Por que o Enhanced DirectPath se destaca em aplicativos de alto desempenho

Navegando pelo Labirinto do Passthrough: Por Que o Enhanced DirectPath Vence

Ao dar uma olhada rápida na interface do usuário do vCenter, você encontrará uma ampla gama de tecnologias de passthrough: Fixed DirectPath (anteriormente apenas DirectPath ou PCI Passthrough), Dynamic DirectPath e Enhanced DirectPath. A confusão pode surgir rapidamente, não apenas em relação às diferenças técnicas, mas também sobre como melhor aproveitá-las em seu ambiente.

Historicamente, escolher uma tecnologia de passthrough significava fazer uma troca massiva. Você estava fundamentalmente abrindo mão de recursos essenciais de virtualização em troca de desempenho bruto. Era uma questão difícil de decidir o que você valorizava mais: desempenho ou capacidade de gerenciamento? Como muitos recursos essenciais do VMware vSphere, incluindo vMotion, Live Patch e Suspend/Resume, eram reservados para dispositivos virtuais, habilitar uma arquitetura de passthrough criava sérias dores de cabeça para as operações do "Dia 2". Janelas de manutenção significavam tempo de inatividade e residência limitada de cargas de trabalho.

No entanto, à medida que GPUs, aceleradores de IA, NICs de alto desempenho e aceleradores de criptografia/compressão se tornaram padrão no data center moderno, percebemos que você não deveria ter que escolher entre desempenho e capacidade de gerenciamento. Precisávamos do desempenho do passthrough, mantendo os recursos essenciais de virtualização, preenchendo a lacuna entre a velocidade bruta do hardware e os recursos do VMware Cloud Foundation (VCF) nos quais você confia todos os dias.

Neste blog, fornecerei uma visão geral do Enhanced DirectPath, compará-lo-ei com os modelos de passthrough existentes e destacarei por que ele é a ponte entre o desempenho do hardware e a flexibilidade.

Visão Geral do Enhanced DirectPath

Introduzido no vSphere 8, o Enhanced DirectPath se baseia na estrutura de I/O do DirectPath, introduzindo uma nova API para dispositivos virtuais com suporte de hardware. Ele oferece desempenho quase nativo, mas, pela primeira vez, o combina com recursos essenciais do vSphere, como vMotion, Live Patch e Suspend/Resume. Isso não é apenas para um nicho; várias classes de dispositivos podem aproveitá-lo, incluindo aceleradores de IA, NICs de alto desempenho, FPGAs e GPUs.

Comparando as Tecnologias de Passthrough

Fixed DirectPath (PCI Passthrough) O Fixed DirectPath expõe um dispositivo físico diretamente ao Guest OS, suportando o passthrough de Physical Functions (PFs) e Virtual Functions (VFs). Embora isso ofereça altas velocidades de desempenho, ele introduz limitações significativas. Ao passar um PF inteiro, o dispositivo físico não pode ser compartilhado e fica vinculado a um endereço de hardware específico. O Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV) ajuda a melhorar o aspecto de compartilhamento, dividindo um dispositivo físico em várias VFs. Embora isso permita que uma placa sirva várias VMs, ela herda as mesmas limitações do "Dia 2": se o host precisar de manutenção, a VM precisa ser desligada, e você perde todos os recursos chave de virtualização, como vMotion e Suspend/Resume. Com o Fixed DirectPath, o dispositivo é selecionado configurando explicitamente a VM para usar um dispositivo específico com um endereço fixo em um host específico. Se a VM precisar ser iniciada em um host diferente, a configuração da VM precisa ser editada para corresponder ao novo local.

Dynamic DirectPath Introduzido no vSphere 7, o Dynamic DirectPath evoluiu o modelo resolvendo o problema de posicionamento inicial. Anteriormente, não havia opções para High Availability (HA) ou Distributed Resource Scheduler (DRS) porque os endereços de hardware eram codificados. O Dynamic DirectPath abstrai a camada de hardware, identificando os dispositivos por seus atributos, em vez de um endereço físico específico. Isso permite que o DRS examine as capacidades de um dispositivo em vez de seu slot físico. Embora isso tenha facilitado muito a implantação inicial, ainda não suportava o vMotion. Esse novo mecanismo de seleção de dispositivos funciona igualmente bem com PFs e VFs.

