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理解VMware资源池

2019年05月04日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4650字 ⁄ 字号 评论关闭

因为本人用的系统是英文版,截图也都是英文的,所以文中表述常常会中英混杂,只是为自己方便,还请见谅。
为方便描述,本文中的资源池(Resource Pool)都简写为RP。VM=虚机,Shares=份额,vCPU=虚机的CPU,Limit=限额或上限,Reservation=保留。
资源池(Resource Pool, RP)有2种,CPU资源池和Memory资源池。其概念还是很容易理解的。
下图截取自官方的《vSphere Resource Management Guide》第36页
图1:资源池
其中1台主机有6GHz CPU资源和3GB可用内存资源。并且创建了2个资源池,RP-QA获得2/3的资源,也就是4GHz CPU资源和2GB内存资源。RP-Marketing获得剩下的1/3的资源。
一个集群(Cluster)的资源池包含集群中所有主机(Host)的资源总和。比如一个2主机的集群,每个主机都有16GHz CPU和16GB内存,那么这个集群的资源总和就是32GHz的CPU和32GB的内存。在这个集群中创建的资源池就从这个总的可用资源中分配。
集群的可用资源总是小于集群的总资源,这是因为每台主机都会占用一部分CPU和内存资源,保留给自己的Hypervisor和COS用(如果是ESX的话)。
虽然集群资源池是所有主机资源的总和,但是并不意味着某一VM可以使用超过某一主机的资源。比如,2台16GB内存的主机组成集群,集群中创建了一个30GB内存的资源池,但是任何单台VM都不能使用超过16GB pRAM的,因为VM不能跨主机使用资源,VM可用到的资源还受到单台主机物理资源上限的影响。

思考题1:请问这样的描述正确吗?因为VM不能跨主机使用资源,所以在上面例子中30GB内存的资源池中将不能创建1台20GB内存的VM,因为20GB大于单台主机的物理内存。(答案点这里)

同VM一样,资源池也有Shares, Reservation和Limit这3个配置项。(见下图)

图2:编辑资源池属性
【Limit】
RP的Limit和VM的Limit类似,不同的就是这个limit是RP中所有VM可用物理资源的上限值。
虽然Limit不会限制VM的创建,但是它限定了可用物理资源,影响了RP中运行中VM的性能。
【Shares】
资源池的资源通常通过份额来分配。有3种预设的份额分配方式,High,Normal和Low,比重分别为4:2:1。反映在Shares数字上则如下表
份额(Shares)类型
High Normal Low
比重
4 2 1
CPU
8000 4000 2000
Memory
327680 163840 81920
如果各一个RP的%
57.1% 28.6% 14.3%

比如说一个集群有5个资源池,1个High,2个Normal,2个Low,那么High的RP可以获得4/(4+2*2+1*2)=40%的资源,Normal的RP各可以获得20%,Low的RP各可以获得10%资源。
资源池下可以建子资源池。资源按份额的比例分配。
看图很容易理解。
图3:资源池与子资源池

下面通过几个例子来说明问题。在我的例子中有2个RP,一个叫IT-RP,另一个叫QA-RP。有3台VM,其中Test01分配了2个vCPU和2GB内存;虚机thick-dp和thin-dp都只有1个vCPU和1GB内存。
(1) CPU资源的份额(shares)和vCPU个数有关,Normal类型下,每个vCPU 1000份额。
例如:同一个RP下的VM,都设了normal,1个vCPU的thick-dp和thin-dp都只占share 1000,2个vCPU的Test01占share 2000
图4:例子1-CPU
Worst case allocation是最坏情况下该VM会占用的资源数量,这个最坏情况是指VM,而不是RP,换一句话说就是VM在运行一个耗CPU的程序,已经达到了100% CPU占有率。这个值是根据当前资源状况动态计算出来的。我的例子中因为没有争用,所以耗CPU的VM可以跑满2个vCPU,我的host用的是XEON E5405,是四核且每核2GHz,因此2个vCPU可以用足4000MHz,2个vCPU的thick-dp可以用足2000MHz。thin-dp这台VM因为设置了CPU Limt为1000MHz,因此它的Worst Case Allocation是1000MHz。
内存资源的份额和VM的配置内存大小(configured memory size)有关。Normal类型下,每1MB的内存占10份额。也就是说每1GB(1024MB)就是10240份额。
例如:同一个RP下的VM,都设了normal,1GB内存的VM的份额是10240,2GB内存的Test01虚机就有20480份额。
图5:例子1-Memory

内存的Worst Case Allocation和CPU的类似,是指运行一个耗内存的程序时VM最多能占用的pRAM的数量。大家会发现这个最坏情况占用比配置内存/内存上限还要大一点,多的那部分就是用于memory overhead的。memeory overhead的大小和VM被配置了多少个vCPU和多少vRAM有关,关于memory overhead的具体信息,详见拙文:《VMware内存配置再探》。

(2) 在cluster根一级的VM和其下的第一层Resource Pool共同分享所有资源。
Normal RP默认份额是4000,单vCPU的VM的Normal份额是1000,2个vCPU的是2000

