vSphere 资源管理指南

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1 ESX 4.1 ESXi 4.1 vcenter Server 4.1 在本文档被更新的版本替代之前, 本文档支持列出的每个产品的版本和所有后续版本 要查看本文档的更新版本, 请访问 ZH_CN

2 最新的技术文档可以从 VMware 网站下载 : VMware 网站还提供最近的产品更新信息 您如果对本文档有任何意见或建议, 请把反馈信息提交至 : docfeedback@vmware.com 版权所有 VMware, Inc. 保留所有权利 本产品受美国和国际版权及知识产权法的保护 VMware 产品受一项或多项专利保护, 有关专利详情, 请访问 VMware 是 VMware, Inc. 在美国和 / 或其他法律辖区的注册商标或商标 此处提到的所有其他商标和名称分别是其各自公司的商标 VMware, Inc Hillview Ave. Palo Alto, CA 北京办公室北京市海淀区科学院南路 2 号融科资讯中心 C 座南 8 层 上海办公室上海市浦东新区浦东南路 999 号新梅联合广场 23 楼 广州办公室广州市天河北路 233 号中信广场 7401 室 2 VMware, Inc.

3 目录 关于本文档 5 1 资源管理入门 7 什么是资源管理? 7 配置资源分配设置 8 查看资源分配信息 11 接入控制 13 2 管理 CPU 资源 15 CPU 虚拟化基本知识 15 管理 CPU 资源 16 3 管理内存资源 23 内存虚拟化基本知识 23 管理内存资源 26 4 管理存储 I/O 资源 35 存储 I/O 控制要求 35 存储 I/O 控制资源份额和限制 36 设置存储 I/O 控制资源份额和限制 36 启用存储 I/O 控制 37 对存储 I/O 控制事件进行故障排除 37 设置存储 I/O 控制阈值 38 5 管理资源池 39 为什么使用资源池? 40 创建资源池 40 将虚拟机添加到资源池 42 从资源池中移除虚拟机 42 资源池接入控制 43 6 创建 DRS 群集 45 接入控制和初始放置位置 46 虚拟机迁移 47 DRS 群集要求 48 创建 DRS 群集 49 设置虚拟机的自定义自动化级别 50 禁用 DRS 51 VMware, Inc. 3

4 7 使用 DRS 群集管理资源 53 将主机添加到群集 53 将虚拟机添加到群集 54 从群集内移除主机 55 从群集内移除虚拟机 56 DRS 群集有效性 56 管理电源资源 59 使用关联性规则 63 8 查看 DRS 群集信息 67 查看群集摘要选项卡 67 使用 DRS 选项卡 68 9 配合使用 NUMA 系统和 ESX/ESXi 71 什么是 NUMA? 71 ESX/ESXi NUMA 调度的工作方式 72 VMware NUMA 优化算法和设置 72 NUMA 架构中的资源管理 74 指定 NUMA 控制 74 A 性能监控实用程序 :resxtop 和 esxtop 77 使用 esxtop 实用程序 77 使用 resxtop 实用程序 77 在交互模式中使用 esxtop 或 resxtop 78 使用批处理模式 90 使用重放模式 91 B 高级属性 93 设置高级主机属性 93 设置高级虚拟机属性 95 索引 97 4 VMware, Inc.

5 关于本文档 目标读者 vsphere 资源管理指南 介绍 VMware ESX ESXi 和 vcenter Server 环境的资源管理 本指南重点介绍下列主题 资源分配和资源管理概念 虚拟机属性和接入控制 资源池及其管理方式 群集 VMware Distributed Resource Scheduler (DRS) VMware Distributed Power Management (DPM) 及其使用方法 高级资源管理选项 性能注意事项 vsphere 资源管理指南 涵盖了 ESX ESXi 和 vcenter Server 本手册专供要了解系统如何管理资源以及用户如何自定义默认行为的系统管理员使用 此外, 对于要了解和使用资源池 群集 DRS 或 VMware DPM 的用户, 本手册亦是必不可少的 本手册假定您具有 VMware ESX VMware ESXi 和 vcenter Server 的相关应用知识 VMware 技术出版物词汇表 文档反馈 VMware 技术出版物提供了一个词汇表, 其中包含一些您可能不熟悉的术语 有关 VMware 技术文档中所使用的术语的定义, 请访问 VMware 欢迎您提出宝贵建议, 以便改进我们的文档 如有意见, 请将反馈发送到 vsphere 文档 vsphere 文档包括 VMware vcenter Server 和 ESX/ESXi 文档集 VMware, Inc. 5

6 技术支持和教育资源 您可以获取以下技术支持资源 有关本文档和其他文档的最新版本, 请访问 : 在线支持和电话支持要通过在线支持提交技术支持请求 查看产品和合同信息以及注册您的产品, 请访问 客户只要拥有相应的支持合同, 就可以通过电话支持, 尽快获得对优先级高的问题的答复 请访问 支持服务项目 VMware 专业服务 要了解 VMware 支持服务项目如何帮助您满足业务需求, 请访问 VMware 教育服务课程提供了大量实践操作环境 案例研究示例, 以及用作作业参考工具的课程材料 这些课程可以通过现场指导 教室授课的方式学习, 也可以通过在线直播的方式学习 关于现场试点项目及实施的最佳实践, VMware 咨询服务可提供多种服务, 协助您评估 计划 构建和管理虚拟环境 要了解有关教育课程 认证计划和咨询服务的信息, 请访问 6 VMware, Inc.

7 资源管理入门 1 要了解资源管理, 必须清楚其组件 目标以及如何以最佳方式在群集设置中将其实现 将讨论虚拟机的资源分配设置 ( 份额 预留和限制 ), 包括如何设置它们并对其进行查看 另外, 还将介绍接入控制过程, 系统通过该过程对照现有资源对资源分配设置进行验证 本章讨论了以下主题 : 第 7 页, 什么是资源管理? 第 8 页, 配置资源分配设置 第 11 页, 查看资源分配信息 第 13 页, 接入控制 什么是资源管理? 资源管理是将资源从资源提供方分配到资源用户的一个过程 对于资源管理的需求来自于资源过载 ( 即, 需求大于容量 ) 以及需求与容量随着时间的推移而有所差异的事实 通过资源管理, 可以动态重新分配资源, 以便更高效地使用可用容量 资源类型 资源包括 CPU 内存 电源 存储器和网络资源 此上下文中的资源管理着重说明 CPU 和内存资源 使用 VMware 分布式电源管理 (DPM) 功能还可以减少电源资源的消耗 注意 ESX/ESXi 分别使用网络流量调整和按比例分配份额机制来管理每台主机上的网络带宽和磁盘资源 资源提供方 主机和群集是物理资源的提供方 对于主机, 可用的资源是主机的硬件规格减去虚拟化软件所用的资源 群集是一组主机 可以使用 VMware vcenter Server 创建群集, 并将多个主机添加到群集 vcenter Server 一起管理这些主机的资源 : 群集拥有所有主机的全部 CPU 和内存 可以针对联合负载平衡或故障切换来启用群集 有关详细信息, 请参见第 45 页, 第 6 章 创建 DRS 群集 VMware, Inc. 7

8 资源用户 虚拟机是资源用户 创建期间分配的默认资源设置适用于大多数计算机 可以在以后编辑虚拟机设置, 以便基于份额分配占资源提供方的总 CPU 内存以及存储 I/O 的百分比, 或者分配所保证的 CPU 和内存预留量 启动虚拟机时, 服务器检查是否有足够的未预留资源可用, 并仅在有足够的资源时才允许启动虚拟机 此过程称为接入控制 资源池是灵活管理资源的逻辑抽象 资源池可以分组为层次结构, 用于对可用的 CPU 和内存资源按层次结构进行分区 相应地, 资源池既可以被视为资源提供方, 也可以被视为资源用户 它们向子资源池和虚拟机提供资源, 但是, 由于它们也消耗其父资源池和虚拟机的资源, 因此它们同时也是资源用户 请参见第 39 页, 第 5 章 管理资源池 ESX/ESXi 主机根据以下因素为每个虚拟机分配基础硬件资源的一部分 : ESX/ESXi 主机 ( 或群集 ) 的可用资源总量 启动的虚拟机数目和这些虚拟机的资源使用情况 管理虚拟化所需的开销 由用户定义的资源限制 资源管理的目标 管理资源时, 应清楚自己的目标 除了解决资源过载问题, 资源管理还可以帮助您实现以下目标 : 性能隔离 防止虚拟机独占资源并保证服务率的可预测性 高效使用 利用未过载的资源并在性能正常降低的情况下过载 易于管理 控制虚拟机的相对重要性, 提供灵活的动态分区并且符合绝对服务级别协议 配置资源分配设置 当可用资源容量无法满足资源用户 ( 和虚拟化开销 ) 的需求时, 管理员可能需要对分配给虚拟机或它们所驻留的资源池的资源量进行自定义 资源分配设置 ( 份额 预留和限制 ) 用于确定为虚拟机提供的 CPU 内存以及存储 I/O 资源量 特别是, 管理员有多个用于分配资源的选项 预留主机或群集的物理资源 确保 ESX/ESXi 计算机的物理内存提供一定量的虚拟机内存 保证为特定虚拟机分配的物理资源百分比始终高于其他虚拟机 为可以分配给虚拟机的资源量设置上限 资源分配份额 份额指定虚拟机 ( 或资源池 ) 的相对重要性 如果某个虚拟机的资源份额是另一个虚拟机的两倍, 则在这两个虚拟机争用资源时, 第一个虚拟机有权消耗两倍于第二个虚拟机的资源 份额通常指定为高 正常或低, 这些值将分别按 4:2:1 的比例指定份额值 还可以选择自定义为各虚拟机分配特定的份额值 ( 表示比例权重 ) 指定份额仅对同级虚拟机或资源池 ( 即在资源池层次结构中具有相同父级的虚拟机或资源池 ) 有意义 同级将根据其相对份额值共享资源, 该份额值受预留和限制的约束 为虚拟机分配份额时, 始终会相对于其他已启动的虚拟机来为该虚拟机指定优先级 8 VMware, Inc.

9 章 1 资源管理入门 表 1-1 显示了虚拟机的默认 CPU 和内存份额值 对于资源池, 默认的 CPU 份额值和内存份额值是相同的, 但是必须将二者相乘, 就好像是资源池是具有四个 VCPU 和 16 GB 内存的虚拟机一样 表 1-1 份额值 设置 CPU 份额值内存份额值 高每个虚拟 CPU 具有 2000 个份额所配置的虚拟机内存的每兆字节具有 20 个份额 正常每个虚拟 CPU 具有 1000 个份额所配置的虚拟机内存的每兆字节具有 10 个份额 低每个虚拟 CPU 具有 500 个份额所配置的虚拟机内存的每兆字节具有 5 个份额 例如, 一台具有两个虚拟 CPU 和 1GB RAM 且 CPU 和内存份额设置为正常的 SMP 虚拟机具有 2x1000=2000 个 CPU 份额和 10x1024=10240 个内存份额 注意具有一个以上虚拟 CPU 的虚拟机称为 SMP( 对称多处理 ) 虚拟机 在每个虚拟机上,ESX/ESXi 最多支持八个虚拟 CPU 这也称为 8 路 SMP 支持 启动新的虚拟机时, 每个份额所代表的相对优先级会改变 这将影响同一资源池内的所有虚拟机 所有虚拟机都具有相同数量的 VCPU 请考虑以下示例 一台聚合 CPU 容量为 8 GHz 的主机上运行着两个受 CPU 约束的虚拟机 它们的 CPU 份额设置为正常, 因此各得 4GHz 现在启动了第三个受 CPU 约束的虚拟机 它的 CPU 份额设置为高, 这意味着它拥有的份额值应该是设置为正常的虚拟机的两倍 新的虚拟机获得 4GHz, 其他两个虚拟机各自仅获得 2GHz 如果用户为第三个虚拟机指定的自定义份额值为 2000, 也会出现相同的结果 资源分配预留 预留指定保证为虚拟机分配的最少资源量 仅在有足够的未预留资源满足虚拟机的预留时,vCenter Server 或 ESX/ESXi 才允许您启动虚拟机 即使物理服务器负载较重, 服务器也会确保该资源量 预留用具体单位 ( 兆赫兹 (GHz) 或兆字节 (MB)) 表示 例如, 假定您有 2GHz 可用, 并且为 VM1 和 VM2 各指定了 1GHz 的预留量 现在每个虚拟机都能保证在需要时获得 1GHz 但是, 如果 VM1 只用了 500MHz, 则 VM2 可使用 1.5GHz 预留默认为 0 可以指定预留以保证虚拟机始终可使用最少的必要 CPU 或内存量 资源分配限制 限制功能为可以分配到虚拟机的 CPU 内存或存储 I/O 资源指定上限 服务器分配给虚拟机的资源可大于预留, 但决不可大于限制, 即使系统上有未使用的资源也是如此 限制用具体单位 ( 兆赫兹 (GHz) 或兆字节 (MB) 或每秒 I/O 操作数 ) 表示 CPU 内存和存储 I/O 资源限制默认为无限制 在大多数情况下, 当内存限制为无限时, 创建虚拟机时为其配置的内存量会成为其有效限制 多数情况下无需指定限制 指定限制的优缺点如下 : 优点 如果开始时虚拟机的数量较少, 并且您想对用户期望数量的虚拟机进行管理, 则分配一个限制将非常有效 但随着用户添加的虚拟机数量增加, 性能将会降低 因此, 您可以通过指定限制来模拟减少可用资源 缺点 如果指定限制, 可能会浪费闲置资源 系统不允许虚拟机使用的资源超过限制, 即使系统未充分利用并且有闲置资源可用时也是如此 请仅在有充分理由的情况下指定限制 VMware, Inc. 9

10 资源分配设置建议 选择适合 ESX/ESXi 环境的资源分配设置 ( 份额 预留和限制 ) 遵循以下准则有助于使虚拟机获得更好性能 如需频繁更改总可用资源, 可使用份额在虚拟机之间合理分配资源 例如, 如果使用份额, 并且升级主机, 那么, 即使每个份额代表较大的内存量 CPU 量或存储 I/O 资源量, 每个虚拟机也保持相同的优先级 ( 保持相同数量的份额 ) 使用预留来指定可接受的最低 CPU 量或内存量, 而不是想要使用的量 主机可以根据份额的数量 估计需求和虚拟机的限制将额外的资源指定为可用资源 预留表示的具体资源量不会随环境改变 ( 例如添加或移除虚拟机 ) 而变化 请不要将所有资源全部指定为虚拟机的预留 ( 请计划将至少 10% 的资源保留为未预留 ) 系统容量越接近于被全部预留, 想要在不违反接入控制的情况下更改预留和资源池层次结构就越困难 在支持 DRS 的群集内, 如果预留完全占用群集或群集内各台主机的容量, 则会阻止 DRS 在主机之间迁移虚拟机 更改资源分配设置 示例 以下示例说明了如何更改资源分配设置以提高虚拟机性能 假定在某台 ESX/ESXi 主机上, 您创建了两台新的虚拟机 一台用于 QA (VM-QA) 部门, 另一台用于市场 (VM-Marketing) 部门 图 1-1 具有两个虚拟机的单台主机 ESX/ESXi 主机 VM-QA VM-Marketing 在接下来的示例中, 假定 VM-QA 占用大量内存, 因此, 您需要将这两个虚拟机的资源分配设置相应地更改为以下内容 : 指定当系统内存过载时,VM-QA 可使用的内存和 CPU 量是市场部虚拟机的两倍 将 VM-QA 的内存份额和 CPU 份额设置为高, 并将 VM-Marketing 设置为正常 保证市场部虚拟机具有一定量的 CPU 资源 您可以使用预留设置来达到此目的 步骤 1 启动 vsphere Client 并连接到 vcenter Server 2 在要更改其份额的虚拟机上, 右键单击 VM-QA, 然后选择编辑设置 3 选择资源选项卡, 并在 CPU 面板的份额下拉菜单中选择高 4 在 内存 面板的份额下拉菜单中选择高 5 单击确定 6 右键单击市场部虚拟机 (VM-Marketing), 然后选择编辑设置 7 在 CPU 面板中, 将预留值更改为所需值 8 单击确定 如果选择群集的资源分配选项卡, 然后单击 CPU, 此时应看到 VM-QA 的份额是另一虚拟机的两倍 另外, 由于虚拟机尚未启动, 因此使用的预留字段尚未改变 10 VMware, Inc.