Visão Geral das Tecnologias Para entender onde o Enhanced DirectPath se encaixa, ajuda compará-lo com os outros modelos disponíveis no VCF:

• Dispositivos Paravirtuais (VMXNET3/PVRDMA): Oferecem a mais profunda integração com os recursos do vSphere, mas introduzem alguma sobrecarga de abstração.
• Passthrough Tradicional: Oferece desempenho quase bare-metal, mas carece de mobilidade de carga de trabalho.
• Enhanced DirectPath: Oferece desempenho direto de hardware, preservando as operações essenciais de ciclo de vida e gerenciamento.

| Categoria | Paravirtual | Tecnologias de Passthrough do DirectPath | | :---------------------------------- | :---------- | :---------- | :-------------- | :---------------- | :---------------- | | Adaptador de Rede | VMXNET3 | PVRDMA | Fixed DirectPath | Dynamic DirectPath | Enhanced DirectPath | | Desempenho | Latência e Largura de banda normais | Melhor | Melhor | Melhor | Melhor | | vMotion | Sim | Sim | Não | Não | Sim** | | Suspend Resume | Sim | Sim | Não | Não | Sim** | | Operações da VM com Fast Suspend Resume: (Hot Add CPU & Memory, Live Patch, Hot add devices, Storage vMotion) | Sim | Sim | Não | Não | Sim** | | Capacidade RDMA | Não. Apenas TCP. | Apenas RoCE | Todos os protocolos suportados | Todos os protocolos suportados | Todos os protocolos suportados |

** O Enhanced DirectPath fornece uma estrutura de recursos, e nem todos os recursos podem estar disponíveis para todos os dispositivos. Consulte o Broadcom Compatibility Guide (BCG) para obter mais informações.

Casos de Uso para Enhanced DirectPath

Aqueles que executam cargas de trabalho sensíveis à latência ou intensivas em aceleradores estão familiarizados com o atrito operacional introduzido pelo passthrough tradicional:

• Hosts dedicados
• Janelas de manutenção cuidadosamente agendadas
• Mobilidade limitada de cargas de trabalho
• Flexibilidade reduzida do ciclo de vida

O Enhanced DirectPath remove muitas dessas restrições, mantendo o desempenho do passthrough e preservando as operações essenciais de virtualização. É mais adequado para cargas de trabalho que exigem interação direta com o hardware, incluindo:

• Aplicações que exigem comunicação de latência extremamente baixa
• Cargas de trabalho que dependem de RDMA para desempenho ou escalabilidade
• Ambientes intensivos em GPU ou aceleradores
• Inferência de IA, plataformas HPC

Se sua carga de trabalho não exige acesso direto ao dispositivo, mantenha os dispositivos paravirtuais como o VMXNET3 para máxima riqueza de recursos. Mas se você precisa da velocidade do hardware sem o "imposto de manutenção", o Enhanced DirectPath é o caminho a seguir.

Dispositivos Suportados para Enhanced DirectPath

Atualmente, o VCF suporta os seguintes GPUs e dispositivos aceleradores. Continuamos a investir pesadamente nesta área e estamos animados para anunciar mais dispositivos em um futuro muito próximo. Referenciado anteriormente, o Enhanced DirectPath é fundamentalmente uma estrutura e trabalhamos com nossos parceiros para trazer recursos para o VCF. Vamos detalhar todos os recursos atualmente oferecidos.

Considerações Finais

O Enhanced DirectPath representa um marco importante. Ao preencher a lacuna entre a velocidade bruta do hardware e os recursos do VCF nos quais você confia todos os dias, estamos lhe dando a liberdade de tratar suas cargas de trabalho mais exigentes, desde inferência de IA até aplicações de alta velocidade, como qualquer outra VM. Você obtém a taxa de transferência quase nativa que suas aplicações exigem, enquanto mantém a automação do "Dia 2" e o tempo de atividade que sua empresa demanda. Em suma, você não precisa mais escolher entre agilidade operacional e capacidade de gerenciamento. Com o VCF e o Enhanced DirectPath, você obtém ambos.

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Como parceira certificada, a VirtuAllIT pode auxiliar sua empresa na avaliação e implementação de soluções VMware Cloud Foundation com Enhanced DirectPath, garantindo que você aproveite ao máximo o desempenho do hardware e os recursos de virtualização para suas cargas de trabalho mais críticas.