1、第三章 DRS動態(tài)配額在本節(jié)中，我們將解釋DRS動態(tài)配額和資源管理的概念。了解動態(tài)配額和資源池，以及資源分配設置，可以讓您更容易的解決DRS行為的相關故障，并為您的虛擬機獲得最佳的性能。在深入DRS和本地主機資源管理之前，我們需要退后一步，掌握動態(tài)資源配額。動 態(tài)配額定義了理想資源的可用量目標，DRS和本地調用這個目標，它取決于虛擬機或者可用資源或者不可用資源，配額包含靜態(tài)要素和動態(tài)要素，靜態(tài)要素基于用 戶提供的資源規(guī)范，動態(tài)因素基于估算需求和系統(tǒng)爭用級別，虛擬機的每個資源類型（CPU和內存）將有單獨的動態(tài)配額目標。作為管理員，通過設置資源分配策略（保留，份額和限制），可以影響到動態(tài)

2、虛擬機的配額。資源分配設置不僅影響虛擬機的性能，而且還影響其它虛擬機的性能，因此，重要的是要了解如何計算動態(tài)配額，以及虛擬機在不引入拒絕服務或者其它環(huán)境時，如何配置虛擬機。無論是動態(tài)還是靜態(tài)元素，本章節(jié)的后面會詳細解釋，現(xiàn)在，讓我們開始為計算動態(tài)份額來設計架構。資源調度架構ESXi 主機的VMkernel運行著多個本地資源調度器，包括CPU調度和內存調度。DRS引入了全局調度，從而有效的創(chuàng)建了一個二層調度，用來負責分配本地資源和群集資源。圖51：DRS和本地調度DRS調度全局調度負責分配群集資源，在接收到有效資源和虛擬機的需求時，DRS確定每個虛擬機的動態(tài)配額。如果群集是一個大型的主

3、機，但是依賴主機級別調度來實現(xiàn)DRS資源池和虛擬機的資源設置，DRS調度會計算出理想的CPU和內存的配額，資源池在第13章進行擴充說明。有趣的情況是當資源池包含的虛擬機運行在不同的主機上，本地主機的資源調度程序分配資源給虛擬機，需要在群集資源池的設置和本地主機資源池的設置之間進行轉換。DRS通過鏡像解決了群集每個主機的資源池樹，映射適當?shù)馁Y源給每個資源池節(jié)點，本地資源調度的位置在/host/user目錄，導致DRS資源池樹在每個包含資源池的主機上逐層重啟/host/user 。圖52：映射群集RP樹為ESXi主機RP樹DRS發(fā)送資源池設置到每一個主機本地的資源池樹，與主機上所有活動的

4、虛擬機的動態(tài)份額保持一致，DRS修剪資源池樹，發(fā)送給只運行在該主機上的虛擬機，在圖53中，ESXi-02上的資源池1內沒有一臺虛擬機是活動的，因此，ESXi-02上不存在資源池樹。圖53：通過主機本地資源池（RP）生成樹劃分資源池（RP）資源級別本地調度如果用戶已經(jīng)在主機上建立了樹，本地調度對待本地主機資源池樹與其相同，接下來資源分配給資源池樹，合適的時候本地主機在虛擬機間調度計算關于樹和流量資源的動態(tài)配額，如果必要，本地主機資源調度可以增加資源，如果資源可用，可以快速響應需求的變化。動態(tài)配額目標在非過分使用的群集中正常運作，虛擬機的動態(tài)配額可能會發(fā)生波動，這取決于其活性，在非過分使用的群集中

5、，當虛擬機接收所有的資源需要人為的限制，分配額外資源需要本地主機的計算調度，這樣本地主機的調度可以盡可能的避免不必要的開銷，從而較少的限制資源分配策略。動態(tài)配額目標隨著虛擬機需求的增長而增長，換句話說，虛擬機配置最大規(guī)格（CPU和內存大?。┍扰渲觅Y源利用率更高效。動態(tài)配額目標由需要和使用指標組成，通過整合計算需求指標，本地主機調度和DRS了解到虛擬機需要多少資源實際接收了多少資源。DRS使用動態(tài)配額計算指標是指CPU的活動和內存的活動，CPU活動指標由主機-本地調用出口，包括%允許+%準備，本地主機調度包括活動時間里的一部分準備時間，這取決于CPU的特性，如超線程和電源管理。內 存活躍出口是通