11 章 1 资源管理入门 查看资源分配信息 使用 vsphere Client, 可以在 清单 面板中选择群集 资源池 独立主机或虚拟机, 并通过单击资源分配选项卡来查看其资源的分配方式 此信息可在以后用于帮助通知您的资源管理决定 群集资源分配选项卡 资源分配选项卡在从清单面板中选择群集时可用 资源分配选项卡显示有关群集中 CPU 和内存资源的信息 CPU 区域 下面显示的是有关 CPU 资源分配的信息 表 1-2 CPU 资源分配 字段 总容量 描述 保证为该对象预留的 CPU 分配, 以兆赫兹 (MHz) 为单位 预留的容量此对象正在使用的预留分配的兆赫兹 (MHz) 数 可用容量未预留的兆赫兹 (MHz) 数 内存区域 下面显示的是有关内存资源分配的信息 表 1-3 内存资源分配 字段 总容量 描述 保证为该对象分配的内存量, 以兆字节 (MB) 为单位 预留的容量此对象正在使用的预留分配的兆字节 (MB) 数 可用容量未预留的兆字节 (MB) 数 注意为 VMware HA 启用的群集的根资源池预留量可能大于群集内显式使用的资源总和 这些预留量不仅反映了正在运行的虚拟机的预留量和群集内以分层方式包含的 ( 子 ) 资源池的预留量, 还反映了支持 VMware HA 故障切换所需的预留 请参见 vsphere 可用性指南 资源分配选项卡还会显示一个图表, 该图表显示 DRS 群集内资源池和虚拟机的 CPU 内存或存储 I/O 资源的使用情况信息 要查看 CPU 或内存信息, 请分别单击 CPU 按钮或内存按钮 表 1-4 CPU 或内存使用情况信息 字段名称预留 - MHz 预留 - MB 描述对象的名称 保证为该对象预留的最小 CPU 分配, 以兆赫兹 (MHz) 为单位 保证为该对象预留的最小内存分配, 以兆字节 (MB) 为单位 限制 - MHz 对象可以使用的最大 CPU 量 限制 - MB 对象可以使用的最大内存量 VMware, Inc. 11

12 表 1-4 CPU 或内存使用情况信息 ( 续 ) 字段 份额 份额值 描述 用来分配 CPU 或内存容量的相对衡量指标 将 低 正常 高 及 自定义 值与所属资源池中的所有虚拟机的所有份额之和进行比较 基于资源和对象设置的实际值 % 份额分配到该对象的群集资源百分比 最坏情况分配 根据用户配置的资源分配策略 ( 例如预留 份额和限制 ) 分配给虚拟机的 (CPU 或内存 ) 资源量, 并假定群集内的所有虚拟机将会完全消耗已分配的资源 此字段的值必须通过按 F5 键手动更新 类型预留的 CPU 或内存分配类型 : 可扩展的 或 固定的 要查看存储 I/O 信息, 请单击存储器按钮 表 1-5 存储 I/O 资源使用情况信息 字段名称磁盘数据存储限制 - IOPS 份额份额值数据存储 % 份额 描述 对象的名称 虚拟机硬盘的名称 数据存储的名称 可分配给虚拟机的存储资源的上限 用于分配存储 I/O 资源的相对衡量指标 将 低 正常 高 及 自定义 值与所属资源池中的所有虚拟机的所有份额之和进行比较 基于资源和对象设置的实际值 分配到该对象的数据存储资源百分比 虚拟机资源分配选项卡 在 清单 面板中选择虚拟机后, 资源分配选项卡可用 资源分配选项卡显示有关所选虚拟机的 CPU 和内存资源的信息 CPU 区域这些条显示有关主机 CPU 使用情况的下列信息 : 表 1-6 主机 CPU 字段 已消耗 活动 描述 虚拟机实际消耗的 CPU 资源量 在没有资源争用情况下, 虚拟机消耗的资源的估计量 如果已设置明确限制, 则此数值不会超过该限制 表 1-7 资源设置 字段 描述 预留保证为该虚拟机分配的最小 CPU 量 限制可为此虚拟机分配的最大 CPU 量 份额 最坏情况分配 此虚拟机的 CPU 份额 根据用户配置的资源分配策略 ( 例如预留 份额和限制 ) 分配给虚拟机的 CPU 资源量, 并且假定群集内的所有虚拟机会完全消耗已分配的资源 12 VMware, Inc.

13 章 1 资源管理入门 内存区域 这些条显示有关主机内存使用情况的下列信息 : 表 1-8 主机内存 字段 已消耗 开销消耗 描述 已分配给虚拟机的物理内存的实际消耗量 用于虚拟化目的的已消耗内存量 已消耗 中显示的量包括开销消耗 这些条显示有关客户机内存使用情况的下列信息 : 表 1-9 客户机内存 字段专用共享已交换已压缩虚拟增长未访问过活动 描述受主机内存支持且没有共享的内存量 共享的内存量 通过交换回收的内存量 虚拟机的压缩缓存中存储的内存量 通过虚拟增长回收的内存量 客户机从未访问过的内存量 最近访问过的内存量 表 1-10 资源设置 字段预留限制份额已配置最坏情况分配开销预留 描述 保证为该虚拟机分配的内存量 该虚拟机的内存分配上限 此虚拟机的内存份额 用户指定的客户机物理内存大小 根据用户配置的资源分配策略 ( 例如预留 份额和限制 ) 分配给虚拟机的内存资源量, 并且假定群集内的所有虚拟机会完全消耗已分配的资源 为虚拟化开销预留的内存量 接入控制 启动虚拟机时, 系统会检查尚未预留的 CPU 和内存资源量 系统将根据可用的未预留资源确定是否可保证为虚拟机所配置的预留 ( 如果有 ) 此过程称为接入控制 如果有足够的未预留 CPU 和内存可用, 或者没有预留, 虚拟机将启动 否则将显示一条资源不足警告 注意除用户指定的内存预留外, 各虚拟机还有一个开销内存量 此额外内存使用量包含在接入控制计算中 启用了 VMware DPM 功能时, 可能会将主机置于待机模式 ( 即将其关闭 ) 以降低功耗 这些主机所提供的未预留资源将被视为可用于接入控制的资源 如果某个虚拟机没有这些资源就无法启动, 系统会建议启动足够的待机主机 VMware, Inc. 13

14 14 VMware, Inc.

15 管理 CPU 资源 2 ESX/ESXi 主机支持 CPU 虚拟化 利用 CPU 虚拟化时, 应当了解其工作方式 不同类型以及特定于处理器的行为 此外, 还需要了解 CPU 虚拟化的性能影响 本章讨论了以下主题 : 第 15 页, CPU 虚拟化基本知识 第 16 页, 管理 CPU 资源 CPU 虚拟化基本知识 CPU 虚拟化着重于性能, 只要有可能就会直接在处理器上运行 只要有可能就会使用基础物理资源, 且虚拟化层仅在需要时才运行指令, 使得虚拟机就像直接在物理机上运行一样 CPU 虚拟化与仿真不同 采用仿真时, 所有操作均由仿真器在软件中运行 软件仿真器允许程序在不同于最初编写时所针对的计算机系统上运行 仿真器通过接受相同的数据或输入并获得相同的结果, 来模拟或再现原始计算机的行为, 从而实现仿真 仿真提供了可移植能力, 并在几个不同平台上运行针对一个平台而设计的软件 CPU 资源过载时,ESX/ESXi 主机将在所有虚拟机之间对物理处理器进行时间划分, 以便每个虚拟机在运行时就如同具有指定数目的虚拟处理器一样 运行多个虚拟机的 ESX/ESXi 主机会为各虚拟机分配一定份额的物理资源 如果使用默认资源分配设置, 与同一主机关联的所有虚拟机都将在每个虚拟 CPU 上收到相同份额的 CPU 这意味着单处理器虚拟机分配到的资源只有双处理器虚拟机的一半 基于软件的 CPU 虚拟化 采用基于软件的 CPU 虚拟化后, 客户机应用程序代码直接在处理器上运行, 同时转换客户机特权代码并在处理器上运行该代码 转换后的代码有点大, 比本机版本的执行速度通常要慢 因此, 具有少量特权代码组件的客户机程序的运行速度与本机程序非常接近 而具有大量特权代码组件 ( 如系统调用 陷阱或页面表更新 ) 的程序在虚拟环境中的运行速度可能较慢 硬件辅助的 CPU 虚拟化 某些处理器 ( 例如 Intel VT 和 AMD SVM) 为 CPU 虚拟化提供了硬件辅助 使用此辅助时, 客户机可以使用独立的执行模式 ( 称为客户机模式 ) 应用程序代码或特权代码等客户机代码均在客户机模式中运行 出现某些事件时, 处理器退出客户机模式而进入根模式 管理程序将在根模式中执行, 确定退出的原因, 采取任何必需的措施, 并在客户机模式中重新启动客户机 将硬件辅助用于虚拟化时, 不需要再转换代码 因此, 系统调用或陷阱密集型工作负载在运行时的速度非常接近本机速度 但是, 诸如涉及更新页面表之类的一些工作负载会导致多次退出客户机模式而进入根模式 根据退出的次数和退出所用的总时间, 这可能会明显降低执行的速度 VMware, Inc. 15

16 虚拟化和特定于处理器的行为 尽管 VMware 软件会虚拟化 CPU, 虚拟机仍然能检测出它在其上运行的处理器的具体型号 处理器型号可能在其提供的 CPU 功能方面不同, 在虚拟机中运行的应用程序可以利用这些功能 因此, 无法使用 vmotion 在具有不同功能集的处理器上运行的系统之间迁移虚拟机 在某些情况下, 通过将增强型 vmotion 兼容性 (EVC) 用于支持此功能的处理器, 可以避免此限制 有关详细信息, 请参见 VMware vsphere 数据中心管理指南 CPU 虚拟化的性能影响 根据工作负载和使用的虚拟化类型,CPU 虚拟化会增加不同的开销量 如果应用程序的大多数时间用于执行指令而不是等待用户交互 设备输入或数据检索等外部事件, 则应用程序是受 CPU 约束的 对于此类应用程序,CPU 虚拟化开销包括必须执行的额外指令 此开销消耗应用程序本身可以使用的 CPU 处理时间 CPU 虚拟化开销通常会导致整体性能下降 对于不受 CPU 约束的应用程序,CPU 虚拟化可能会提高 CPU 利用率 如果备用 CPU 容量可用于吸收开销, 则仍然可以在整体吞吐量方面提供不错的性能 在每个虚拟机上,ESX/ESXi 最多支持八个虚拟处理器 (CPU) 注意在单处理器虚拟机 ( 而不是 SMP 虚拟机 ) 上部署单线程应用程序可获得最佳的性能和资源利用率 单线程应用程序只能利用单个 CPU 在双处理器虚拟机中部署这些应用程序不会加快应用程序的速度 相反, 这样会使得第二个虚拟 CPU 使用本该由其他虚拟机以其他方式使用的物理资源 管理 CPU 资源 可以为虚拟机配置一个或多个虚拟处理器, 每个处理器均具有自己的寄存器和控制结构集合 当调度虚拟机时, 会调度其虚拟处理器在物理处理器上运行 VMkernel 资源管理器在物理 CPU 上调度虚拟 CPU, 从而管理虚拟机对物理 CPU 资源的访问 ESX/ESXi 支持最多具有八个虚拟处理器的虚拟机 查看处理器信息 可以通过 vsphere Client 或使用 vsphere SDK 访问有关当前 CPU 配置的信息 步骤 1 在 vsphere Client 中, 选择主机, 然后单击配置选项卡 2 选择处理器 可以查看有关物理处理器数量和类型以及逻辑处理器数量的信息 注意在超线程系统中, 每个硬件线程都是一个逻辑处理器 例如, 启用了超线程的双核处理器具有两个内核和四个逻辑处理器 3 ( 可选 ) 还可以通过单击属性禁用或启用超线程 16 VMware, Inc.

17 章 2 管理 CPU 资源 指定 CPU 配置 可以通过指定 CPU 配置来改进资源管理 但是, 如果未自定义 CPU 配置, 则 ESX/ESXi 主机会使用适合大多数情况的默认值 可以按以下方式指定 CPU 配置 : 使用可通过 vsphere Client 访问的属性和特殊功能 使用 vsphere Client 图形用户界面 (GUI) 可以连接到 ESX/ESXi 主机或 vcenter Server 系统 在某些情况下使用高级设置 将 vsphere SDK 用于脚本式 CPU 分配 使用超线程 多核处理器 超线程 多核处理器为执行虚拟机多任务的 ESX/ESXi 主机提供了很多优势 Intel 和 AMD 均已开发了将两个或两个以上处理器内核组合到单个集成电路 ( 通常称为封装件或插槽 ) 的处理器 VMware 使用 插槽 一词来描述单个封装件, 该封装件可以具有一个或多个处理器内核且每个内核具有一个或多个逻辑处理器 例如, 双核处理器通过允许同时执行两个虚拟 CPU, 可以提供几乎是单核处理器两倍的性能 同一处理器中的内核通常配备由所有内核使用的最低级别的共享缓存, 这有可能会减少访问较慢主内存的必要性 如果运行在逻辑处理器上的虚拟机正运行争用相同内存总线资源且占用大量内存的工作负载, 则将物理处理器连接到主内存的共享内存总线可能会限制其逻辑处理器的性能 ESX CPU 调度程序可以独立将每个处理器内核的每个逻辑处理器用于执行虚拟机, 从而提供与 SMP 系统类似的功能 例如,2 路虚拟机可以让虚拟处理器运行在属于相同内核的逻辑处理器上, 或运行在不同物理内核的逻辑处理器上 ESX CPU 调度程序可以检测处理器拓扑, 以及处理器内核与它上面的逻辑处理器之间的关系 它使用此信息来调度虚拟机和优化性能 ESX CPU 调度程序可以解释处理器拓扑 ( 包括插槽 内核和逻辑处理器之间的关系 ) 调度程序使用拓扑信息优化虚拟 CPU 在不同插槽上的放置位置, 以最大化总体的缓存利用率, 并通过最小化虚拟 CPU 迁移来改善缓存关联性 在未过载的系统中,ESX CPU 调度程序在默认情况下将负载分配到所有插槽 这样便可通过最大化可供正在运行的虚拟 CPU 使用的缓存总量来改善性能 因此, 单个 SMP 虚拟机的虚拟 CPU 在多个插槽之间分配 ( 除非每个插槽本身还是 NUMA 节点, 在这种情况下,NUMA 调度程序会限制虚拟机的所有虚拟 CPU 都驻留在同一插槽上 ) 但是, 在某些情况下 ( 例如, 当 SMP 虚拟机显示出其虚拟 CPU 之间存在大量数据共享时 ), 此默认行为可能不是最佳选择 对于此类工作负载, 最好是调度相同插槽 ( 具有最低级别的共享缓存 ) 上的所有虚拟 CPU, 即使 ESX/ESXi 主机未过载也是如此 在这些情况中, 通过将以下配置选项包括在虚拟机的.vmx 配置文件中, 可以替代在封装件之间分配虚拟 CPU 的默认行为 :sched.cpu.vsmpconsolidate="true" 超线程技术允许单个物理处理器内核像两个逻辑处理器一样工作 处理器可以同时运行两个独立的应用程序 为了避免将逻辑处理器和物理处理器混淆,Intel 将物理处理器称为插槽, 本章的讨论也使用这一术语 Intel Corporation 开发了超线程技术来增强 Pentium IV 和 Xeon 处理器系列的性能 超线程技术允许单个处理器内核同时执行两个独立的线程 VMware, Inc. 17

