智能內(nèi)存復(fù)用

內(nèi)存復(fù)用的定義:

通過內(nèi)存復(fù)用技術(shù)將物理內(nèi)存虛擬出更多的內(nèi)存供虛擬機使用，使虛擬機內(nèi)存規(guī)格總和可以大于主機物理內(nèi)存。最終提高主機的虛擬機密度。

內(nèi)存復(fù)用的三種技術(shù)∶

1）內(nèi)存共享:虛擬機之間共享同一物理內(nèi)存空間，此時虛擬機僅對內(nèi)存做只讀操作。當虛擬機需要對內(nèi)存進行寫操作時，開辟另一內(nèi)存空間，并修改映射。

2）內(nèi)存置換:虛擬機長時間未訪間的內(nèi)存內(nèi)容被置換到存儲(內(nèi)存置換盤)中,并建立映射，當虛擬機再次訪間該內(nèi)存內(nèi)容時再置換回來。

3）內(nèi)存氣泡:Hypervisor 通過內(nèi)存氣泡將較為空閑的虛擬機內(nèi)存釋放給內(nèi)存使用率較高的虛擬機。從而提升內(nèi)存利用率。

內(nèi)存氣泡實現(xiàn)的原理和在虛擬機之問具體是如何操作?

Hypervisor對虛擬機進行監(jiān)控，并主動回收虛擬機暫時不用的物理內(nèi)存，分配給需要復(fù)用內(nèi)存的虛擬機，內(nèi)存的回收和分配均為系統(tǒng)動態(tài)執(zhí)行，虛擬機上的應(yīng)用無感知。

物理內(nèi)存上的0頁和虛擬機內(nèi)部0頁形成一個對應(yīng)關(guān)系。從而實現(xiàn)所有VM在調(diào)用0頁時，調(diào)用的同一個物理內(nèi)存。

內(nèi)存復(fù)用限制？

嚴格意義來說沒有一個明確的限制，根據(jù)實際復(fù)用情況而定，官方要求一般不超過150%，最多不超過400%。實際企業(yè)業(yè)務(wù)場景下一般不打開內(nèi)存復(fù)用。

1)主機需要配置足夠的交換空間才能保證內(nèi)存復(fù)用功能的穩(wěn)定運行。主機最大內(nèi)存復(fù)用率依賴于swap 空間大小配置。具體計算公式如下:

主機支持的最大內(nèi)存復(fù)用率=1+（主機 swap空間大小-虛擬化域物理內(nèi)存大小和0.1)/虛擬化域物理內(nèi)存大小。

2)內(nèi)存交換分區(qū)默認與HostOS同盤配置.默認大小=主機物理內(nèi)存大小粕60%，最大支持150%的復(fù)用率，當手動配置時要求最小30G。

3)內(nèi)存復(fù)用與SR-IOV直通、GPU直通、SSD盤直通特性互斥。直通設(shè)備的虛擬機必須內(nèi)存獨占，內(nèi)存獨占后虛擬機的內(nèi)存不會被交換到交換空間。內(nèi)存復(fù)用（非100%內(nèi)存預(yù)留）的虛擬機不能直通設(shè)備。

注意：內(nèi)存復(fù)用的三個功能不能單獨使用，人為不可干預(yù)，當在集群中打開內(nèi)存復(fù)用的開關(guān)，正常情況下內(nèi)存復(fù)用將啟動，三個技術(shù)之間由hypervisor互相協(xié)同，共同保證了內(nèi)存超分配的穩(wěn)定。

虛擬機內(nèi)存Qos :

提供虛擬機內(nèi)存智能復(fù)用功能，依賴內(nèi)存預(yù)留比。通過內(nèi)存氣泡等內(nèi)存復(fù)用技術(shù)將物理內(nèi)存虛擬出更多的虛擬內(nèi)存供虛擬機使用，每個虛擬機都能完全使用分配的虛擬內(nèi)存。該功能可最大程度的復(fù)用內(nèi)存資源，提高資源利用率，且保證虛擬機運行時至少可以獲取到預(yù)留大小的內(nèi)存，保證業(yè)務(wù)的可靠運行。

系統(tǒng)管理員可根據(jù)用戶實際需求設(shè)置虛擬機內(nèi)存預(yù)留。內(nèi)存復(fù)用的主要原則是：優(yōu)先使用物理內(nèi)存。

包含以下幾個參數(shù)：

內(nèi)存預(yù)留∶虛擬機預(yù)留的最低物理內(nèi)存。預(yù)留的內(nèi)存被會虛擬機獨占。即，一旦內(nèi)存被某個虛擬機預(yù)留。即使虛擬機實際內(nèi)存使用量不超過預(yù)留量。其他虛擬機也無法搶占該虛擬機的空閑內(nèi)存資源;

內(nèi)存份額：適用資源復(fù)用場景，按比例分配內(nèi)存資源。如VM1和VM2的內(nèi)存份額分別是20480,40960，物理資源總共為3G內(nèi)存。那么在競爭情況下VIM1使用的內(nèi)存為1G，VM2使用的內(nèi)存為2G。