6、過本地主機內存來調用的，這是DRS用來確定內存份額的主要指標，活動內存代表這工作的虛擬機，標志著RAM中活動頁面的數(shù)量，通過使用工 作集評估，確定哪些活動的內存頁被虛擬機使用，哪些活動頁處于空閑狀態(tài)，為了適應突然的工作量，25%的空閑內存是允許的，活動內存是動態(tài)配額的一部分， 還包括了虛擬機的內存開銷。圖54：動態(tài)配額目標讓 我們用一個8GB的虛擬機作為例子，來看下DRS如何計算動態(tài)資源配額，這個虛擬機上運行的客戶機操作系統(tǒng)自從它啟動后，已經(jīng)觸及其內存的50%，但其只 有20%的內存是活動的，這意味著，虛擬機已經(jīng)消耗了4096MB內存中有活動內存1638.4MB，現(xiàn)在來計算空閑消耗內存，活動內

7、存1638.4MB 是從消耗內存中減去的，4096MB，導致總計2457.6MB的空閑內存，默認DRS空閑25%的內存，即614.4MB，虛擬機有90MB的預留內存 開銷，DRS使用負載均衡計算空閑內存如下：1638.4 MB + 614.4 MB + 90 MB = 2342.8 MB.圖55：動態(tài)內存配額爭用爭用會影響動態(tài)配額，爭用，一些時候我們稱之為過量，可以采取各種形式和形狀，如果虛擬基礎架構設計比較合理，長期爭用是不會發(fā)生的。但是，短期的爭用可能造成資源使用率迅速增加，導致臨時需求超過

8、可用資源。主 機故障切換，啟動風暴，應用調度，負載相互關系和負載同步都會引起爭用，負載的相互關系是指不同的虛擬機之間運行的負載關系，如果一個事件啟動多個負載， 例如，前端WEB服務器的搜索查詢，這可能導致堆棧和后端的負載增加，同步往往引起負載相互關聯(lián)，但也存在由于用戶的活動，如早上啟動程序進行登錄、檢測 郵件和數(shù)據(jù)庫連接。當出現(xiàn)資源爭用，預留和共享資源的設置都會影響到配額。DRS動態(tài)配額與本地主機配額盡管DRS和本地主機調度都來調度計算虛擬機的動態(tài)配額，但它們不會交換這些計算，DRS為目標資源池樹每周期一次（默認5分鐘）計算平均值和峰值的需求，而主機-本地調度為每個不同的主機-本地在每個調度期

9、內計算份額。資源分配設置資源分配設置不僅可以設置虛擬機，還可以設置資源池，第13章介紹了資源池和資源的分配策略，本節(jié)介紹虛擬機分配設置的功能和影響，其它資源池級別的策略則更進一步的話題討論。表8：資源分配設置屬性詳述預留（Reservation）保證為該虛擬機分配的最小使用量份額（Shares）同級虛擬機根據(jù)其預留量和限制量限定的相對份額值共享資源限制（Limit）分配該虛擬機的最大使用量圖56：資源劃分和動態(tài)配額預留（Reservation）預留是用來保證虛擬機的可用物理資源量，當出現(xiàn)爭用時，本地主機調度來確認需要多少資源，通過預留，調度無法回收保護資源，換句話說，一個預留創(chuàng)建一個最小的動態(tài)

10、配額目標，該配額至少和預留一樣大。例如，在內存爭用期間，本地主機內存調度對比虛擬機的內存利用率，如果利用率高于內存配額，內存balloon、壓縮或交換，直到物理內存使用率低于配額，當達到目標設置的預留值，資源停止回收，因為它要保證最低的配額。繼 續(xù)之前內存的例子，如圖54所示，虛擬機具有動態(tài)配額 2342.8MB(1638.4 MB + 614.4 MB + 90 MB = 2342.8 MB)。1024MB是預留設置，導致最低的配額目標 為1024MB，如果發(fā)生爭用，當重新計算新的目標時，主機

