Управление памятью в гипервизоре Все о виртуализации памяти в Parallels Анна Воробьева

Утилизация памяти
В облака за эффективностью
Мифы и страхи overcommit-а
Знания для безопасной виртуализации памяти

Содержание
Постановка задачи
Решения
Квоты, выбор backing store, алгоритма вытеснения
Balloon
Page sharing, compression
Сравнение по продуктам

Хостовая ОС
Ресурсы
Немного терминологии
Гостевая ОС
Виртуальный environment
ВММ

VMVM3
3
Ресурс памяти
Ресурс памяти
Ресурс
памяти
Задача распределения памяти

Разграничим термины
Overcommitment
Σ(сконфигурированной памяти) + накладные расходы ≥ разрешеный лимит ноды
ВМ подлежат всем действиям, описанным в докладе
Overload
Σ(используемой памяти) + накладные расходы ≥ разрешенный лимит ноды
ВМ подлежат миграции

физическая память
Распределение памяти: шаг 1
Ресурс
Ресурс
RAM
RAM

Алгоритмы вытеснения
LRU (last recently used)
FIFO (first in first out)
Aging (+NFU)
NRU (not recently used – A-/D- bits)
а ведь еще можно дать всем второй шанс
Clock
Random

Алгоритмы вытеснения
Гостевая ОС вытесняет страницы по своим алгоритмам (semantic gap)
Отсутствие локальности обращений
ОС не может поместить в процесс своего агента, а мы можем
не работают

Office-битва
(Windows 2008 x64)
Вытеснение (swapping)
Avg Cycle Time = 345000
Overcommit = 42%
Ballooning
Avg Cycle Time = 222000
Overcommit = 93%
В 1.5 раза эффективнее

Ресурс памяти
Ballooning
Назначенная память
App
Balloon
Balloon
driver
Balloon – это гостевой драйвер
Страницы, отданные ВММу balloon-ом, не потребуются гостю и не содержат информации

Ballooning
Плюс
Сокращение подкачки между ВММ и гостем
Минусы
Гостевой своппинг вплоть до гостевых крешей
Неуниверсальность
Отсутствие гарантий

физическая память
Распределение памяти: шаг 2
Ресурс
Ресурс
RAM
balloon
RAM
balloon

Но откуда известен объем ресурса?
Конфигурационные данные
Гарантия
Лимит
Приоритет/доля
Разрешенный лимит ноды
Динамические данные
Используемая память
Бездействующая память (idle)
Статистические данные

Опасности конфигурируемых данных
Избыток назначенной памяти (32 no-pae + 4GB RAM)
Своп из-за низкой гарантии
Незаслуженный дефицит при лимите меньше назначенной памяти
Оптимистичный лимит для ноды

Физическая память
хост
Распределение памяти: шаг 3
Ресурс
Ресурс
RAM
balloon
RAM
balloon

Backing storage
Влияет на
Suspend/snapshot
Resume/switch to snapshot
Подкачка
Популярные решения
File mapping
Anonymous mapping
HugeTlbFs

Физическая память
хост
Распределение памяти: шаг 4
Ресурс
Ресурс
RAM
balloon
RAM
balloon
ВП
Backing
stotage
ВП
Backing
stotage

Меняем тики на данные
Page sharing
Посчитать хэш
Сравнить
Защитить по COW
По записи отвязать
Для Read-Only страниц
Compression
Сжать
Оставить в кэше либо записать на диск
По требованию развернуть
Для редко используемых

Меняем тики на данные
Page sharing
Эффективность при одинотипной нагрузке на ноду
Накладные расходы могут быть напрасны
Запрет на большие страницы
Compression
Интеграция с suspended image
Уверенный compression вне зависимости от нагрузки

Физическая память
хост
Распределение памяти: полная картина
Ресурс
Ресурс
RAM
balloon
RAM
balloon
ВП
Backing
stotage
ВП
Backing
stotage
архив
арив
Shared pages

СРАВНЕНИЕ ПРОДУКТОВ, ПРЕДСТАВЛЕННОЕ ДАЛЕЕ, ЯВЛЯЕТСЯ ЛИШЬ МНЕНИЕМ.
Disclaimer

Сравнение: Xen Server – осторожность превыше всего
Исключительно ballooning
Page-sharing & swapout присутствуют в xen hypervisor 4.0

Сравнение: VMWare ESX – сильнейшие со времен Waldspurger-а
В статье 2002ого года они уже описывают balloon, квоту, page sharing, idle-memory tax swapout
Некоторая инертность в новом, compression не интегрирован с suspend-ом

Сравнение: KVM – все блага Linux-а
Balloon включен в дерево Linux
Эффективнейший KSM достался бесплатно
Блага надежного вытеснения
Compression и алгоритмы, специфичные для виртуализации, могут идти с запозданием

Сравнение: HyperV – все что не от нас, то от лукавого
Hot-plug memory + balloon
Оверкоммит опасен и вреден

Сравнение: PSBM
Свой алгоритм компрессии и его интеграция:
Эффективная реализация для разнотипной нагрузки
Быстрый suspend/resume/snapshot
Для однотипной нагрузки – контейнеры