18 虽然超线程不会使系统的性能加倍, 但是它可以通过更好地利用空闲资源来提高性能, 使得某些重要的工作负载类型产生更大的吞吐量 如果应用程序运行在忙碌内核的一个逻辑处理器上, 则与单独运行在非超线程处理器上相比, 预期获得的吞吐量会稍高于一半 超线程性能改进情况与应用程序有很大关系, 有些应用程序使用超线程可能会出现性能下降的情况, 因为两个逻辑处理器之间会共享许多处理器资源 ( 例如缓存 ) 注意在具有 Intel 超线程技术的处理器上, 每个内核可以具有两个逻辑处理器, 这两个逻辑处理器共享大多数内核资源 ( 如内存缓存和功能单元 ) 此类逻辑处理器通常称为线程 许多处理器都不支持超线程, 因此每个内核仅具有一个线程 对于此类处理器, 内核数目还与逻辑处理器的数目相匹配 以下处理器支持超线程, 并且每个内核具有两个线程 基于 Intel Xeon 5500 处理器微架构的处理器 Intel Pentium 4( 支持 HT) Intel Pentium EE 840( 支持 HT) 超线程和 ESX/ESXi 主机 支持超线程的 ESX/ESXi 主机应具有与没有超线程的主机类似的行为 但是, 如果启用超线程, 则可能需要考虑某些因素 ESX/ESXi 主机以智能方式管理处理器时间, 保证负载均匀分布在系统的多个处理器内核上 相同内核上的逻辑处理器具有连续的 CPU 编号, 因此 CPU 0 和 1 一起在第一个内核上, 而 CPU 2 和 3 在第二个内核上, 依此类推 优先在两个不同的内核上调度虚拟机, 然后才选择在同一内核的两个逻辑处理器上调度虚拟机 如果逻辑处理器没有工作, 则将其置于暂停状况, 从而释放其执行资源并允许在同一内核的另一个逻辑处理器上运行的虚拟机使用该内核的全部执行资源 VMware 调度程序会正确地考虑此暂停时间, 因此使用全部内核资源运行的虚拟机的效率要高于在半个内核上运行的虚拟机 按这种方法管理处理器可确保服务器不会违反任何标准的 ESX/ESXi 资源分配规则 在使用超线程的主机上启用 CPU 关联性之前, 请考虑资源管理需求 例如, 如果将高优先级虚拟机绑定到 CPU 0, 并将另一个高优先级虚拟机绑定到 CPU 1, 则这两个虚拟机必须共享相同的物理内核 这种情况下, 可能无法满足这些虚拟机的资源需求 请确保所有的自定义关联性设置对超线程系统都有意义 启用超线程 要启用超线程, 必须首先在系统的 BIOS 设置中将其启用, 然后在 vsphere Client 中打开它 超线程在默认情况下处于启用状态 部分 Intel 处理器 ( 如 Xeon 5500 处理器或基于 P4 微架构的处理器 ) 支持超线程 请查阅系统文档, 确定您的 CPU 是否支持超线程 ESX/ESXi 无法在具有 32 个以上物理内核的系统上启用超线程, 因为 ESX/ESXi 的逻辑限制是 64 个 CPU 步骤 1 请确保您的系统支持超线程技术 2 在系统 BIOS 中启用超线程 有些制造商将该选项标记为逻辑处理器, 而有些制造商则称之为启用超线程 3 确保为 ESX/ESXi 主机打开了超线程 a b c 在 vsphere Client 中, 选择主机, 然后单击配置选项卡 选择处理器并单击属性 在该对话框中, 可以查看超线程状态, 还可以开启 ( 默认 ) 或关闭超线程 现在, 超线程处于启用状态 18 VMware, Inc.

19 章 2 管理 CPU 资源 为虚拟机设置超线程共享选项可以指定虚拟机的虚拟 CPU 如何在超线程系统上共享物理内核 如果两个虚拟 CPU 同时在内核的逻辑 CPU 上运行, 则这两个虚拟 CPU 共享内核 可以为各个虚拟机设置此选项 步骤 1 在 vsphere Client 清单 面板中, 右键单击虚拟机并选择编辑设置 2 单击资源选项卡, 然后单击高级 CPU 3 从模式下拉菜单选择此虚拟机的超线程模式 超线程内核共享选项可以使用 vsphere Client 为虚拟机设置超线程内核共享模式 表 2-1 列出了此模式的选项 表 2-1 超线程内核共享模式 选项任意无内部 描述 超线程系统上所有虚拟机的默认值 具有该设置的虚拟机的虚拟 CPU 可与该虚拟机或任何其他虚拟机的其他虚拟 CPU 随时共享内核 虚拟机的虚拟 CPU 不应彼此共享内核, 或不应与其他虚拟机的虚拟 CPU 共享内核 即, 该虚拟机的每个虚拟 CPU 本身始终应获得完整的内核, 而该内核上的另一个逻辑 CPU 则置于暂停状况 该选项类似于 无 该虚拟机的虚拟 CPU 不能与其他虚拟机的虚拟 CPU 共享内核 这些虚拟 CPU 可以与同一虚拟机的其他虚拟 CPU 共享内核 只能为 SMP 虚拟机选择此选项 如果应用于单处理器虚拟机, 则系统会将该选项更改为 无 这些选项不会影响公平性或 CPU 时间分配 无论虚拟机的超线程设置如何, 它仍然会得到与 CPU 份额成比例的 CPU 时间, 且会受到 CPU 预留和 CPU 限制值的约束 对于典型的工作负载, 自定义超线程设置并非必要设置 对于与超线程交互不良的非常见工作负载, 该选项很有用 例如, 具有缓存颠簸问题的应用程序可能会让共享其物理内核的应用程序降低速度 可以将运行该应用程序的虚拟机置于 无 或 内部 超线程状态, 以将其与其他虚拟机隔离开 如果虚拟 CPU 具有超线程限制, 不允许该虚拟 CPU 与其他虚拟 CPU 共享内核, 那么, 当其他虚拟 CPU 有资格消耗处理器时间时, 系统可能取消对该虚拟 CPU 的调度 如果没有超线程限制, 则可以在同一内核上调度这两个虚拟 CPU 对于 ( 每个虚拟机 ) 内核数有限的系统, 问题会变得更糟 这些情况下, 可能没有内核来让取消调度的虚拟机进行迁移 因此, 超线程设置为 无 或 内部 的虚拟机性能可能会降低, 这一点对于内核数有限的系统而言尤其明显 隔离 在某些极少数情况下,ESX/ESXi 主机可能会检测到应用程序正在与 Pentium IV 超线程技术 ( 不适用于基于 Intel Xeon 5500 处理器微架构的系统 ) 进行不良交互 在这种情况下, 对用户透明的隔离可能是必要的 例如, 对于与问题代码共享一个内核的应用程序, 某些类型的自修改代码可能中断 Pentium IV 跟踪缓存的正常行为, 导致速度显著降低 ( 最多 90%) 在这些情况下,ESX/ESXi 主机隔离运行该代码的虚拟 CPU, 并将其虚拟机相应地置于 无 或 内部 模式 VMware, Inc. 19

20 使用 CPU 关联性 通过为每个虚拟机指定 CPU 关联性设置, 可以仅将虚拟机只分配给多处理器系统中的某个可用处理器子集 通过使用此功能, 可以将每个虚拟机分配到指定关联性集合中的处理器 CPU 关联性指定虚拟机到处理器的放置位置的限制, 与由虚拟机 - 虚拟机或虚拟机 - 主机关联性规则创建的关系不同, 后一关联性规则指定虚拟机到虚拟机主机的放置位置的限制 在这个上下文中, 术语 CPU 指的是超线程系统上的逻辑处理器, 同时也指非超线程系统上的内核 某一虚拟机的 CPU 关联性设置适用于与该虚拟机相关联的所有虚拟 CPU 及其他所有线程 ( 也叫做 环境 ) 这些虚拟机线程可执行仿真鼠标 键盘 屏幕 CD-ROM 及其他旧设备时所需进行的处理工作 在某些情况下 ( 例如, 占用大量显示资源的工作负载 ), 可能会在虚拟 CPU 和其他虚拟机线程之间出现大量通信 如果虚拟机的关联性设置阻止了这些额外的线程与虚拟机的虚拟 CPU 同时进行调度, 则性能可能会降低 例如, 单处理器虚拟机与单个 CPU 关联, 或双路 SMP 虚拟机仅与两个 CPU 关联 为了获得最佳性能, 在应用手动关联性设置时,VMware 建议您在关联性设置中至少要包含一个额外的物理 CPU, 以便允许至少有一个虚拟机线程与其虚拟 CPU 同时调度 例如, 单处理器虚拟机至少与两个 CPU 关联, 或双路 SMP 虚拟机至少与三个 CPU 关联 向特定处理器分配虚拟机 使用 CPU 关联性, 可以向特定处理器分配虚拟机 通过此操作, 可以将虚拟机只分配给多处理器系统中特定的可用处理器 步骤 1 在 vsphere Client 清单 面板中, 选择一个虚拟机并选择编辑设置 2 选择资源选项卡, 然后选择高级 CPU 3 单击在处理器上运行按钮 4 选择要在骑上运行虚拟机的处理器, 然后单击确定 CPU 关联性的潜在问题 使用 CPU 关联性之前, 可能需要考虑某些问题 CPU 关联性的潜在问题包括 : 对于多处理器系统,ESX/ESXi 系统执行自动负载平衡 避免手动指定虚拟机关联性, 以改进调度程序跨处理器平衡负载的能力 关联性可能会干扰 ESX/ESXi 主机满足为虚拟机指定的预留和份额的能力 因为 CPU 接入控制不考虑关联性, 所以具有手动关联性设置的虚拟机可能不会始终得到其完整的预留量 没有手动关联性设置的虚拟机不会受到具有手动关联性设置的虚拟机的负面影响 将虚拟机从一个主机移动到另一个主机时, 因为新的主机可能具有不同的处理器数, 所以关联性可能不再适用 NUMA 调度程序可能无法管理已经借助于关联性分配到某些处理器的虚拟机 关联性可能会影响 ESX/ESXi 主机在多核或超线程处理器上调度虚拟机以充分利用在这些处理器上共享资源的能力 20 VMware, Inc.

21 章 2 管理 CPU 资源 使用 CPU 电源管理策略 ESX/ESXi 提供最多四个电源管理策略 您可以根据主机的硬件特性和 BIOS 支持选择电源管理策略, 从而允许您针对特定级别的电源效率和性能配置服务器 为了提高 CPU 电源效率,ESX/ESXi 会利用性能状况 ( 也称为 P 状况 ), 以动态调整 CPU 频率来匹配正在运行的虚拟机的需求 当 CPU 以较低频率运行时, 其运行电压也较低, 这样便可省电 这种类型的电源管理通常叫做动态电压和频率缩放 (DVFS) ESX/ESXi 会尝试调整 CPU 频率, 以便不影响虚拟机性能 当 CPU 闲置时,ESX/ESXi 会利用电源状况 ( 也称为 C 状况 ), 并使 CPU 进入休眠状态 因此,CPU 会耗用尽可能少的电力, 并可在必要时快速从休眠状态恢复 表 2-2 显示可用的电源管理策略 您可以使用 vsphere Client 为主机选择策略 如果未选择策略,ESX/ESXi 默认会使用 高性能 表 2-2 CPU 电源管理策略 电源管理策略不支持高性能 ( 默认值 ) 平衡性能低功耗自定义 描述 主机不支持任何电源管理功能, 或者在 BIOS 中未启用电源管理 VMkernel 已检测到某些电源管理功能, 但不会使用它们, 除非 BIOS 由于电源上限或热事件请求使用这些功能 VMkernel 正在使用所有可用的电源管理功能来降低主机能耗而不影响性能 VMkernel 大量使用可用的电源管理功能来降低主机能耗, 但同时也降低了性能 VMkernel 基于高级配置参数的值, 实现特定的用户定义的电源管理功能 这些参数是在 vsphere Client 高级设置 对话框中设置的 选择 CPU 电源管理策略 您可以使用 vsphere Client 为主机设置 CPU 电源管理策略 前提条件 ESX/ESXi 支持增强型 Intel SpeedStep 和增强型 AMD PowerNow! CPU 电源管理技术 为了让 VMkernel 利用这些技术所提供的电源管理功能, 必须在 BIOS 中启用电源管理 ( 有时称为 按需切换 (DBS)) 步骤 1 在 vsphere Client 清单面板中, 选择一台主机, 然后单击配置选项卡 2 在 硬件 下, 选择电源管理, 然后选择属性 3 为主机选择一种电源管理策略, 然后单击确定 所选策略保存在主机配置中, 可以在引导时再次使用 您可以随时更改该策略, 而不需要重新引导服务器 VMware, Inc. 21

22 22 VMware, Inc.