11、-本地內存調度將會采取最低配額，并從虛擬機回收內存到其最低配額。圖57：最低配額資源池預留級別預 留可以存在虛擬機級別和資源池級別，預留資源池的資源和預留虛擬機的資源表現(xiàn)不同，資源池的預留資源被分配到活動虛擬機，不歸屬它的資源在資源池和虛擬機 之間傳輸，由群集-級別資源池預留來分配主機-本地的資源池樹。通過主機-本地資源池樹預留給虛擬機的資源可用，并依靠動態(tài)配額在它們之間流動，換句話 說，資源池級別的預留設置作為了動態(tài)目標，在資源池的內部更新每次使用率和需求的改變虛擬機級別預留行為虛擬機級別預留比資源池級別的預留少一些動態(tài)特性，在此之上，對其它虛擬機的可用資源來說CPU的預留比內存的預留效果不

12、同。虛 擬機級別的（靜態(tài)）的預留設置定義了該虛擬機的最低配額，在爭用過程中，本地主機調用多于虛擬機最低配額的資源，不像資源池級別的預留，是根據(jù)虛擬機的利 用率和需求來提供資源，虛擬機級別的預留設置是靜態(tài)的，意思是說虛擬機在任何時候都有權擁有這些資源，不管資源是否使用中。這會影響其它虛擬機的資源可用 性。在預留資源和使用資源之間存在著差異，預留是動態(tài)配額計算的一部分，虛擬機能夠使用或多或少的預留資源，虛擬機級別配額的靜態(tài)特性影響著共享資源，不算使用和需求，預留資源是靜態(tài)的，本地主機調度不允許在虛擬機的動態(tài)配額以外回收空閑資源。但 是什么時候虛擬機命中全部的預留？流行的觀點是當虛擬機變得活躍，虛擬

13、機將立即命中全部的預留，在虛擬機級別上預留的內存，僅僅是預留用來保護的物理內 存，物理內存只被分配給虛擬機的虛擬內存訪問。然而，在實踐中，它依賴于虛擬機內部運行的客戶操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)啟動期間，Windows在引導期間將把每 一頁置零，在引導期間命中全部的預留，但是Linux，只訪問它需要的內存頁，例如，一個4GB的Linux的虛擬機配置了2GB的內存預留，當訪問需要 1GB，只剩下1GB的預留分配內存，其最低配額是1GB，一個Windows的虛擬機在完成啟動引導后也需要最低2GB的內存配額。幸運 的是，這并不全是壞事，預留資源的共享決定了工作量的靈活性：CPU指令是短暫的，并快速完成，處于這個

14、原因，CPU調用允許其他虛擬CPU使用物理 CPU，雖然它還沒有激活，如果虛擬機請求的資源已激活，squatter可以快速在隊列中取消預訂，物理內存保留數(shù)據(jù)，如果內存空間被租借到其它的虛 擬機臨時使用，如果合法擁有者需要使用這部分內存空間，這些數(shù)據(jù)需要被移動，清理這些數(shù)據(jù)需要大量的時間，可能不公正的延遲虛擬機的激活，為了避免這種情 況，內存不會調度預留物理內存借給它們臨時使用。接入控制和動態(tài)配額經(jīng)常誤認為動態(tài)配額和接入控制是獨立的機制，它們都受到預留定義的影響。接入控制的原理是激活已經(jīng)上電的，與預留資源溝通哪些資源有效（所有的系統(tǒng)資源-虛擬機的全部預留資源），上電成功后只有接入控制成功，而在虛

15、擬機操作期間動態(tài)配額是活動的，將不會利用回收可用資源保護預留資源。換言之，接入控制存在于虛擬機第一個生命周期階段（預上電時），而動態(tài)配額控制在虛擬機生命周期運價階段中。份額（Share）份額確定了同級別下虛擬機和資源池的相對優(yōu)先級，決定了如何劃分資源（總資源-總預留）相對優(yōu)先級份額與池相關，意味著同一父資源池下的子資源池之間相比較的數(shù)量，一直以來，它們意味著關聯(lián)優(yōu)先級，絕對值并不重要，比較2:1或者20 000：10 000是一樣的結果，在第13章會在群集中使用份額。CPU份額當 虛擬機遵從了最低配額后，CPU的份額將用來劃分可用的物理CPU資源，如果虛擬機不使用預留的CP

