Программно-ускоренная сеть в Virtual Private Cloud

Если ваше приложение нагружает ядра ВМ на предельных уровнях и одновременно с этим требует передачи больших объемов сетевого трафика, пользовательские и сетевые процессы могут начать борьбу за аппаратные ресурсы. Чтобы исключить такую ситуацию, рекомендуется использовать в VPC программно-ускоренную сеть.

Обычная сеть ВМОбычная сеть ВМ

В инфраструктуре Yandex Cloud все виртуальные машины работают в среде виртуализации QEMU-KVM. Гипервизор пропорционально распределяет вычислительную нагрузку по всем процессорным ядрам, которые выделены виртуальной машине.

Вычислительную нагрузку можно логически разделить на три части:

• Пользовательская нагрузка — процессы операционной системы и пользовательские процессы, которые запускаются в ОС пользовательской ВМ.
• Процессы, обеспечивающие работу сетевых дисков.
• Процессы для обработки сетевой трафик ВМ.

Распределение нагрузки по вычислительным ядрам можно представить следующим образом:

На схеме видно, что пользовательская нагрузка и обработка сетевого трафика ВМ распределяются по всем вычислительным ядрам, которые выделены виртуальной машине.

Процессы, которые обеспечивают работу сетевых дисков, отделены от пользовательской нагрузки и выполняются на вычислительных ядрах из отдельного пула, сервисных ядрах — на схеме они обозначены как Core S1, Core Sn.

Для изоляции обработки сетевого трафика ВМ от пользовательской нагрузки можно использовать механизм программно-ускоренной сети (Software Accelerated Network, SAN).

Программно-ускоренная сетьПрограммно-ускоренная сеть

Программное ускорение сети происходит за счет переноса процессов обработки сетевого трафика ВМ с вычислительных ядер виртуальной машины на дополнительные вычислительные ядра, которые выделяются из общего пула ядер, доступных физическому серверу. Для включения функции SAN требуется полная остановка ВМ.

Распределение нагрузки по вычислительным ядрам с включенным SAN можно представить следующим образом:

На схеме показано использование двух дополнительных вычислительных ядер — Core 4 и Core 5 для обработки сетевого трафика. Количество сервисных вычислительных ядер зависит от количества ядер ВМ:

• Если ВМ размещается на одном NUMA-узле физического сервера, то при включении SAN ей будет выделено 2 дополнительных вычислительных ядра для обработки сетевого трафика (показано на схеме).
• Если ВМ размещается на двух NUMA-узлах физического сервера, то при включении SAN ей будет выделено 4 дополнительных ядра.

Таким образом, c помощью SAN исключается борьба пользовательской и сервисной нагрузок за аппаратные ресурсы, на которых работает ВМ — весь сетевой трафик ВМ обрабатывается отдельно. Благодаря этому снижаются задержки и потери пакетов при передаче трафика, а вычислительные ресурсы ВМ освобождаются для обслуживания пользовательской нагрузки.

Стоимость дополнительных аппаратных ресурсов зависит от платформы и количества ядер ВМ.

Чтобы включить программно-ускоренную сеть:

• включите опцию Программное ускорение сети при создании новой ВМ или измените настройки существующей ВМ;

• включите опцию Программное ускорение сети в конфигурации базовой ВМ при создании группы ВМ или в YAML-спецификации укажите для ключа network_settings.type значение SOFTWARE_ACCELERATED.

Рекомендации по использованию программно-ускоренной сетиРекомендации по использованию программно-ускоренной сети

Программно-ускоренную сеть рекомендуется включать для уменьшения времени обработки запросов:

• На ВМ с пользовательскими инсталляциями баз данных при интенсивной работе с диском и высокой утилизацией CPU (более 70-80%).
• Если внутри ВМ наблюдается большое значение метрики CPU steal time.
• В группах узлов кластеров Yandex Managed Service for Kubernetes при работе внутрикластерных балансировщиков L7, например Ingress NGINX Controller или Istio Ingress Gateways.