23 管理内存资源 3 所有现代的操作系统均提供对虚拟内存的支持, 并允许软件使用的内存要多于计算机实际拥有的内存 同样, ESX/ESXi 管理程序提供对过载虚拟机内存的支持, 所有为虚拟机配置的客户机内存量可能大于物理主机内存量 如果要使用内存虚拟化, 则应当了解 ESX/ESXi 主机分配 消耗和回收内存的方式 此外, 还需要了解虚拟机引起的内存开销 本章讨论了以下主题 : 第 23 页, 内存虚拟化基本知识 第 26 页, 管理内存资源 内存虚拟化基本知识 在管理内存资源之前, 应当了解 ESX/ESXi 是如何虚拟化和使用这些内存资源的 VMkernel 管理所有的计算机内存 ( 一种例外情况是在 ESX 中分配给服务控制台的内存 )VMkernel 会将这种受管计算机内存的一部分拿来自己使用 剩余的内存可供虚拟机使用 虚拟机将计算机内存用于两个用途 : 每个虚拟机均需要有自己的内存, 且 VMM 需要一些内存和动态开销内存用于其代码和数据 虚拟内存空间划分为块, 每个块通常为 4 KB, 块也称为页 物理内存也划分为块, 每个块通常也是 4 KB 当物理内存占满时, 不在物理内存中的虚拟页的数据将存储到磁盘上 ESX/ESXi 还提供对大页 (2 MB) 的支持 请参见第 93 页, 高级内存属性 虚拟机内存 每个虚拟机均会根据其配置大小消耗内存, 还会消耗额外开销内存以用于虚拟化 配置大小 配置大小是一种由虚拟机的虚拟化层来维持的构造 它是提供给客户机操作系统的内存量, 但独立于分配给虚拟机的物理 RAM 量, 这取决于下文所述的资源设置 ( 份额 预留和限制 ) VMware, Inc. 23

24 例如, 请考虑配置大小为 1GB 的虚拟机 当客户机操作系统引导时, 系统会检测到它正运行在具有 1 GB 物理内存的专用计算机上 分配给虚拟机的物理主机内存的实际数量取决于其内存资源设置和 ESX/ESXi 主机的内存争用情况 有些情况下, 可能向虚拟机分配全部内容 ( 即 1GB) 在其他情况下, 可能会得到较小的分配量 无论实际分配如何, 客户机操作系统都会继续运行, 就好像正运行在具有 1 GB 物理内存的专用计算机上一样 份额 预留 如果可用量超过预留, 则会为虚拟机指定相对优先级 主机保证为虚拟机预留的物理内存量下限, 即使内存过载也是如此 将预留设置为确保虚拟机高效运行的足够内存水平, 这样就不会有过多的内存分页 在虚拟机访问了其全部预留后, 会允许其保留该内存量, 并且不会将其回收, 即使该虚拟机闲置也是如此 例如, 某些客户机操作系统 ( 例如 Linux) 在引导之后可能不会立即访问所配置的全部内存 在虚拟机访问其全部预留之前, VMkernel 可以将其预留的任何未使用部分分配给其他虚拟机 但是, 在客户机的工作负载增加并消耗其全部预留之后, 允许其保留此内存 限制 主机可分配给虚拟机的物理内存量的上限 虚拟机的内存分配还受其配置大小的隐式限制 开销内存包括为虚拟机框架缓冲区和各种虚拟化数据结构预留的空间 内存过载 对于每个正在运行的虚拟机, 系统会为虚拟机的预留 ( 如果有 ) 和虚拟化开销预留物理内存 由于 ESX/ESXi 主机使用内存管理技术, 因此虚拟机可以使用的内存大于物理机 ( 主机 ) 可用的内存 例如, 您有一个内存为 2 GB 的主机, 其上运行四个虚拟机, 每个虚拟机的内存为 1 GB 这种情况下, 内存会过载 过载有一定的意义, 因为通常情况下有些虚拟机负载较轻, 而有些虚拟机负载较重, 相对活动水平会随着时间的推移而有所差异 为了改善内存利用率,ESX/ESXi 主机将闲置虚拟机的内存转移给需要更多内存的虚拟机 使用 预留 或 份额 参数可优先向重要的虚拟机分配内存 如果这部分内存未使用, 可以用于其他虚拟机 此外,ESX/ESXi 主机上默认还会启用内存压缩, 以在内存过载时提高虚拟机性能, 如第 32 页, 内存压缩 中所述 内存共享 许多工作负载存在跨虚拟机共享内存的机会 例如, 几个虚拟机可能正在运行同一客户机操作系统的多个实例, 加载了相同的应用程序或组件, 或包含公用数据 ESX/ESXi 系统使用专用的分页共享技术安全地消除了内存页的冗余副本 采用内存共享, 由多个虚拟机组成的工作负载消耗的内存通常要少于其在物理机上运行时所需的内存 因此, 系统可以高效地支持更高级别的过载 内存共享保存的内存量取决于工作负载特性 许多几乎相同的虚拟机的工作负载可能释放 30% 以上的内存, 而有较大差异的工作负载可以节省的内存少于 5% 24 VMware, Inc.

25 章 3 管理内存资源 基于软件的内存虚拟化 ESX/ESXi 通过添加附加级别的地址转换来虚拟化客户机物理内存 每个虚拟机的 VMM 保持了从客户机操作系统的物理内存页到基础计算机上物理内存页的映射 (VMware 将基础主机物理页称为 计算机 页, 将客户机操作系统的物理页称为 物理 页 ) 每个虚拟机均有连续的可寻址物理内存空间, 该空间从零开始 每个虚拟机使用的服务器上的基础计算机内存不一定是连续的 VMM 侦听对客户机操作系统内存管理结构进行操作的虚拟机指令, 以便虚拟机不会直接更新处理器上的 实际内存管理单元 (MMU) ESX/ESXi 主机将虚拟 - 计算机页映射保持在卷影页表中, 该表与 VMM 所维护的物理 - 计算机映射保持同步 卷影页表由处理器的分页硬件直接使用 这种地址转换方法允许在设置卷影页表之后, 执行虚拟机中的正常内存访问, 而不会增加地址转换开销 因为处理器上的转换旁视缓冲区 (TLB) 缓存从卷影页表中读取的直接虚拟 - 计算机映射, 所以 VMM 访问内存时不会增加额外开销 性能注意事项 使用两个页表具有以下性能影响 对于常规客户机内存访问不会产生开销 在虚拟机中映射内存需要额外时间, 这可能意味着 : 虚拟机操作系统正在设置或更新虚拟地址到物理地址的映射 虚拟机操作系统从一个地址空间切换到另一个地址空间 ( 上下文切换 ) 与 CPU 虚拟化相似, 内存虚拟化开销取决于工作负载 硬件辅助的内存虚拟化 类似于 AMD SVM-V 和 Intel Xeon 5500 系列之类的部分 CPU 通过使用两层页表来提供对内存虚拟化的硬件支持 第一层页表存储客户机虚拟 - 物理转换, 而第二层页表存储客户机物理 - 计算机转换 TLB(translation look-aside buffer, 转换旁视缓冲区 ) 是由处理器的内存管理单元 (MMU) 硬件维护的转换缓存 TLB 缺失是此缓存中的缺失, 而且硬件需要访问内存 ( 可能是多次 ) 来查找所需转换 如果 TLB 中没有某个客户机虚拟地址, 则硬件会查看这两个页表, 将客户机虚拟地址转换成主机物理地址 图 3-1 中的插图说明了 ESX/ESXi 如何实施内存虚拟化 图 3-1 ESX/ESXi 内存映射 虚拟机 1 虚拟机 2 a b c b 客户机虚拟内存 a b b c 客户机物理内存 a b b c 计算机内存 方框表示页, 而箭头表示不同的内存映射 从客户机虚拟内存到客户机物理内存的箭头表示客户机操作系统中的页表所保持的映射 ( 未显示 x86 架构处理器从虚拟内存到线性内存的映射 ) VMware, Inc. 25

26 从客户机物理内存到计算机内存的箭头表示由 VMM 保持的映射 虚线箭头表示从客户机虚拟内存到计算机内存的映射, 该映射也由 VMM 保持 运行虚拟机的基础处理器使用卷影页表映射 因为虚拟化引入了额外级别的内存映射, 所以 ESX/ESXi 可以跨所有的虚拟机管理内存 虚拟机的一些物理内存可能映射到共享页面或未映射或换出的页面 ESX/ESXi 主机执行虚拟内存管理时无需了解客户机操作系统, 也不会干涉客户机操作系统自身的内存管理子系统 性能注意事项 使用硬件辅助时, 会消除软件内存虚拟化的开销 特别是, 硬件辅助消除了使卷影页表与客户机页表保持同步所需的开销 但是, 使用硬件辅助时 TLB 缺失滞后时间明显较长 因此, 工作负载是否受益于硬件辅助主要取决于在使用软件内存虚拟化时由内存虚拟化引起的开销 如果工作负载涉及少量页表活动 ( 例如进程创建 映射内存或上下文切换 ), 则软件虚拟化不会引起显著开销 相反, 具有大量页表活动的工作负载可能会因使用硬件辅助而受益 管理内存资源 使用 vsphere Client, 可以查看有关内存分配设置的信息并对其进行更改 为了有效管理内存资源, 还必须熟悉内存开销 闲置内存消耗以及 ESX/ESXi 主机回收内存的方式 当管理内存资源时, 可以指定内存分配 如果未自定义内存分配, 则 ESX/ESXi 主机使用适合大多数情况的默认值 可以通过几种方式指定内存分配 使用可通过 vsphere Client 访问的属性和特殊功能 使用 vsphere Client GUI 可以连接到 ESX/ESXi 主机或 vcenter Server 系统 使用高级设置 将 vsphere SDK 用于脚本式内存分配 查看内存分配信息 可以使用 vsphere Client 查看有关当前内存分配的信息 可以查看有关总内存的信息和可用于虚拟机的内存信息 在 ESX 中, 还可以查看分配给服务控制台的内存 步骤 1 在 vsphere Client 中, 选择一台主机, 然后单击配置选项卡 2 单击内存 可以查看第 26 页, 主机内存信息 中显示的信息 主机内存信息 vsphere Client 显示有关主机内存分配的信息 表 3-1 对主机内存字段进行了介绍 26 VMware, Inc.

27 章 3 管理内存资源 表 3-1 主机内存信息 字段总计系统虚拟机服务控制台 描述 该主机的总物理内存 ESX/ESXi 系统使用的内存 ESX/ESXi 至少使用 50 MB 系统内存用于 VMkernel, 并使用额外内存用于设备驱动程序 该内存在 ESX/ESXi 已加载且无法配置时分配 虚拟化层实际所需的内存取决于主机上 PCI( 外围组件互连 ) 设备的数量和类型 有些驱动程序需要 40 MB, 几乎是基本系统内存的两倍 ESX/ESXi 主机还尝试使一些内容一直保持可用, 以便高效处理动态分配请求 ESX/ESXi 设置大约 6% 的内存来供正在运行的虚拟机使用 ESXi 主机针对在 ESX 主机的服务控制台中运行的管理代理使用额外的系统内存 由选定主机上运行的虚拟机使用的内存 主机的大多数内存都用于正在运行的虚拟机 ESX/ESXi 主机根据管理参数和系统负载, 管理此内存到虚拟机的分配 可供虚拟机使用的物理内存量总是低于物理主机的内存量, 因为虚拟化层会占用一些资源 例如, 具有 2 GB 内存和两个 3.2 GHz CPU 的主机可能只有 1.5 GB 内存和 6 GHz CPU 资源供虚拟机使用 为服务控制台预留的内存 单击属性以更改可用于服务控制台的内存量 此字段仅出现在 ESX 中 ESXi 不提供服务控制台 了解内存开销 内存资源的虚拟化会涉及一些相关开销 ESX/ESXi 虚拟机可以引起两种内存开销 在虚拟机内访问内存所需的额外时间 超出向每个虚拟机分配的内存后,ESX/ESXi 主机自身代码和数据结构所需的额外空间 ESX/ESXi 内存虚拟化为内存访问增加很少的时间开销 因为处理器分页硬件直接使用页表 ( 基于软件的卷影页表方法或硬件辅助的嵌套页表方法 ), 所以虚拟机中的大多数内存访问在执行时没有地址转换开销 内存空间开销有两部分 : VMkernel 和服务控制台 ( 仅用于 ESX) 的系统范围的固定开销 每个虚拟机的额外开销 对于 ESX, 服务控制台通常使用 272MB, 而 VMkernel 则使用更少的内存 所使用的内存量取决于正在使用的设备驱动程序的数量和大小 开销内存包括为虚拟机框架缓冲区和各种虚拟化数据结构 ( 如卷影页表 ) 预留的空间 开销内存取决于虚拟 CPU 数量以及为客户机操作系统配置的内存 ESX/ESXi 还提供了内存共享等优化措施来减少基础服务器上使用的物理内存量 这些优化措施可以节省的内存多于开销占用的内存 虚拟机上的开销内存 虚拟机会引起开销内存 您应当了解此开销量 表 3-2 列出了每种数量的 VCPU 的开销内存 ( 以 MB 为单位 ) 表 3-2 虚拟机上的开销内存 内存 (MB) 1 个 VCPU 2 个 VCPU 3 个 VCPU 4 个 VCPU 5 个 VCPU 6 个 VCPU 7 个 VCPU 8 个 VCPU VMware, Inc. 27

28 表 3-2 虚拟机上的开销内存 ( 续 ) 内存 (MB) 1 个 VCPU 2 个 VCPU 3 个 VCPU 4 个 VCPU 5 个 VCPU 6 个 VCPU 7 个 VCPU 8 个 VCPU ESX/ESXi 主机如何分配内存 ESX/ESXi 主机将 Limit 参数所指定的内存分配给每个虚拟机, 除非内存过载 ESX/ESXi 主机向虚拟机分配的内存决不会超过为它指定的物理内存大小 例如,1 GB 虚拟机可能具有默认的限制 ( 无限 ) 或用户指定的限制 ( 例如 2 GB) 在这两种情况下,ESX/ESXi 主机分配的内存决不会超过 1 GB, 即不会超过为其指定的物理内存大小 当内存过载时, 向每个虚拟机分配的内存量介于预留和限制指定的内存量之间 授予虚拟机的高于预留量的内存量会因当前的内存负载而异 ESX/ESXi 主机根据分配给虚拟机的份额数和对最近工作集大小的估计, 确定每个虚拟机的分配量 份额 ESX/ESXi 主机使用经过修改的按比例份额内存分配策略 内存份额给予虚拟机一部分可用物理内存 工作集大小 ESX/ESXi 主机通过在连续的虚拟机执行时间周期监控内存活动, 来估计工作集 采用快速响应工作集大小增加且慢速响应工作集大小减小的技术, 在几个时间周期内进行平稳估计 该方法确保虚拟机开始更活跃地使用其内存时, 已经回收闲置内存的虚拟机可以快速达到基于完整份额的分配量 在默认情况下将对内存活动监控 60 秒以估计工作集大小 要修改此默认值, 请调整 Mem.SamplePeriod 高级设置 请参见第 93 页, 设置高级主机属性 闲置虚拟机的内存消耗 如果虚拟机未在使用当前为其分配的所有内存, 则 ESX/ESXi 对闲置内存的消耗量大于对正在使用的内存的消耗量 这样有助于防止虚拟机累积闲置内存 闲置内存消耗以渐进方式应用 随着虚拟机闲置内存与活动内存的比率的提高, 有效消耗率将增加 ( 在不支持分层资源池的早期版本 ESX 中, 虚拟机的所有闲置内存是以同等比率消耗的 ) 可以使用 Mem.IdleTax 选项来修改闲置内存消耗率 使用该选项以及 Mem.SamplePeriod 高级属性可控制系统如何确定虚拟机的目标内存分配 请参见第 93 页, 设置高级主机属性 注意在大多数情况下, 没有必要更改 Mem.IdleTax, 如果更改的话, 反而不合适 28 VMware, Inc.

