KVM资源划分分配技巧

Posted 2020-11-19 easonjim

kvm有个叫做超分的概念，根据这个特性可以分配出超出物理机配置的数台虚拟机。

以下是自己总结的一些划分技巧：

一、最保守方法（性能最好）

根据物理机的资源，按虚拟机的数量叠加但不超过物理机的总和。不超过物理机也就是不存在资源竞争问题，性能达到最优。

二、超分概念（性能相对较差，存在资源竞争）

RedHat Linux KVM:

• KVM 由 libvirt API 和基于该 API的一组工具进行管理和控制。

• KVM 支持系统资源超分，包括内存和CPU的超分。RedHat Linux 最多支持物理 CPU 内核总数的10倍数目的虚拟CPU，但是不支持在一个虚机上分配超过物理CPU内核总数的虚拟CPU。

• 客户机 vCPU 数目的分配方法

  1. 不是客户机的 vCPU 越多，其性能就越好，因为线程切换会耗费大量的时间；应该根据负载需要分配最少的 vCPU。

  2. 主机上的客户机的 vCPU 总数不应该超过物理 CPU 内核总数。不超过的话，就不存在 CPU 竞争，每个 vCPU 线程在一个物理 CPU 核上被执行；超过的话，会出现部分线程等待 CPU 以及一个 CPU 核上的线程之间的切换，这会有 overhead。

  3. 将负载分为计算负载和 I/O 负载，对计算负载，需要分配较多的 vCPU，甚至考虑 CPU 亲和性，将指定的物理 CPU 核分给给这些客户机。

  我们来假设一个主机有 2 个socket，每个 socket 有 4 个core。主频2.4G MHZ 那么一共可用的资源是 2*4*2.4G= 19.2G MHZ。假设主机上运行了三个VM，VM1和VM2设置为1socket*1core，VM3设置为1socket*2core。那么VM1和VM2分别有1个vCPU，而VM3有2个vCPU。假设其他设置为缺省设置。

  那么三个VM获得该主机CPU资源分配如下：VM1：25%； VM2：25%； VM3:50%

   假设运行在VM3上的应用支持多线程，那么该应用可以充分利用到所非配的CPU资源。2vCPU的设置是合适的。假设运行在VM3上的应用不支持多线程，该应用根本无法同时使用利用2个vCPU. 与此同时，VMkernal层的CPU Scheduler必须等待物理层中两个空闲的pCPU，才开始资源调配来满足2个vCPU的需要。在仅有2vCPU的情况下，对该VM的性能不会有太大负面影响。但如果分配4vCPU或者更多，这种资源调度上的负担有可能会对该VM上运行的应用有很大负面影响。

  确定 vCPU 数目的步骤。假如我们要创建一个VM，以下几步可以帮助确定合适的vCPU数目

  1 了解应用并设置初始值

      该应用是否是关键应用，是否有Service Level Agreement。一定要对运行在虚拟机上的应用是否支持多线程深入了解。咨询应用的提供商是否支持多线程和SMP（Symmetricmulti-processing）。参考该应用在物理服务器上运行时所需要的CPU个数。如果没有参照信息，可设置1vCPU作为初始值，然后密切观测资源使用情况。

  2 观测资源使用情况

      确定一个时间段，观测该虚拟机的资源使用情况。时间段取决于应用的特点和要求，可以是数天，甚至数周。不仅观测该VM的CPU使用率，而且观测在操作系统内该应用对CPU的占用率。特别要区分CPU使用率平均值和CPU使用率峰值。

       假如分配有4个vCPU，如果在该VM上的应用的CPU

  • 使用峰值等于25%， 也就是仅仅能最多使用25%的全部CPU资源，说明该应用是单线程的，仅能够使用一个vCPU （4 * 25% = 1 ）

  • 平均值小于38%，而峰值小于45%，考虑减少 vCPU 数目

  • 平均值大于75%，而峰值大于90%，考虑增加 vCPU 数目

  3 更改vCPU数目并观测结果

  每次的改动尽量少，如果可能需要4vCPU，先设置2vCPU在观测性能是否可以接受。

• 支持 KSM （Kenerl Same-page Merging 内核同页合并）

• KSM （Kernel SamePage Merging 或者 Kernel Shared Memory）

  KSM 在 Linux 2.6.32 版本中被加入到内核中。

  原理

  其原理是，KSM 作为内核中的守护进程（称为 ksmd）存在，它定期执行页面扫描，识别副本页面并合并副本，释放这些页面以供它用。因此，在多个进程中，Linux将内核相似的内存页合并成一个内存页。这个特性，被KVM用来减少多个相似的虚拟机的内存占用，提高内存的使用效率。由于内存是共享的，所以多个虚拟机使用的内存减少了。这个特性，对于虚拟机使用相同镜像和操作系统时，效果更加明显。但是，事情总是有代价的，使用这个特性，都要增加内核开销，用时间换空间。所以为了提高效率，可以将这个特性关闭。

  好处

  其好处是，在运行类似的客户机操作系统时，通过 KSM，可以节约大量的内存，从而可以实现更多的内存超分，运行更多的虚机。 

 

参考：

http://blog.51cto.com/xiaoqinglang/1880269
http://blog.51cto.com/xiaoqinglang/1880271
http://blog.51cto.com/xiaoqinglang/1880274