16、U時間，未使用的CPU時間會被其他的虛擬機使用，為 正確分配CPU時間值，CPU調度計算每個份額的MHz值，這個指標通過CPU調度被用來識別哪些虛擬機的配額領先，哪些虛擬機的配額落后，哪些沒有完全 的利用配額。當一個虛擬機要運行，CPU調度識別虛擬機的進展，并將其放置其中一個隊列，如果虛擬機落后了配額，它將被放置到主調度隊列， 如果超過了配額，它將被放置到額外隊列，在調度之前，CPU調度將在主要隊列中對比每份額的MHz值，并選出最低的份額值的虛擬機，如果沒有虛擬機在主隊 列，調度將從額外隊列中選擇虛擬機。每份額計算公式如下：MHzPerShare = MHzUsed

17、0;/ Shares虛擬機目前在MHz中測量出的當前可利用的MHz，而份額表示當前虛擬機配置的份額數(shù)量。例如，如圖58：VM1用了2500 MHz，有2000份，導致每份額值為1.25，VM2消耗了2500MHz，但是有1000份，導致沒份額值為2.5，由于VM1的每份額值低，它將在隊列的前面。圖58：順序優(yōu)先級如果虛擬機與最低每份額值決定不利用周期，周期可以被分配給下一個較低每份額值的虛擬機。預留覆蓋份額，保護物理資源，無論資源池中有多少份額，這意味著，虛擬機可以一直在預留中使用特定的CPU周期，即使虛擬機有一個較高的每份額值。例如：三個虛擬機在資源池中都占有8GHz表9

18、：份額和預留預覽VM1運行著內存密集型的應用程序，并且不需要很多CPU周期，VM2和VM3運行的是CPU密集型的應用程序，VM1運行了500MHz，2000份額，每份額0.25,1000份額支出給VM2，加上預留的2500MHz在VM2上，VM3有2000份額，但是虛擬機電源關閉了，因為VM2需要CPU周期，CPU調度分配CPU周期取決于它的預留，導致在每份額的值為2.5（2500/1000），此時資源池中仍由5000MHz可用。圖59：因為預留VM2 回收MHz在 下一個場景中，VM3剛通電，并落后于配額，虛擬機的CPU調度對比每份額的值，選擇最低每份額的虛擬機，第一步，VM3每份

19、額為0，能夠回收到 0.25，從VM1，第二步，VM1不需要添加CPU周期和配額回收，在考慮提供調度CPU周期給VM2之前，VM3能夠現(xiàn)在回收CPU資源只到每份額值 等于2.5。VM3擁有2000份額，意味著它能夠分配4500MHz，達到每份額的值為2.5（4500/2000），考慮VM2的分配剩下500MHz，CPU調度分配4500MHz去補償分配之前的場景論述了，CPU份額在分配CPU周期中扮演著非常重要的角色。內存份額為了保證和更新虛擬機的內存分配，內存調度每15秒調用一次來重新計算統(tǒng)計動態(tài)配額內存。該指標被推送到DRS，用來計算跨群集主機的資源并進行分配，但是，主機-本地內存調度負責分

20、配資源，正如之前所提到的，如果資源不存在爭用，每個虛擬機都被允許分配額外資源。動態(tài)配額將每15分鐘計算一次，但是虛擬機被允許超過動態(tài)配額，并且在需要的時候可以分配到額外的資源。如果發(fā)生爭用，內存嗲用基于虛擬機的動態(tài)配額回收內存，ESXi通過計算空閑的內存狀態(tài)（MinFreePct）來決定爭用級別，基于級別爭用和空閑內存狀態(tài)，內存調度決定哪些虛擬機可以使用重新回收機制。在vSphere 4.1中，MinFreePct被定義為6%，其它內存的狀態(tài)被定義為MinFreePct的百分比。表10：MinFreePct軟、硬、低狀態(tài)的百分比當今的服務器配置，為了觸發(fā)內存回收技術6%的比例可能有點