29 章 3 管理内存资源 内存回收 ESX/ESXi 主机可以从虚拟机中回收内存 ESX/ESXi 主机会将预留功能指定的内存量直接分配给虚拟机 超出预留的任何部分都使用主机的物理资源进行分配, 如果物理资源不可用, 则使用虚拟增长或交换等特殊技术进行处理 主机可使用两种技术来动态增加或减少分配给虚拟机的内存量 : ESX/ESXi 系统使用已加载到虚拟机中所运行的客户机操作系统的内存虚拟增长驱动程序 (vmmemctl) 请参见第 29 页, 内存虚拟增长驱动程序 ESX/ESXi 系统从虚拟机分页到服务器交换文件, 无需客户机操作系统参与 每个虚拟机均有自己的交换文件 内存虚拟增长驱动程序 内存虚拟增长驱动程序 (vmmemctl) 与服务器协作回收客户机操作系统认为最不重要的页面 该驱动程序使用专用虚拟增长技术, 提供在类似的内存限制下与本机系统的行为极为相近的可预测性能 该技术可增加或减少客户机操作系统的内存压力, 使得客户机能够使用自己的本机内存管理算法 当内存很紧张时, 客户机操作系统决定要回收哪些页面, 并在必要时将这些页面换到自己的虚拟磁盘上 请参见图 3-2 图 3-2 客户机操作系统中的内存虚拟增长 1 内存 2 内存 交换空间 3 内存 交换空间 注意必须使用足够的交换空间来配置客户机操作系统 某些客户机操作系统具有其他限制 如有必要, 通过为特定虚拟机设置 sched.mem.maxmemctl 参数, 可以限制由 vmmemctl 回收的内存量 该选项指定了可以从虚拟机中回收的最大内存量, 以兆字节 (MB) 为单位 请参见第 95 页, 设置高级虚拟机属性 使用交换文件 可以指定交换文件的位置 当内存过载时预留交换空间以及删除交换文件 当 vmmemctl 驱动程序不可用或未响应时,ESX/ESXi 主机会使用交换从虚拟机中强制回收内存 从未安装 明确禁用 未运行 ( 例如, 客户机操作系统正在引导时 ) 暂时无法以足够快的速度回收内存来满足当前系统需求 正常工作, 但是已经达到最大虚拟增长大小 当虚拟机需要页面时, 标准需求分页技术会重新换入页面 VMware, Inc. 29

30 交换文件位置 默认情况下, 在与虚拟机配置文件相同的位置中创建交换文件 当虚拟机启动时,ESX/ESXi 主机会创建交换文件 如果无法创建该文件, 则无法启动虚拟机 除了接受默认值以外, 您还可以 : 使用每个虚拟机配置选项将数据存储更改为另一个共享的存储位置 使用主机 - 本地交换在主机上指定存储在本地的数据库存储 这样就可以在每个主机级别上进行交换, 从而节省 SAN 上的空间 但是, 对于 VMware vmotion, 可能会导致性能稍有下降, 因为交换到源主机上的本地交换文件的页面必须通过网络传输到目标主机 为 DRS 群集启用主机 - 本地交换 主机 - 本地交换允许将存储在主机本地的数据存储指定为交换文件位置 可以为 DRS 群集启用主机 - 本地交换 步骤 1 右键单击 vsphere Client 清单 面板中的群集, 然后单击编辑设置 2 在 群集设置 对话框的左窗格中, 单击交换文件位置 3 选中将交换文件存储在主机指定的数据存储中选项, 然后单击确定 4 在 vsphere Client 清单 面板中选择群集内的某个主机, 然后单击配置选项卡 5 选择虚拟机交换文件位置 6 单击交换文件数据存储选项卡 7 在提供的列表中, 选择要使用的本地数据存储, 然后单击确定 8 对群集内的每台主机重复步骤 4 到步骤 7 现在已为 DRS 群集启用主机 - 本地交换 为独立主机启用主机 - 本地交换 主机 - 本地交换允许将存储在主机本地的数据存储指定为交换文件位置 可以为独立主机启用主机 - 本地交换 步骤 1 在 vsphere Client 清单面板中选择主机, 然后单击配置选项卡 2 选择虚拟机交换文件位置 3 在 虚拟机交换文件位置 对话框的交换文件位置选项卡下, 选择将交换文件存储到交换文件数据存储中选项 4 单击交换文件数据存储选项卡 5 在提供的列表中, 选择要使用的本地数据存储, 然后单击确定 现在已为独立主机启用主机 - 本地交换 交换空间和内存过载 必须在每个虚拟机交换文件中为任何未预留的虚拟机内存预留交换空间 ( 预留和配置内存大小之间的差值 ) 需要该交换预留来确保 ESX/ESXi 系统在任何情况下均能预留虚拟机内存 实际上, 只有一小部分主机级别的交换空间可能会用到 30 VMware, Inc.

31 章 3 管理内存资源 如果正在通过 ESX/ESXi 使内存过载以支持由虚拟增长导致的客户机内部交换, 请确保客户机操作系统还有足够的交换空间 该客户机级别交换空间必须大于或等于虚拟机配置内存大小与其 预留 之间的差值 小心如果内存过载且客户机操作系统配置的交换空间不足, 则虚拟机中的客户机操作系统可能会出现故障 为了避免虚拟机出现故障, 请增加虚拟机中交换空间的大小 Windows 客户机操作系统 Windows 操作系统将其交换空间称为分页文件 如果有足够的可用磁盘空间, 一些 Windows 操作系统会尝试自动增加分页文件的大小 请查看 Microsoft Windows 文档或搜索 Windows 帮助文件来了解 分页文件 按照说明更改虚拟内存分页文件的大小 Linux 客户机操作系统 Linux 操作系统将其交换空间称为交换文件 有关增加交换文件的信息, 请参见以下 Linux 手册页 : mkswap 设置 Linux 交换区 swapon 针对分页和交换启用设备和文件 具有大量内存和较小虚拟磁盘的客户机操作系统 ( 例如, 具有 8 GB RAM 和 2 GB 虚拟磁盘的虚拟机 ) 更容易出现交换空间不足的情况 删除交换文件 如果 ESX/ESXi 主机发生故障, 并且该主机上正在运行的虚拟机使用交换文件, 则这些交换文件将继续存在并占用磁盘空间, 即使 ESX/ESXi 主机重新启动以后也是如此 这些交换文件可能消耗数千兆字节的磁盘空间, 因此请确保正确删除这些交换文件 步骤 1 重新启动故障主机上的虚拟机 2 停止该虚拟机 该虚拟机的交换文件即会删除 在虚拟机之间共享内存 许多 ESX/ESXi 工作负载存在跨虚拟机 ( 以及在单个虚拟机中 ) 共享内存的机会 例如, 几个虚拟机可能正在运行同一客户机操作系统的多个实例, 加载了相同的应用程序或组件, 或包含公用数据 这些情况下,ESX/ESXi 主机使用专用的透明页共享技术安全地消除内存页的冗余副本 采用内存共享, 在虚拟机中运行的工作负载消耗的内存通常要少于其在物理机上运行时所需的内存 因此, 可以高效地支持更高级别的过载 使用 Mem.ShareScanTime 和 Mem.ShareScanGHz 高级设置可控制系统扫描内存以确定内存共享机会的速率 通过将 sched.mem.pshare.enable 选项设置为无效 ( 该选项默认为有效 ), 还可以针对单个虚拟机禁用共享 请参见第 95 页, 设置高级虚拟机属性 ESX/ESXi 内存共享作为后台活动运行, 随着时间的推移而扫描共享机会 节省的内存量随着时间而变化 对于相当固定的工作负载, 在使用所有共享机会之前, 内存量一般会缓慢增加 要确定给定工作负载内存共享的有效性, 请尝试运行工作负载, 并使用 resxtop 或 esxtop 观察实际节省的内存量 此信息可在 内存 页面中交互模式的 PSHARE 字段中找到 VMware, Inc. 31

32 内存压缩 ESX/ESXi 提供内存压缩缓存, 可在内存过载使用时改进虚拟机性能 默认情况下已启用了内存压缩 当主机内存过载时,ESX/ESXi 会压缩虚拟页面并将其存储在内存中 由于访问压缩的内存比访问交换到磁盘的内存更快, 因此通过 ESX/ESXi 中的内存压缩可以使内存过载, 但不会显著影响性能 当需要交换虚拟页面时,ESX/ESXi 会首先尝试压缩虚拟页面 可压缩至 2 KB 或更小的页面存储在虚拟机的压缩缓存中, 从而增加主机的容量 使用 vsphere Client 中的 高级设置 对话框, 您可以设置压缩缓存的最大大小和禁用内存压缩 启用或禁用内存压缩缓存 默认情况下已启用了内存压缩 您可以使用 vsphere Client 中的 高级设置 对话框, 以启用或禁用主机的内存压缩 步骤 1 在 vsphere Client 清单面板中选择主机, 然后单击配置选项卡 2 在 软件 下, 选择高级设置 3 在左窗格中, 选择内存并找到 Mem.MemZipEnable 4 输入 1 启用内存压缩缓存, 或输入 0 禁用内存压缩缓存 5 单击确定 设置内存压缩缓存的最大大小 您可以设置主机虚拟机的内存压缩缓存的最大大小 您可以将压缩缓存的大小设置为虚拟机的内存大小百分比 例如, 如果输入 20 并且虚拟机的内存大小为 1000 MB, 则 ESX/ESXi 最多可使用 200 MB 的主机内存来存储虚拟机的已压缩页面 如果您未设置压缩缓存的大小,ESX/ESXi 会使用默认值 10% 步骤 1 在 vsphere Client 清单面板中选择主机, 然后单击配置选项卡 2 在 软件 下, 选择高级设置 3 在左窗格中, 选择内存并找到 Mem.MemZipMaxPct 此属性的值确定虚拟机的压缩缓存的最大大小 4 输入压缩缓存的最大大小 此值是虚拟机大小的百分比并且必须介于 5% 和 100% 之间 5 单击确定 衡量和区分各种内存使用情况 vsphere Client 的性能选项卡显示了可用于分析内存使用情况的多个衡量指标 某些内存衡量指标用于衡量客户机物理内存, 而另一些衡量指标用于衡量计算机内存 例如, 可以使用性能衡量指标检查的两种内存使用情况是客户机物理内存和计算机内存 可以使用 已分配的内存 衡量指标 ( 对于虚拟机 ) 或 共享的内存 ( 对于 ESX/ESXi 主机 ) 衡量客户机物理内存 但是, 要衡量计算机内存, 需要使用 消耗的内存 ( 对于虚拟机 ) 或 共享的公用内存 ( 对于 ESX/ESXi 主机 ) 了解这些类型的内存使用情况之间的概念性差异对知道这些衡量指标的衡量对象以及如何对其进行解释十分重要 32 VMware, Inc.

33 章 3 管理内存资源 VMkernel 会将客户机物理内存映射到计算机内存, 但是它们不总是一对一映射 它可能会将客户机物理内存的多个区域映射到计算机内存的同一区域 ( 当存在内存共享时 ), 或者未将客户机物理内存的特定区域映射到计算机内存 ( 当 VMkernel 换出或虚拟增长客户机物理内存时 ) 在这些情况中, 单个虚拟机或 ESX/ESXi 主机的客户机物理内存使用情况和计算机内存使用情况的计算有所不同 请考虑下图中的示例 两个虚拟机正在 ESX/ESXi 主机上运行 每块代表 4 KB 内存, 每个颜色 / 字母代表相应块上的数据集 图 3-3 内存使用情况示例 虚拟机 1 虚拟机 2 a b c a c b d f e 客户机虚拟内存 a b a c c b d f e 客户机物理内存 a b c d e f 计算机内存 可以按照如下方式确定虚拟机的性能衡量指标 : 要确定虚拟机 1 的 已分配的内存 ( 映射到计算机内存的客户机物理内存量 ), 请计算虚拟机 1 的客户机物理内存中的块 ( 含有指向计算机内存的箭头 ) 的数量并乘以 4 KB 由于有 5 个块含有箭头, 因此 已分配的内存 是 20 KB 消耗的内存 是分配给虚拟机的计算机内存量, 包括从共享的内存中节省的内存量 首先, 计算计算机内存中的块 ( 含有从虚拟机 1 的客户机物理内存指出的箭头 ) 的数量 这样的块有三个, 但有一个块与虚拟机 2 共享 因此, 计算两个完整的块加上半个第三个块并乘以 4 KB, 得到总计 10 KB 的 消耗的内存 这两个衡量指标之间的重要差异是 : 已分配的内存 计算带箭头的客户机物理内存级块的数量, 消耗的内存 计算带箭头的计算机内存级块的数量 由于内存共享, 这两个级别的块的数量不同, 因此 已分配的内存 和 消耗的内存 也不同 这并不表示存在问题, 而是表示内存是通过共享或其他回收技术节省的 在确定 ESX/ESXi 主机的 共享的内存 和 共享的公用内存 时, 会获得类似的结果 主机的 共享的内存 是每个虚拟机 共享的内存 的总和 通过查看每个虚拟机的客户机物理内存并计算含有指向计算机内存块 ( 计算机内存块本身也含有多个指向自己的箭头 ) 的箭头的块数量, 可计算此内存总和 在本例中, 这样的块有六个, 因此主机的 已共享的内存 是 24 KB 共享的公用内存 是由虚拟机共享的计算机内存量 要确定此内存量, 可查看计算机内存, 并计算有多个箭头指向自身的块数量 这样的块有三个, 因此 共享的公用内存 是 12 KB 共享的内存 涉及到客户机物理内存, 即作为箭头起始点 而 共享的公用内存 涉及到计算机内存, 即作为箭头的目标点 用于衡量客户机物理内存和计算机内存的内存衡量指标可能会出现矛盾 事实上, 它们衡量的是虚拟机内存使用情况的不同方面 通过了解这些衡量指标之间的差异, 可以更好地利用它们来诊断性能问题 VMware, Inc. 33

34 34 VMware, Inc.

