购成本，提高维护效率。
通过弹性主机基本服务提供方便快捷按需使用的优质弹性服务；自助申请调度资源、查询，无需人工服务；成本低，体验好：低于传统业务模式，自动服务显著提高响应速度。
2 架构可靠性架构可靠性关注的主要内容是当前解决方案是如何保证数据中心间和数据中心内各个子系统间的业务可靠性和公共平台的可靠性。
2.1 网络路径全冗余FusionSphere解决方案的网络按照层次划分，可以分为核心层、汇聚层、接入层和虚拟网络层。
核心层交换设备主要完成各数据中心之间的通信互联，同时提供FusionSphere对外网络出口。
可通过使用S93xx交换机集群，保证对外与防火墙/NAT和对内各数据中心汇聚交换机连接的冗余。
汇聚层交换设备位于各个数据中心机房内部，完成本数据中心内各接入层交换机的流量汇聚，对外与核心层交换机通过三层互通，同时对接入层交换机提供二层接入功能。
通过使用S93xx交换机集群，保证了对外与核心层交换设备和数据中心内接入层交换机连接的冗余。
接入交换机位负责本机柜内部的服务器接入。
可通过使用S53xx交换机堆叠，保证对外与汇聚层交换设备和对内虚拟网络层连接的冗余。
虚拟网络层位于服务器内部，负责服务器内部的虚拟机之间以及对外通信功能。
通过采用多网卡绑定，避免单个网卡故障引发的业务中断。
图2-1网络路径全冗余的配置示意图2.2 网络分平面通信整个云计算系统逻辑上可以分为三个平面：管理平面、存储平面和业务平面。
为了保证各种网络平面数据的可靠和安全，FusionSphere采用分网络平面的架构方案，不同平面间采用VLAN进行隔离，单个平面的故障不影响其他平面继续工作。
例如当管理平面暂时故障时，业务平面还能够用于继续访问虚拟机。