21、多，服務器配置512GB內存的情況越來越普遍，而6%的閾值就是30GB，它將在大部分時間處于空閑狀態(tài)，為了抵制浪費的內存，vSphere 5.0引入了浮動計算。（sliding scale）表11：MinFreePct 浮動計算一臺配置96GB內存的服務器，MinFreePct閾值將被設置為1597.36MB，如果96GB全部被使用，96GB的6%就是5898.24.表12：96GB服務器內存回收閾值為了減少內存回收的影響，閑置的內存將被作為對象回收，以提供“解放”虛擬機物理內存，需要的內存越多和要求的優(yōu)先級越高。要 確定哪些物理內存可以重新被分配，內存調度計算每

22、頁份額的指標，內存從擁有份額最少的虛擬機或者資源池中回收，每頁份額決定了每頁分配的數(shù)量，糾正活動頁 面的數(shù)量和閑置頁面的分配百分比，空閑內存以漸進方式申請：虛擬機閑置內存增加更改活動內存的比例增加，調整活動頁和空閑頁的份額數(shù)量有助于避免純粹的按 比例的份額分配，空閑的虛擬機不成比例的份額可以囤積內存。資源爭用，怎么辦？如果空閑 內存狀態(tài)從高狀態(tài)變成另一種狀態(tài)，如果軟、硬或低，內存調度程序調用一個新的目標被每個虛擬機重新計算，新的目標會根據(jù)內存閑置率進行調整，在虛擬機的統(tǒng) 計抽樣之前工作內存被分類為空閑或者活動，相當于75%的未保護內存通過最小配額被回收，內存調度將持有25%的緩沖區(qū)，以適應快速

23、增長的工作集。使 用前面的例子，圖60，假定虛擬機運行的是Windows，由于Windows啟動的時候使用的歸零技術（zero-out technique），虛擬 機分配內存等于配置大小，20%的配置大小是活動的，如果1024MB內存預留被保護起來，在估算工作集的活動內存之前，保持25%的消耗空閑內存作為緩 沖區(qū)能夠快速應對工作量增加，虛擬機的動態(tài)配額確定為3366.8MB，計算如下：20% of 8192 MB = 1638.4MB活動消耗內存，由 于所有的內存消耗，空閑消耗的內存計算為8192 MB  

24、;1638.4 MB = 6553.6 MB，25%的空閑消耗內 存= 6553.6 * 0.25 = 1638.4 MB，內存的開銷為90MB，總計動態(tài)配額為 1638.4 MB + 16384.MB + 90 MB = 3366.8 MB圖60：動態(tài)配額決定回收內 存調度將遵從預留，無法重現(xiàn)分配已經(jīng)被保護的內存，根據(jù)資源爭用級別，從每個虛擬機的內存上回收資源，一個低級別的爭用導致少量的內存頁從虛擬機被回

25、收， 高級別的爭用導致回收增加，內存調度試圖回收的頁面取決于虛擬機的動態(tài)配額，但是取決于預留的內存被回收還是有可能發(fā)生，也就是當內存需求過大的時候。圖61：重新回收和級別爭用最壞分配情況當最小配額的內存被回收，虛擬機經(jīng)歷最壞的分配情況，此值在vCenter中作為最壞的情況顯示在資源分配選項卡，該值使作為一個理論值，以幫助了解虛擬機資源分配能夠有多糟糕。限制限 制是資源分配的一種方式，定義了物理資源的上限，CPU和內存的調度分配資源都可以被限制，即使有足夠的可用資源，限制會定義最大的配額，將嚴格執(zhí)行主機 -本地的資源調度，在圖62中，虛擬機配置了8192MB的內存，額外限制配置為6144MB，資源調度可能分配內存為6144MB，這意味著虛擬機的最 大消耗內存是6144MB，這導致了一個較低的動態(tài)配額目標，因為總閑置消耗內存4505.6MB代替了6553.6MB圖62：限制限制能夠實現(xiàn)限制資源池中資源的分配數(shù)量，但我們強烈建議您不要每天在虛擬機的應用上進行