35 管理存储 I/O 资源 4 通过存储 I/O 控制, 可以优化群集范围的存储 I/O, 从而可更好地进行工作负载整合, 并有助于减少与过度置备关联的额外成本 存储 I/O 控制可扩展份额和限制的构成, 以处理存储 I/O 资源 您可以控制在 I/O 拥堵期间分配给虚拟机的存储 I/O 量, 从而确保更重要的虚拟机优先于重要性较低的虚拟机获得 I/O 资源分配 当对数据存储启用存储 I/O 控制时,ESX/ESXi 会开始监控主机与该数据存储通信时主机遵循的设备滞后时间 当设备滞后时间超出阈值时, 数据存储会被视为已出现拥堵, 访问该数据存储的每个虚拟机都会按其份额比率分配相应的 I/O 资源 您可以按虚拟机设置份额, 并且可以根据需要调整每个虚拟机的份额 配置存储 I/O 控制包括两个步骤 : 1 针对数据存储启用存储 I/O 控制 2 设置每个虚拟机所允许的存储 I/O 份额数量以及每秒 I/O 操作数 (IOPS) 的上限 默认情况下, 所有虚拟机份额都会设置为 正常 (1000), 且不限制 IOPS 本章讨论了以下主题 : 第 35 页, 存储 I/O 控制要求 第 36 页, 存储 I/O 控制资源份额和限制 第 36 页, 设置存储 I/O 控制资源份额和限制 第 37 页, 启用存储 I/O 控制 第 37 页, 对存储 I/O 控制事件进行故障排除 第 38 页, 设置存储 I/O 控制阈值 存储 I/O 控制要求 存储 I/O 控制有一些要求和限制 启用了存储 I/O 控制的数据存储必须由单个 vcenter Server 系统管理 光纤通道连接和 iscsi 连接的存储上都可支持存储 I/O 控制 NFS 数据存储和裸设备映射 (RDM) 不受支持 存储 I/O 控制不支持具有多个数据区的数据存储 在具有自动化存储分层功能的阵列所支持的数据存储上使用存储 I/O 控制之前, 请查看 VMware 存储 /SAN 兼容性指南, 以确认自动化分层存储阵列已通过认证, 与存储 I/O 控制兼容 自动化存储分层是阵列 ( 或阵列组 ) 的功能, 可根据用户设置的策略和当前 I/O 模式, 将 LUN/ 卷或 LUN/ 卷的某些部分迁移到其他类型的存储介质 (SSD FC SAS 和 SATA) 对于不具有这些自动迁移 / 分层功能的阵列 ( 其中包括提供不同类型存储介质之间手动迁移数据功能的阵列 ) 无需特殊认证 VMware, Inc. 35

36 存储 I/O 控制资源份额和限制 您可以分配每个虚拟机所允许的存储 I/O 份额数量以及每秒 I/O 操作数 (IOPS) 的上限 当检测到数据存储出现存储 I/O 拥堵时, 会根据每个虚拟机具有的虚拟机份额比例调整访问该数据存储的虚拟机的 I/O 工作负载 如第 8 页, 资源分配份额 中介绍的, 存储 I/O 份额与用于内存和 CPU 资源分配的份额相似 这些份额表示虚拟机在存储 I/O 资源分配方面的相对重要性 在发生资源争用时, 具有较高份额值的虚拟机可以更多地访问存储阵列, 这通常会带来较高的吞吐量和较低的滞后时间 当分配存储 I/O 资源时, 您可以限制虚拟机所允许的 IOPS 默认情况下, 对此没有限制 如果虚拟机具有多个虚拟磁盘, 则必须在其所有虚拟磁盘上设置限制 否则, 不会对虚拟机强制执行此限制 在这种情况下, 虚拟机上的此限制是所有虚拟磁盘的限制总和 第 9 页, 资源分配限制 中介绍了设置资源限制的优缺点 如果要为虚拟机设置的限制单位为 MB/ 秒而非 IOPS, 则可根据虚拟机的典型 I/O 大小将 MB/ 秒转换为 IOPS 例如, 要将具有 64 KB IO 的备份应用程序限定为 10 MB/ 秒, 请将限制设置为 160 IOPS 查看存储 I/O 控制份额和限制 您可以查看数据存储上运行的所有虚拟机的份额和限制 通过查看此信息, 可以比较访问该数据存储的所有虚拟机的设置, 而不管这些虚拟机在哪个群集中运行 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择数据存储 2 单击虚拟机选项卡 该选项卡显示了数据存储上运行的所有虚拟机以及关联的份额值 IOPS 限制和数据存储份额百分比 监控存储 I/O 控制份额 使用数据存储性能选项卡, 可以监控存储 I/O 控制如何基于其份额处理访问数据存储的虚拟机的 I/O 工作负载 通过数据存储性能图表, 可以监控以下信息 : 数据存储的平均滞后时间和汇总 IOPS 主机之间的滞后时间 主机之间的队列深度 主机之间的读 / 写 IOPS 虚拟机磁盘之间的读 / 写滞后时间 虚拟机磁盘之间的读 / 写 IOPS 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择数据存储, 然后单击性能选项卡 2 从查看下拉菜单中选择性能 有关详细信息, 请参见性能图表联机帮助 设置存储 I/O 控制资源份额和限制 通过向虚拟机分配相对数量的份额, 可根据重要性将存储 I/O 资源分配给虚拟机 除非虚拟机工作负载非常相似, 否则份额不必以 I/O 操作数或 MB/ 秒来规定分配 较高的份额可以使虚拟机在存储设备或数据存储中保持更多挂起的并行 I/O 操作 ( 与份额较低的虚拟机相比 ) 根据其工作负载, 两个虚拟机可能有不同的吞吐量 36 VMware, Inc.

37 章 4 管理存储 I/O 资源 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择虚拟机 2 单击摘要选项卡, 然后单击编辑设置 3 单击资源选项卡, 然后选择磁盘 4 从列表中选择一个虚拟硬盘 5 单击份额列, 选择相对数量的份额来分配到虚拟机 ( 低 正常或高 ) 您可以选择自定义以输入用户定义的份额值 6 单击限制 - IOPS 列并输入要分配给虚拟机的存储资源的上限 IOPS 是每秒 I/O 操作数 在默认情况下,IOPS 无限制 选择低 (500) 正常 (1000) 或高 (2000), 或者可以选择 自定义 输入用户定义的份额量 7 单击确定 主机和群集的份额及限制在资源分配选项卡上显示 启用存储 I/O 控制 启用存储 I/O 控制时, 如果数据存储平均滞后时间超出阈值,ESX/ESXi 会监控数据存储滞后并调整发送到数据存储的 I/O 负载 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择数据存储, 然后单击配置选项卡 2 单击属性 3 在 存储 I/O 控制 下, 选中已启用复选框 4 单击关闭 在 数据存储 选项卡上, 存储 I/O 控制 列会显示已为数据存储启用存储 I/O 控制 对存储 I/O 控制事件进行故障排除 在 vsphere Client 中, 如果 vcenter Server 检测到非 vsphere 主机中的工作负载可能会影响到性能, 则系统将触发一条警报在数据存储上检测到非 VI 工作负载 由于以下原因之一, 可能会检测到异常 数据存储启用了存储 I/O 控制, 但由于外部工作负载而无法完全受存储 I/O 控制的控制 如果启用了存储 I/O 控制的数据存储连接到不支持存储 I/O 控制的 ESX/ESXi 主机, 则可能会出现这种情况 确保连接到数据存储的所有 ESX/ESXi 主机都能支持存储 I/O 控制 数据存储启用了存储 I/O 控制, 且数据存储连接到的一个或多个主机不受 vcenter Server 的管理 确保数据存储连接到的所有主机都受 vcenter Server 的管理 阵列与非 vsphere 工作负载共享, 或正在执行复制等系统任务 vcenter Server 不会减少发送到阵列的 I/O 总量, 但会继续强制实施共享 有关警报的详细信息, 请参见 VMware vsphere 数据中心管理指南 VMware, Inc. 37

38 设置存储 I/O 控制阈值 数据存储的拥堵阈值是数据存储所允许的滞后时间上限, 超过该值后, 存储 I/O 控制将开始根据份额将重要性分配给虚拟机工作负载 在大部分环境中, 都不需要调整阈值设置 小心除非共享阵列上同一共轴的所有数据存储都具有相同的拥堵时间阈值, 否则存储 I/O 控制将无法正常运行 如果要更改拥堵阈值设置, 请注意以下事项来设置该值 值越大, 通常会导致总吞吐量越大, 隔离越弱 除非整体平均滞后时间高于阈值, 否则不会出现限制 如果吞吐量比滞后时间更重要, 请不要将该值设置得过低 例如, 对于光纤通道磁盘, 低于 20 ms 的值可使磁盘吞吐量峰值更低 当该值非常大 ( 超过 50 毫秒 ) 时, 可能会出现滞后时间长而总吞吐量却并未显著增加的情况 值越小, 则设备的滞后时间就越短, 且虚拟机 I/O 性能隔离将越强 隔离增强意味着份额控制的实施更加频繁 设备滞后时间越短, 则拥有最高份额的虚拟机的 I/O 滞后时间越短, 但同时会导致份额较低的虚拟机的 I/O 滞后时间更长 如果滞后时间更重要, 那么, 非常低的值 ( 小于 20 ms) 会使 I/O 上设备的滞后时间更短, 隔离更好, 但有可能会降低数据存储总吞吐量 前提条件 验证是否启用了存储 I/O 控制 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择数据存储, 然后单击配置选项卡 2 单击属性 3 在 存储 I/O 控制 下, 选中已启用复选框 4 ( 可选 ) 单击高级, 编辑数据存储的拥堵阈值 该值必须介于 10 ms 和 100 ms 之间 5 ( 可选 ) 单击重置, 将拥堵阈值设置还原为默认值 (30 ms) 6 单击确定, 然后单击关闭 38 VMware, Inc.

39 管理资源池 5 资源池是灵活管理资源的逻辑抽象 资源池可以分组为层次结构, 用于对可用的 CPU 和内存资源按层次结构进行分区 每台独立主机和每个 DRS 群集都具有一个 ( 不可见的 ) 根资源池, 此资源池对该主机或群集的资源进行分组 根资源池之所以不显示, 是因为主机 ( 或群集 ) 与根资源池的资源总是相同的 用户可以创建根资源池的子资源池, 也可以创建用户创建的任何子资源池的子资源池 每个子资源池都拥有部分父级资源, 然而子资源池也可以具有各自的子资源池层次结构, 每个层次结构代表更小部分的计算容量 一个资源池可包含多个子资源池和 / 或虚拟机 您可以创建共享资源的层次结构 处于较高级别的资源池称为父资源池 处于同一级别的资源池和虚拟机称为同级 群集本身表示根资源池 如果不创建子资源池, 则只存在根资源池 在图 5-1 中,RP-QA 是 RP-QA-UI 的父资源池 RP-Marketing 与 RP-QA 是同级 紧靠 RP-Marketing 下面的三个虚拟机也是同级 图 5-1 资源池层次结构中的父级 子级和同级 根资源池 同级 同级 父资源池子资源池 对于每个资源池, 均可指定预留 限制 份额以及预留是否应为可扩展 随后该资源池的资源将可用于子资源池和虚拟机 本章讨论了以下主题 : 第 40 页, 为什么使用资源池? 第 40 页, 创建资源池 第 42 页, 将虚拟机添加到资源池 第 42 页, 从资源池中移除虚拟机 第 43 页, 资源池接入控制 VMware, Inc. 39

40 为什么使用资源池? 通过资源池可以委派对主机 ( 或群集 ) 资源的控制权, 在使用资源池划分群集内的所有资源时, 其优势非常明显 可以创建多个资源池作为主机或群集的直接子级, 并对它们进行配置 然后便可向其他个人或组织委派对资源池的控制权 使用资源池具有下列优点 灵活的层次结构组织 - 根据需要添加 移除或重组资源池, 或者更改资源分配 资源池之间相互隔离, 资源池内部相互共享 - 顶级管理员可向部门级管理员提供一个资源池 某部门资源池内部的资源分配变化不会对其他不相关的资源池造成不公平的影响 访问控制和委派 顶级管理员使资源池可供部门级管理员使用后, 该管理员可以在当前的份额 预留和限制设置向该资源池授予的资源范围内进行所有的虚拟机创建和管理操作 委派通常结合权限设置一起执行 资源与硬件的分离 如果使用的是已启用 DRS 的群集, 则所有主机的资源始终会分配给群集 这意味着管理员可以独立于提供资源的实际主机来进行资源管理 如果将三台 2GB 主机替换为两台 3GB 主机, 您无需对资源分配进行更改 这一分离可使管理员更多地考虑聚合计算能力而非各个主机 管理运行多层服务的各组虚拟机 为资源池中的多层服务进行虚拟机分组 您无需对每个虚拟机进行资源设置, 而是可以通过更改该组虚拟机所属资源池的设置来控制对这些虚拟机的总体资源分配 例如, 假定一台主机拥有多个虚拟机 营销部门使用其中的三个虚拟机,QA 部门使用两个虚拟机 由于 QA 部门需要更多的 CPU 和内存, 管理员为每组创建了一个资源池 管理员将 QA 部门资源池和营销部门资源池的 CPU 份额分别设置为高和正常, 以便 QA 部门的用户可以运行自动测试 CPU 和内存资源较少的第二个资源池足以满足营销工作人员的较低负载要求 只要 QA 部门未完全利用所分配到的资源, 营销部门就可以使用这些可用资源 图 5-2 中演示了此应用场景 这些数字显示了向资源池的有效分配 图 5-2 向资源池分配资源 6GHz,3GB ESX/ESXi 主机 RP-QA 4GHz,2GB RP- Marketing 2GHz,1GB VM-QA 1 VM-QA 2 VM-Marketing 1 VM-Marketing 2 VM-Marketing 3 创建资源池 您可以创建任何 ESX/ESXi 主机 资源池或 DRS 群集的子资源池 注意如果已将某台主机添加到群集, 将无法创建该主机的子资源池 如果已针对群集启用 DRS, 则可以创建该群集的子资源池 创建子资源池时, 系统将提示您输入资源池属性信息 系统使用接入控制确保您不能分配不可用的资源 40 VMware, Inc.

41 章 5 管理资源池 步骤 1 选择所需的父级, 然后选择文件 > 新建 > 资源池 ( 或在摘要选项卡的 命令 面板中单击新建资源池 ) 2 在 创建资源池 对话框中, 为资源池提供所需信息 3 完成所有选择操作后, 请单击确定 此时 vcenter Server 将创建该资源池, 并将其显示在 清单 面板中 如有任何选定值因可用 CPU 和内存总量限制而无效, 则将显示黄色三角形 创建资源池后, 即可向其中添加主机 虚拟机的份额与同一父资源池内的其他虚拟机 ( 或资源池 ) 相关 资源池属性 可以使用资源分配设置来管理资源池 表 5-1 概述了可为资源池指定的属性 表 5-1 资源池属性 字段名称份额预留 描述 新资源池的名称 资源池拥有的 相对于父级总数的 CPU 或内存份额值 同级资源池根据由其预留和限制限定的相对份额值共享资源 可以选择低 正常或高, 也可以选择自定义来指定表示份额值的数字 保证为该资源池分配的 CPU 或内存量 非零预留将从父级 ( 主机或资源池 ) 的未预留资源中减去 这些资源被认为是预留资源, 无论虚拟机是否与该资源池相关联也是如此 默认值为 0 可扩展预留表示在接入控制期间是否考虑可扩展预留 当该复选框处于选中状态 ( 默认设置 ) 时, 如果在该资源池中启动一个虚拟机, 并且虚拟机的总预留大于该资源池的预留, 则该资源池可以使用父级或祖先的资源 限制 主机为该资源池提供的 CPU 或内存量的限制 默认设置为无限 要指定限制, 请取消选中无限复选框 资源池创建示例 此过程示例演示了如何使用 ESX/ESXi 主机作为父资源来创建资源池 假定有一台 ESX/ESXi 主机, 提供 6 GHz 的 CPU 和 3 GB 的内存, 这些 CPU 和内存必须在营销部门和 QA 部门间进行共享 还需要不均等地共享资源, 并授予一个部门 (QA) 更高的优先级 通过为每个部门创建一个资源池并使用份额属性区分资源分配优先级, 可完成此任务 此过程示例演示了如何使用 ESX/ESXi 主机作为父资源来创建资源池 步骤 1 在 创建资源池 对话框中, 键入 QA 部门的资源池的名称 ( 例如 RP-QA) 2 将 RP-QA 的 CPU 和内存资源份额指定为高 3 创建第二个资源池 RP-Marketing 将 CPU 和内存的 份额 保留为正常 4 单击确定退出 如果存在资源冲突, 则 RP-QA 接收 4GHz 和 2GB 的内存,RP-Marketing 接收 2GHz 和 1GB 的内存 否则, 它们可以接收超过此分配的量 这些资源随后即可供各自资源池内的虚拟机使用 VMware, Inc. 41

42 更改资源池属性 在创建资源池之后, 可以更改其属性 步骤 1 在 vsphere Client 清单 面板中选择资源池 2 在摘要选项卡的 命令 面板中, 选择编辑设置 3 在 编辑设置 对话框中, 可以更改选定资源池的全部属性 将虚拟机添加到资源池 创建虚拟机时, 可以通过新建虚拟机向导在创建过程中指定资源池位置 也可以将现有的虚拟机添加到资源池 将虚拟机移至新的资源池时 : 该虚拟机的预留和限制不会发生变化 如果该虚拟机的份额为高 中或低, 份额百分比会有所调整以反映新资源池中使用的份额总数 如果已为该虚拟机指定了自定义份额, 该份额值将保持不变 注意由于份额分配是相对于资源池的, 因此, 当您将虚拟机移入资源池时可能必须手动更改虚拟机的份额, 以便虚拟机的份额与新资源池中的相对值保持一致 如果虚拟机所占总份额的比例过大 ( 或过小 ), 将显示警告 资源分配 选项卡中显示的有关资源池的预留和未预留 CPU 和内存资源的信息将发生变化, 以反映与该虚拟机关联的预留 ( 如果有 ) 步骤 注意如果虚拟机已关闭或挂起, 可以移动该虚拟机, 但资源池的可用资源总量 ( 例如预留和未预留的 CPU 和内存资源 ) 不受影响 1 从清单中的任意位置选择已存在的虚拟机 该虚拟机可以与独立主机 群集或另一个资源池关联 2 将该虚拟机 ( 或多个虚拟机 ) 拖至所需的资源池对象 如果某个虚拟机已启动, 且目标资源池的 CPU 或内存不足以保证该虚拟机的预留, 移动操作将会失败, 因为接入控制不允许该操作 此时将显示一个错误对话框, 解释这种情况 该错误对话框会将可用资源与所请求的资源进行比较, 以便您考虑可否通过调整来解决此问题 从资源池中移除虚拟机 通过将虚拟机移动到另一个资源池或将其删除, 可以从资源池中移除虚拟机 将虚拟机移至其他资源池 可以将虚拟机拖放到另一资源池 如果只需移动虚拟机, 则无需将其关闭 从某个资源池中移除虚拟机时, 与该资源池相关联的份额总数将减少, 从而使每个剩余的份额代表更多资源 例如, 假定您有一个有权使用 6 GHz 的资源池, 其中包含三台份额设置为正常的虚拟机 假定虚拟机受 CPU 限制, 每个虚拟机获得 2 GHz 的相等分配额 如果将其中一个虚拟机移至其他资源池, 剩余的两个虚拟机将各获得 3GHz 的相等分配额 42 VMware, Inc.