內(nèi)存資源限領(lǐng):控制虛擬機占用物理內(nèi)存資源的上限。在開啟多個虛擬機時，虛擬機之間會相互競爭內(nèi)存資源，為了使虛擬機的內(nèi)存得到充分利用，盡量減少空閑內(nèi)存。用戶可以在創(chuàng)建虛擬機時設(shè)置虛擬機配置文件中的內(nèi)存上限參數(shù)，使服務(wù)器分配給該虛擬機的內(nèi)存大小不超過內(nèi)存上限值。

注意：IT管理員可以對虛擬機設(shè)定資源的使用上限，包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤IOPS等，防止非關(guān)鍵應(yīng)用和惡意用戶爭搶共享資源。

集群計算資源調(diào)度：DRS、DPM

DRS ( Dynamic Resource Scheduler動態(tài)資源調(diào)度)∶

根據(jù)智能負載均衡算法。周期性檢查集群內(nèi)主機的負載（CPU和內(nèi)存）情況，在不同的主機之間遷移虛擬機，從而達到集群內(nèi)主機間的負載均衡目的，保證系統(tǒng)良好的用戶體驗。

DPM ( Dynamic Power Management動態(tài)電源管理)∶

動態(tài)電源管理根據(jù)業(yè)務(wù)情況，智能地將部分物理機上下電，配置主機BMC參數(shù)之后，電源管理才生效，系統(tǒng)才可按照電源管理閾值對主機進行調(diào)度。電源管理依賴于計算資源調(diào)度。因此電源管理只有在開啟計算資源調(diào)度。并且遷移閾值的設(shè)置不為"保守"時生效。

Drs閾值配置操作流程︰

集群——配置——計算資源調(diào)度配置——可以設(shè)置自動化級別、閾值、調(diào)度基線。

虛擬機規(guī)則組∶

1）聚集虛擬機∶列出的虛擬機必須在同一主機上運行。一個虛擬機只能被加入一條聚集虛擬機規(guī)則中。

2）互斥虛擬機∶列出的虛擬機必須在不同主機上運行，一個虛擬機只能被加入一條互斥虛擬機規(guī)則中。

3）虛擬機到主機:關(guān)聯(lián)一個虛擬機組和主機組并設(shè)置關(guān)聯(lián)規(guī)則。指定所選的虛擬機組的成員是否能夠在特定主機組的成員上運行。

虛擬機 HA

虛擬機HA定義：是一種高可用特性，當物理機或虛擬機故障時，會根據(jù)集群HA策略將宕掉的虛擬機在正常工作的主機上開啟，從而減少業(yè)務(wù)中斷時間。

虛擬機HA實現(xiàn)原理：VRM或者集群的Master節(jié)點檢測到某計算節(jié)點故障或者虛擬機故障，或者設(shè)定的預(yù)留資源得不到保障時，主動根據(jù)自身記錄的虛擬機信息，在正常的節(jié)點上重新啟動故障虛擬機。

虛擬機HA流程:

1)當VM故障或者物理節(jié)點故障，VRM查詢VM狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)VM故障。

2) VRM節(jié)點判斷VM有HA特性，則根據(jù)保存的VM信息(規(guī)格，卷等信息)選

擇可用的CNA主機啟動VM;

3)CNA節(jié)點收到HA請求，根據(jù)VM規(guī)格，卷信息創(chuàng)建新的VM;啟動過程中，

將VM之前的卷重新掛載，包括用戶卷。

虛擬機HA約束條件:

1）VM層面:安裝tools且運行正常，沒有外設(shè)綁定;

2）FC層面:必須為共享存儲。目標主機和源主機在同一集群且網(wǎng)絡(luò)相通，集群開啟HA功能。目標端有足夠的資源開啟VM。

主機故障控制策略︰

VM集群內(nèi)恢復(fù)；VM原主機恢復(fù);VM停止。

設(shè)置方法:集群——配置——HA配置——集群資源控制。

虛擬機HA屬性設(shè)置:虛擬機——選項———HA。

三種資源預(yù)留方式:

1）集群內(nèi)所有節(jié)點均預(yù)留資源

2）指定集群內(nèi)特定主機進行HA

3）集群內(nèi)最多允許壞多少臺主機。

集群自治HA機制︰

即不依賴VRM實現(xiàn)虛擬機EA功能,而是在集群創(chuàng)建時自動推選出Master節(jié)點，由Master節(jié)點根據(jù)集群內(nèi)各slave節(jié)點和Master節(jié)點之間的管理心跳和存儲心跳來判斷是否需要啟動虛擬機A機制(管理心跳是心跳包，存儲心跳通過在文件中寫數(shù)據(jù)來實現(xiàn))．根據(jù)需要由Master節(jié)點啟動A機制;自治場景下，E啟動的前提是管理心跳和存儲心跳都失效。用戶可以設(shè)置管理心跳走管理平面還是非管理平面。可以根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)平面的負荷來確定。

注意：并不是集群中打開 HA開關(guān)，故障發(fā)生集群里的虛擬機就一定會執(zhí)行HA策略，還需要在集群配置中配置虛擬機替代項來選擇需要HA的虛擬機。

審核編輯：黃飛