图6:例子2
所以,如果某服务器特别重要,需要特别多的份额,那就直接放在cluster底下,可以不用放进任何RP
Normal类型的资源池,其内存份额是163840,CPU份额是4000,相当于一台配置了4vCPU和16GB内存的VM。(为便于记忆这么类比)

(3) 将VM从某一个RP移走,份额总数会减少,意味着每一单位份额的资源增加了;VM移入某个RP,总份额会增加,意味着每一单位份额的资源减少了。
图7:例子3-移除VM对资源分配的影响
这个例子中,总份额数从8000下降到了6000,原先有16GHz CPU资源,每一份是2MHz,现在增加到了2.67MHz。因此每个RP的总资源也增加了。
VM移动到另一个RP的时候,其Limit和Reservation值保留。其份额如果是以Normal, High, Low表示的话,将在目的RP中占有相应的比例。并且影响到目的RP的总份额数。下图例子中,Test01的加入导致该RP中总份额由2000增加到了4000,因此单位份额的CPU资源下降了一半,原先每台VM的可用资源比例也从50%下降到了25%.
图8:例子3-加入VM对资源分配的影响
重要!强调一点,份额(Shares)必须是在有资源争用(Contention)的情况下才起作用。
千万不要被图1所迷惑了,错以为6GHz的CPU就应该按照Normal比Low的2:1的比例分配给2个RP,其中1个4GHz,另外一个2GHz。错!大错特错!真实的情况是,在没有发生争用的时候,不管其中哪1台VM(例如VM-Marketing1)都可以用5GHz甚至更多的CPU资源。
【Reservation】
RP的reservation不是决定其中的VM能用多少CPU/内存资源,而是用来分配给VM的Reservation用的。如果RP的可用保留(Available Reservation)不够VM Reservation需要的量,VM将不能被启动,或者正在运行中的VM不能被移动到该RP中。这种检查叫做准入控制(Admission Control)。
比如资源池中可用内存保留是1500MB。位于该RP中的VM1和VM2的内存保留都是1024MB,当我们启动VM1的时候,可以正常启动。但是再启动VM时,剩下的可用内存保留只有476MB,不够1024MB,于是VM2无法启动,用户将收到Insufficient Memory Resource的报错。
资源池有2种类型,Fixed和Expandable。在上面的截图中可以看见,CPU和Memory资源都可以勾选Expandable Reservation,默认是勾选的。如果手工去掉这个勾,就可以更改为Fixed。
Fixed类型就是其中的VM的Reservation只能使用自己的Reservation,而Expandable的RP Reservation就是不仅可以使用自己的Reservation,而且当RP中的可用保留(Available Reservation)不够VM用的时候,可以使用父RP中的可用保留。
下图就是将Memory Reservation类型从Fixed改成Expandable后,Available Reservation的变化。
图9:资源保留的类型Fixed和Expandable
VM开机才会有Reservation,关机的时候就把这部分Reservation还回资源池了。
RP Reservation中的内存/CPU资源并非被这个RP独占,而其他RP无法使用。如果某一个RP Reservation中的内存没有被用掉,而其他RP的VM还是可以使用这部分内存的。
举例,Host有3GB内存,完全竞争下RP1获得1GB,RP2获得2GB。RP1设了1GB的Reservation,但是其中没有VM。RP2中有且仅有一台VM配置了2.5GB内存,运行一个耗内存的程序,那么这个VM可以获得2.5GB的pRAM,其中0.5GB来自RP1,而无视其Reservation。
但是,增加某个RP的Reservation就减少了其他RP可以获得的Reservation。
还是上例中,Host有3GB内存,RP1 Normal,reservation 1GB,RP2 Low,reservation 0.5GB。那么Host还剩下1.5GB的 Available Reservation。如果RP1和RP2都是expandable的,那么RP1的Available Reservation有2.5GB,RP2的Available Reservation会显示有2GB。此时,增加RP1的Reservation到2GB,你会发现RP1的Available Reservation还是2.5GB,但是RP1的却只有1GB了。
开启一台VM所需要的物理内存,不仅和Memory Reservation有关,也和Memory Overhead有关。当Available Reservation小于开启一台VM所需的需求(等于Memory Reservation和Overhead的和)时,VM就无法启动。
举例,如上图9中,Fixed的时候,可用保留只剩下132MB了,此时启动1台2vCPU,2GB内存,0内存保留的VM,是否能启动呢?答案是不能,因为虽然此VM内存保留设为了0,但是Memory Overhead还需要198MB可用内存保留。因此无法启动。

现在揭晓思考题1的答案:不对。这台VM可以被创建,也可以被运行。虽然这台VM不能跨主机使用资源,也就是它最多可以用到16GB的pRAM,但是别忘记它还有swap,因此,20GB的swap保证了Guest OS的运行。
本文出自 “delxu的Live记事本” 博客,请务必保留此出处http://delxu.blog.51cto.com/975660/283522

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