43 章 5 管理资源池 从清单中移除虚拟机或将其从磁盘中删除 右键单击虚拟机, 并单击从清单中移除或从磁盘删除 您需要关闭虚拟机才能将其完全移除 资源池接入控制 在资源池内启动虚拟机时, 或尝试创建子资源池时, 系统会执行其他接入控制以确保不违反资源池的限制 启动虚拟机或创建资源池之前, 请在资源池的资源分配选项卡中检查未预留的 CPU 和未预留的内存字段, 以确定是否有足够的资源可用 如何计算未预留的 CPU 和内存以及是否执行操作取决于预留类型, 如表 5-2 中所述 表 5-2 预留类型 预留类型 固定的 可扩展的 ( 默认 ) 描述 系统检查所选资源池是否有足够的未预留资源 如果有, 则可以执行操作 否则将显示一条消息, 而且无法执行操作 系统考虑所选资源池及其直接父资源池中的可用资源 如果对于父资源池也选中了可扩展预留选项, 它还可以从其父资源池中借用资源 只要选中了可扩展预留选项, 就会以递归方式向当前资源池的祖先借用资源 将该选项保持选中状态可提供更高的灵活性, 但提供的保护将会同时减少 子资源池所有者预留的资源可能大于您的预期值 系统不允许违反预先配置的预留或限制设置 每次重新配置资源池或启动虚拟机时, 系统都会验证所有参数以确保仍能实现各服务级别保证 可扩展预留示例 1 此示例显示了具有可扩展预留的资源池的工作方式 假定某个管理员负责管理资源池 P, 并定义了两个子资源池 S1 和 S2, 分别用于两个不同的用户 ( 或组 ) 该管理员知道用户将要启动具有预留的虚拟机, 但不知道每个用户需要预留多少资源 为 S1 和 S2 设置可扩展预留可使管理员更加灵活地共享和继承资源池 P 的公用预留 如果不使用可扩展预留, 管理员需要向 S1 和 S2 明确分配具体的资源量 这种具体的分配可能欠缺灵活性, 特别是在较深的资源池层次结构中, 并且可能使资源池层次结构中的预留设置操作复杂化 可扩展预留会造成缺少严格的隔离 S1 可使用 P 的全部预留启动, 致使 S2 无法直接使用任何 CPU 或内存资源 可扩展预留示例 2 此示例显示了具有可扩展预留的资源池的工作方式 假设以下应用场景 ( 如图 5-3 中所示 ) 父资源池 RP-MOM 具有 6 GHz 的预留及一台预留了 1 GHz 的运行中的虚拟机 您创建了一个具有 2 GHz 预留的子资源池 RP-KID, 并选中可扩展预留 您向子资源池添加两个各具有 2 GHz 预留的虚拟机 ( 即 VM-K1 和 VM-K2), 并尝试启动它们 VM-K1 可直接从 RP-KID( 具有 2 GHz) 预留资源 VM-K2 没有本地资源可用, 因此它将从父资源池 RP-MOM 中借用资源 RP-MOM 现有资源为 6 GHz 减去 1 GHz( 由虚拟机预留 ) 再减去 2 GHz( 由 RP-KID 预留 ), 剩下 3 GHz 的未预留资源 利用 3 GHz 的可用资源, 您可以启动这个 2 GHz 虚拟机 VMware, Inc. 43

44 图 5-3 可扩展资源池的接入控制 : 成功启动 6GHz RP-MOM VM-M1, 1GHz 2GHz RP-KID VM-K1, 2GHz VM-K2, 2GHz 现在假设另一个包含 VM-M1 和 VM-M2 的应用场景 ( 如图 5-4 中所示 ): 启动 RP-MOM 中总预留为 3 GHz 的两个虚拟机 您依然可启动 RP-KID 中的 VM-K1, 因为本地有 2 GHz 可用 当您尝试启动 VM-K2 时,RP-KID 已无未预留的 CPU 容量, 因此会检查其父级 RP-MOM 只有 1 GHz 的未预留的容量可用 (RP-MOM 的 5 GHz 已被占用 3 GHz 由本地虚拟机预留,2 GHz 由 RP-KID 预留 ) 因此, 您无法启动需要 2 GHz 预留的 VM-K2 图 5-4 可扩展资源池的接入控制 : 无法启动 6GHz RP-MOM VM-M1, 1GHz VM-M2, 2GHz 2GHz RP-KID VM-K1, 2GHz VM-K2, 2GHz 44 VMware, Inc.

45 创建 DRS 群集 6 DRS 群集是一组具有共享资源和共享管理界面的 ESX/ESXi 主机和相关虚拟机 必须创建 DRS 群集, 才能从群集级别资源管理中获益 将主机添加到 DRS 群集时, 主机的资源将成为群集资源的一部分 除了这种资源聚合外, 您还可以使用 DRS 群集支持群集范围内的资源池并强制执行群集级别的资源分配策略 还提供下面的群集级别的资源管理功能 负载平衡 电源管理 将持续监控群集内所有主机和虚拟机的 CPU 和内存资源的分布情况和使用情况 在给出群集内资源池和虚拟机的属性 当前需求以及不平衡目标的情况下,DRS 会将这些衡量指标与理想状态下的资源利用率进行比较 然后, 它会相应地执行虚拟机迁移 ( 或提供迁移建议 ) 请参见第 47 页, 虚拟机迁移 当您在群集中首次启动虚拟机时,DRS 将尝试通过在相应主机上放置该虚拟机或提出建议来保持适当的负载平衡 请参见第 46 页, 接入控制和初始放置位置 VMware 分布式电源管理功能处于启用状态时,DRS 会将群集和主机级容量与群集的虚拟机需求 ( 包括近期历史需求 ) 进行比较 如果找到足够的额外容量, 它会将主机置于 ( 或建议置于 ) 待机电源模式, 或者如果需要容量, 则建议启动主机 根据提出的主机电源状况建议, 可能需要将虚拟机迁移到主机并从主机迁移虚拟机 请参见第 59 页, 管理电源资源 关联性规则可以通过分配关联性规则控制群集内主机上的虚拟机的放置位置 请参见第 63 页, 使用关联性规则 注意如果在群集中使用 VMware 容错, 当还启用了增强型 vmotion 兼容性 (EVC) 时,DRS 会对容错虚拟机提供负载平衡和初始放置位置建议 如果未启用 EVC, 则 DRS 将无法对这些虚拟机进行负载平衡, 并且还会将主虚拟机视为 已禁用 DRS, 将辅助虚拟机视为 全自动 本章讨论了以下主题 : 第 46 页, 接入控制和初始放置位置 第 47 页, 虚拟机迁移 第 48 页, DRS 群集要求 第 49 页, 创建 DRS 群集 第 50 页, 设置虚拟机的自定义自动化级别 第 51 页, 禁用 DRS VMware, Inc. 45

46 接入控制和初始放置位置 尝试在已启用 DRS 的群集内启动一个或一组虚拟机时,vCenter Server 会执行接入控制 它会检查群集内是否有足够的资源来支持虚拟机 如果群集没有足够的资源来启动单个虚拟机, 或在组启动尝试中无法启动任何虚拟机, 将会显示一条消息 否则, 对于每台虚拟机,DRS 将生成要在其上运行虚拟机的主机的建议, 并执行以下操作之一 自动执行放置位置建议 显示用户随后可以选择接受或覆盖的放置位置建议 注意对于独立主机或非 DRS 群集内的虚拟机, 不提出任何初始放置位置建议 这些虚拟机将会在启动时被置于当前所驻留的主机上 有关 DRS 建议及其应用的详细信息, 请参见第 69 页, DRS 建议页面 单个虚拟机启动 组启动 在 DRS 群集中, 可以启动单个虚拟机, 并接受初始放置位置建议 启动单个虚拟机时, 有两种类型的初始放置位置建议 : 启动单个虚拟机, 不需要任何必备条件步骤 用户将拥有虚拟机的初始放置位置建议列表, 这些建议是互斥的 您只能选择一种建议 启动单个虚拟机, 但需要执行必备条件操作 这些操作包括在待机模式下启动主机或在主机间迁移其他虚拟机 在这种情况下, 提供的建议具有多行, 显示每个必备条件操作 用户可以接受整个建议, 也可以取消启动虚拟机 可以尝试同时启动多个虚拟机 ( 组启动 ) 选定进行组启动尝试的虚拟机不必位于同一个 DRS 群集内 可以在群集间选择虚拟机, 但它们必须属于同一数据中心 也可以包括位于非 DRS 群集或独立主机上的虚拟机 这些虚拟机会自动启动并且不包括在任何初始放置位置建议中 每个群集均提供组启动尝试的初始放置位置建议 如果组启动尝试的与放置位置相关的所有操作都处于自动模式, 虚拟机将启动, 而不提出任何初始放置位置建议 如果任何虚拟机的与放置位置相关的操作处于手动模式, 则所有虚拟机 ( 包括处于自动模式的虚拟机 ) 都将手动启动, 并且包括在初始放置位置建议中 对于已启动的虚拟机所属的每个 DRS 群集, 均会有一个包含所有必备条件的建议 ( 或没有建议 ) 所有特定于此类群集的建议都显示在 启动建议 选项卡下 如果进行了非自动组启动尝试, 且包括了不受限于初始放置位置建议的虚拟机 ( 即独立主机或非 DRS 群集上的虚拟机 ),vcenter Server 会尝试自动启动这些虚拟机 如果这些虚拟机自动启动成功, 则会在 已开始启动 选项卡下列出 那些无法启动的虚拟机则在 失败的启动 选项卡下列出 组启动示例 用户选择同一数据中心中的三个虚拟机进行组启动尝试 前两个虚拟机 (VM1 和 VM2) 在同一 DRS 群集 (Cluster1) 中, 而第三个虚拟机 (VM3) 则在一台独立主机上 VM1 处于自动模式, 而 VM2 处于手动模式 在此方案中, 用户将获得 Cluster1 的初始放置位置建议 ( 位于 启动建议 选项卡下 ), 其中包含启动 VM1 和 VM2 的操作 将尝试自动启动 VM3, 如果成功, 则会在 已开始启动 选项卡下列出 VM3 如果此尝试失败, 则会在 失败的启动 选项卡下列出 VM3 46 VMware, Inc.

47 章 6 创建 DRS 群集 虚拟机迁移 尽管 DRS 执行初始放置位置以便跨群集平衡负载, 但是虚拟机负载和资源可用性中的更改可能会导致群集失衡 要更正此失衡情况,DRS 将生成迁移建议 如果在群集上启用了 DRS, 则可以更均匀地分配负载, 从而降低不平衡程度 例如, 请参见图 6-1 该图左侧的三台主机不平衡 假定主机 1 主机 2 和主机 3 具有相同的容量, 且所有虚拟机的配置和负载 ( 包括预留, 如果已设置 ) 均相同 但是, 由于主机 1 有六个虚拟机, 其资源可能被过度利用, 而主机 2 和主机 3 上有丰富的可用资源, 因此,DRS 会将虚拟机从主机 1 迁移到主机 2 和主机 3( 或提出迁移建议 ) 该图右侧显示了正确平衡负载之后所呈现的主机配置 图 6-1 负载平衡 VM1 VM2 VM3 VM1 VM2 VM3 VM4 VM5 VM6 主机 1 主机 1 VM7 VM7 VM4 VM5 主机 2 主机 2 VM8 VM9 VM8 VM9 VM6 主机 3 主机 3 当群集不平衡时,DRS 将根据默认的自动化级别, 提出建议或迁移虚拟机 : 如果所涉及的群集或任何虚拟机为手动或半自动, 则 vcenter Server 不执行自动操作来平衡资源 摘要 页面会指示有迁移建议, DRS 建议 页面会显示最有效地利用群集内资源的更改建议 如果所涉及的群集或虚拟机均为全自动, 则 vcenter Server 将根据需要在主机间迁移正在运行的虚拟机, 以确保高效利用群集资源 注意即使是在自动迁移设置中, 用户也可以显式迁移单个虚拟机, 但 vcenter Server 可能会将这些虚拟机迁移到其他主机, 以优化群集资源 默认情况下, 自动化级别是为整个群集指定的 也可以为单个虚拟机指定自定义的自动化级别 DRS 迁移阈值 DRS 迁移阈值允许您指定要生成并应用的建议 ( 如果建议中所涉及的虚拟机处于全自动模式 ) 或要显示的建议 ( 如果处于手动模式 ) 此阈值还用来度量主机 (CPU 和内存 ) 负载之间可以接受的群集不平衡程度 可以移动阈值滑块以使用从 保守 到 激进 这五个设置中的一个 这五种迁移设置将根据其所分配的优先级生成建议 每次将滑块向右移动一个设置, 将会允许包含下一较低优先级的建议 保守 设置仅生成优先级 1 的建议 ( 强制性建议 ), 向右的下一级别则生成优先级 2 的建议以及更高级别的建议, 然后依次类推, 直至 激进 级别, 该级别生成优先级 5 的建议和更高级别的建议 ( 即, 所有建议 ) VMware, Inc. 47

48 每个迁移建议的优先级是使用群集的负载不平衡衡量指标进行计算的 该衡量指标在 vsphere Client 群集的 摘要 选项卡中显示为 当前主机负载标准偏差 负载越不平衡, 所生成迁移建议的优先级会越高 有关该指标以及如何计算建议优先级的详细信息, 请参见 VMware 知识库文章 计算 VMware DRS 迁移建议的优先级 在建议收到优先级后, 会将该级别与您所设置的迁移阈值进行比较 如果优先级低于或等于阈值设置, 则会应用该建议 ( 如果相关虚拟机均处于全自动模式 ), 或向用户显示该建议以进行确认 ( 如果处于手动或半自动模式 ) 迁移建议 如果创建带有默认模式 ( 手动或半自动 ) 的群集, 则 vcenter Server 将在 DRS 建议 页面上显示迁移建议 系统将提供足够的建议, 以强制实施规则并平衡群集的资源 每条建议均包含要移动的虚拟机 当前 ( 源 ) 主机和目标主机, 以及提出建议的原因 原因可能为以下之一 : 平衡平均 CPU 负载或预留 平衡平均内存负载或预留 满足资源池预留 满足关联性规则 主机正在进入维护模式或待机模式 注意如果使用 VMware 分布式电源管理功能, 那么, 除了迁移建议外,DRS 还会提供主机电源状况建议 DRS 群集要求 添加到 DRS 群集的主机必须满足某些要求才能成功使用群集功能 共享存储器 确保受管主机使用共享存储器 共享存储器通常位于 SAN 上, 但也可以通过使用 NAS 共享存储器来实现 有关 SAN 的详细信息, 请参见 iscsi SAN 配置指南 和 光纤通道 SAN 配置指南 ; 有关其他共享存储器的信息, 请参见 ESX 配置指南 或 ESXi 配置指南 共享 VMFS 卷 配置所有受管主机以使用共享 VMFS 卷 将所有虚拟机的磁盘置于可通过源主机和目标主机访问的 VMFS 卷上 将共享 VMFS 的访问模式设置为公用 确保 VMFS 卷足够大, 可以存储虚拟机的所有虚拟磁盘 确保源主机及目标主机上的所有 VMFS 卷都使用卷名称, 并且所有虚拟机都使用这些卷名称来指定虚拟磁盘 注意虚拟机交换文件还需要放在源主机和目标主机均可以访问的 VMFS 上 ( 就像.vmdk 虚拟磁盘文件一样 ) 如果所有的源主机及目标主机都是 ESX Server 3.5 或更高版本, 并且使用主机 - 本地交换, 则此要求将不适用 这种情况下, 支持将带有交换文件的 vmotion 置于非共享存储器上 默认情况下, 交换文件置于 VMFS 上, 但管理员可以使用高级虚拟机配置选项替代此文件位置 处理器兼容性 为了避免限制 DRS 的功能, 应当将群集内源和目标主机的处理器兼容性最大化 48 VMware, Inc.

49 章 6 创建 DRS 群集 vmotion 在基础 ESX/ESXi 主机之间传输虚拟机的运行架构状况 vmotion 兼容性是指目标主机的处理器必须能够使用等效指令, 从源主机的处理器在挂起时的状态继续执行 处理器时钟速度和缓存大小可能不同, 但处理器必须属于相同的供应商类别 (Intel 与 AMD) 和相同的处理器系列, 以便达到通过 vmotion 迁移所需的兼容性 处理器系列 ( 如 Xeon MP 和 Opteron) 是由处理器供应商定义的 可以通过比较处理器的型号 步进级别和扩展功能来区分同一系列中的不同处理器版本 有时, 处理器供应商在同一处理器系列中引入了重大的架构更改 ( 例如 64 位扩展及 SSE3) 如果不能保证通过 vmotion 成功迁移,VMware 会识别这些异常情况 vcenter Server 提供了一些有助于确保通过 vmotion 迁移的虚拟机满足处理器兼容性要求的功能 这些功能包括 : 增强型 vmotion 兼容性 (EVC) - 可以使用 EVC 帮助确保群集内主机的 vmotion 兼容性 EVC 可以确保群集内的所有主机向虚拟机提供相同的 CPU 功能集, 即使这些主机上的实际 CPU 不同也是如此 这样可以避免因 CPU 不兼容而导致通过 vmotion 迁移失败 可以在 群集设置 对话框中配置 EVC 为了使群集能够使用 EVC, 群集内的主机必须满足某些要求 有关 EVC 和 EVC 要求的信息, 请参见 VMware vsphere 数据中心管理指南 CPU 兼容性掩码 - vcenter Server 会将虚拟机可用的 CPU 功能与目标主机的 CPU 功能进行比较, 以确定是允许还是禁止通过 vmotion 迁移 通过将 CPU 兼容性掩码应用到单个虚拟机, 可以向虚拟机隐藏某些 CPU 功能, 从而防止由于 CPU 不兼容而造成的 vmotion 迁移失败 vmotion 要求 要启用 DRS 迁移建议的使用, 群集内的主机必须是 vmotion 网络的一部分 如果主机不在 vmotion 网络中,DRS 仍可提供初始放置位置建议 要为 vmotion 进行配置, 群集内的每台主机必须满足下列要求 : ESX/ESXi 主机的虚拟机配置文件必须驻留在 VMware 虚拟机文件系统 (VMFS) 上 vmotion 不支持裸磁盘, 也不支持对借助于 Microsoft 群集服务 (MSCS) 群集的应用程序进行迁移 vmotion 要求在所有启用了 vmotion 的受管主机之间设置专用的千兆以太网迁移网络 在受管主机上启用 vmotion 后, 需要为受管主机配置唯一的网络标识对象并将其连接到专用迁移网络 创建 DRS 群集 可使用 vsphere Client 中的新建群集向导创建 DRS 群集 前提条件 可以在没有特殊许可证的情况下创建群集, 但必须要有许可证才能为 DRS( 或 VMware HA) 启用群集 步骤 1 在 vsphere Client 中, 右键单击数据中心或文件夹, 然后选择新建群集 2 在名称文本框中为群集命名 该名称显示在 vsphere Client 清单 面板中 3 通过单击 VMware DRS 框来启用 DRS 功能 还可以通过单击 VMware HA 来启用 VMware HA 功能 4 单击下一步 VMware, Inc. 49

50 5 选择 DRS 的默认的自动化级别 自动化级别 操作 手动 初始放置位置 : 显示推荐的主机 迁移 : 显示迁移建议 半自动 初始放置位置 : 自动 迁移 : 显示迁移建议 全自动 初始放置位置 : 自动 迁移 : 自动执行迁移建议 6 设置 DRS 的迁移阈值 7 单击下一步 8 指定该群集的默认电源管理设置 如果启用电源管理, 则选择 DPM 阈值设置 9 单击下一步 10 如果适用, 请启用增强型 vmotion 兼容性 (EVC), 并选择它应以何种模式运行 11 单击下一步 12 选择虚拟机的交换文件位置 可以将交换文件与虚拟机本身存储在同一目录中, 或者将交换文件存储在主机指定的数据存储中 ( 主机 - 本地交换 ) 13 单击下一步 14 查看列出所选选项的摘要页 15 单击完成以完成群集的创建, 或单击上一步返回并对群集设置进行修改 新群集不包括任何主机或虚拟机 要将主机和虚拟机添加到群集, 请参见第 53 页, 将主机添加到群集 和第 56 页, 从群集内移除虚拟机 设置虚拟机的自定义自动化级别 创建 DRS 群集后, 可以为各个虚拟机自定义自动化级别, 以替代群集的默认自动化级别 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择群集 2 右键单击并选择编辑设置 3 在 群集设置 对话框的 VMware DRS 下, 选择虚拟机选项 4 选中启用单个虚拟机自动化级别复选框 5 选择单个虚拟机, 或者选择多个虚拟机 6 右键单击并选择自动化模式 7 单击确定 注意其他 VMware 产品或功能 ( 如 VMware vapp 和 VMware 容错 ) 可能会替代 DRS 群集内虚拟机的自动化级别 有关详细信息, 请参见特定于产品的文档 50 VMware, Inc.

51 章 6 创建 DRS 群集 禁用 DRS 可以关闭群集的 DRS 禁用 DRS 后, 群集的资源池层次结构和关联性规则 ( 请参见第 63 页, 使用关联性规则 ) 不会在您再次打开 DRS 时重新建立 因此, 如果禁用 DRS, 将从群集内移除资源池 为了避免丢失资源池, 应该将 DRS 自动化级别更改为手动 ( 并禁用所有虚拟机替代项 ), 从而将 DRS 挂起, 而不是禁用它 这样便可在阻止自动 DRS 操作的同时保留资源池层次结构 步骤 1 在 vsphere Client 清单中选择群集 2 右键单击并选择编辑设置 3 在左侧面板中选择常规, 并取消选中打开 VMware DRS 复选框 4 单击确定, 关闭 DRS VMware, Inc. 51

52 52 VMware, Inc.

53 使用 DRS 群集管理资源 7 创建 DRS 群集后, 可以对其进行自定义, 并使用它来管理资源 要自定义 DRS 群集及其包含的资源, 可以配置关联性规则, 并添加和移除主机和虚拟机 在定义群集的设置和资源后, 应当确保它是并保持为有效群集 还可以使用有效 DRS 群集管理电源资源, 并与 VMware HA 进行交互操作 本章讨论了以下主题 : 第 53 页, 将主机添加到群集 第 54 页, 将虚拟机添加到群集 第 55 页, 从群集内移除主机 第 56 页, 从群集内移除虚拟机 第 56 页, DRS 群集有效性 第 59 页, 管理电源资源 第 63 页, 使用关联性规则 将主机添加到群集 对于由同一 vcenter Server 管理的主机 ( 受管主机 ) 和未由该服务器管理的主机, 将主机添加到群集的步骤有所不同 添加某个主机之后, 部署到该主机的虚拟机将变为群集的一部分, 而且 DRS 会建议将某些虚拟机迁移到群集内的其他主机 将受管主机添加到群集 当将 vcenter Server 正在管理的独立主机添加到 DRS 群集时, 该主机的资源将与群集相关联 可以决定是要将现有的虚拟机和资源池与群集的根资源池相关联, 还是移植资源池层次结构 注意如果主机没有子资源池或虚拟机, 其资源将添加到群集, 但不会创建带有顶层资源池的资源池层次结构 VMware, Inc. 53

54 步骤 1 从清单或列表视图中选择主机 2 将主机拖至目标群集对象 3 选择要对主机的虚拟机和资源池执行的操作 将此主机的虚拟机放入群集的根资源池中 vcenter Server 会移除主机上所有现有的资源池, 而该主机层次结构中的虚拟机都将被附加到根 因为份额分配是相对于资源池的, 而上述操作破坏了资源池层次结构, 所以在选择此选项后可能必须手动更改虚拟机的份额 为此主机的虚拟机和资源池创建资源池 vcenter Server 创建将成为群集的直接子级的顶层资源池并将主机的所有子级添加到新资源池 您可以命名这个新的顶层资源池 默认为已从 < 主机名 > 移植 此时主机即会添加到群集 将非受管主机添加到群集 可将非受管主机添加到群集 该主机当前并未由群集所在的 vcenter Server 系统管理, 而且在 vsphere Client 中不可见 步骤 1 选择要添加主机的群集, 然后在右键单击菜单中选择添加主机 2 输入主机名 用户名和密码, 然后单击下一步 3 查看摘要信息并单击下一步 4 选择要对主机的虚拟机和资源池执行的操作 将此主机的虚拟机放入群集的根资源池中 vcenter Server 会移除主机上所有现有的资源池, 而该主机层次结构中的虚拟机都将被附加到根 因为份额分配是相对于资源池的, 而上述操作破坏了资源池层次结构, 所以在选择此选项后可能必须手动更改虚拟机的份额 为此主机的虚拟机和资源池创建资源池 vcenter Server 创建将成为群集的直接子级的顶层资源池并将主机的所有子级添加到新资源池 您可以命名这个新的顶层资源池 默认为已从 < 主机名 > 移植 此时主机即会添加到群集 将虚拟机添加到群集 可通过以下三种方式将虚拟机添加到群集 如果将某个主机添加到一个群集, 则该主机上的所有虚拟机均会添加到此群集 当创建虚拟机时, 创建新的虚拟机向导会提示您选择放置虚拟机的位置 可以选择独立主机或群集并选择主机或群集内的任意资源池 可以使用迁移虚拟机向导将虚拟机从一台独立主机迁移到一个群集或者从一个群集迁移到另一个群集 要启动此向导, 请将虚拟机对象拖到群集对象上或右键单击虚拟机名称, 然后选择迁移 注意可以直接将虚拟机拖到群集内的资源池 在这种情况下, 迁移虚拟机向导会启动, 但是资源池选择页不会显示 因为资源池控制资源, 所以不允许直接向群集内的主机迁移 54 VMware, Inc.

55 章 7 使用 DRS 群集管理资源 从群集内移除主机 可以从群集内移除主机 前提条件 从 DRS 群集内移除主机之前, 请考虑将涉及到的问题 资源池层次结构 即使在将某个主机添加到群集时使用了 DRS 群集并决定移植主机资源池, 在将该主机从群集内移除后, 其上也只保留根资源池 在这种情况下, 层次结构将随群集保留 可以创建一个特定于主机的资源池层次结构 注意必须先将主机置于维护模式, 才能将其从群集内移除 相反, 如果先断开主机的连接, 然后再将其从群集内移除, 则主机会保留反映群集层次结构的资源池 虚拟机 主机必须处于维护模式才能从群集中移除, 而且对于要进入维护模式的主机, 必须将所有已启动的虚拟机迁移出该主机 当请求主机进入维护模式时, 会询问您是否要将该主机上所有已关闭的虚拟机迁移到群集内的其他主机上 无效群集 当从群集内移除主机时, 可供群集使用的资源会减少 如果群集有足够的资源用于满足群集内所有虚拟机和资源池的预留需要, 则群集会调整资源的分配以反映减少的资源量 如果群集没有足够的资源满足所有资源池的预留需要, 但是有足够的资源满足所有虚拟机的预留需要, 就会出现警报, 而且该群集会被标记为黄色 DRS 继续运行 步骤 1 选择主机, 然后在右键单击菜单中选择进入维护模式 2 主机处于维护模式后, 可以将其拖到其他清单位置, 该位置可以是顶层数据中心或者其他群集 移动主机时, 主机的资源会从群集内移除 如果将主机的资源池层次结构移植到群集上, 则该层次结构将随群集保留 移动主机后, 您可 : 将主机从 vcenter Server 中移除 ( 在右键单击菜单中选择移除 ) 在 vcenter Server 下将主机作为独立主机运行 ( 在右键单击菜单中选择退出维护模式 ) 将主机移至另一个群集 使用维护模式 当需要维护主机时 ( 例如, 要安装更多内存 ), 请将主机置于维护模式 主机仅会因用户要求而进入或离开维护模式 如果主机将进入维护模式, 则需将其上正在运行的虚拟机迁移到其他主机 此时主机将处于进入维护模式这一状况, 直到关闭所有正在运行的虚拟机或将虚拟机迁移到其他主机为止 如果主机正在进入维护模式, 则无法启动其上的虚拟机, 也无法将虚拟机迁移到该主机 当主机上不再有正在运行的虚拟机时, 该主机的图标将发生变化, 并新增显示维护模式, 并且该主机的 摘要 面板会指示新的状况 在维护模式下, 主机不允许您部署虚拟机, 也不允许您启动虚拟机 注意如果主机进入所请求的模式后会违反 VMware HA 故障切换级别, 则 DRS 不会建议将任何虚拟机从进入维护或待机模式的主机中迁出 ( 在全自动模式下, 则不执行这样的迁移 ) VMware, Inc. 55