【虚拟化实战】VM设计之三内存资源控制

作者：范军 （Frank Fan） 新浪微博：@frankfan7

VM内存资源控制是如何实现的？它可能带来的影响是什么？本文从概念到实战来阐述如何做好虚拟机上内存资源控制。

一概念

Reservations预留了一部分物理内存供VM或者资源池使用。一旦VM或资源池的内存需求达到了Reservation的规定值，这部分内存就完全分配给该VM或资源池，不可以再分配出去。

Shares定义了在出现资源竞争的情况下，VM或者资源池可以获得资源的份额。比如VM1和VM2的份额比例是2:1，VM1比VM2有2倍的机会抢到资源。

Limits决定了VM可以最大使用的内存。这是通过VMware Tools中包括的BallooningDriver来实现的。

二 实例

上图摘自frank denneman的文章Impact of memory reservation.该图很好的解释了内存控制中几个重要参数的关系。MPN指MachinePage Number，是用来映射真实物理内存的。

假设一台ESXi主机有8G内存，我们为图中所示VM1设置2G内存，那么ConfiguredMemory是2G。然后设置1G reservation。还有VM2，VM3，VM4和VM5分别设置了2G内存。但没有设置Reservatin

在VM1启动时，可能需要使用的内存很少，还没有达到Reservation的值。那么这部分多余的内存，还是可以供Hyperviosr调度给其他VM使用的。如果VM1上的应用需要更多的内存，一旦达到Rerservation的值之后，图中所示的Guaranteed MPN注明这部分预留内存会一直分配给VM1，而不允许其他VM使用。

VM1-VM5的configured Memory总和是2*5=10G,而该主机真实物理内存仅有8G, 假设这时VM2-VM5上的应用所需要的活动内存（Active Memory）的总和小于8G，那么是没有任何性能的影响的。

假如Active Memory总和接近甚至大于8G，那么意味着物理内存短缺，可能会造成VM之间资源竞争。这时候Share的设置就发挥作用了。

为了简化的目的，我们假设ESXi为保证Hypervisor运行的内存，再加上5个VM的memoryOverhead总和是1G

可供所有VM分享的内存=8G主机内存-1G Overhead - VM1的1G Reservation=6G。假设VM1的share分配是High ,其他VM的share是Normal。那么这6G内存分配是：VM1：33% VM2：16% VM3: 16% VM4:16% VM5： 16%

那么剩余的Active Memory的缺口，只能靠Swapping来实现了。VM Swap File 是在VM启动时自动生成的。通常存放在VM的Home Directory。

VM Swap File Size = Configured memory �C memory reservation

上面VM1 的 Swap Size = 2G �C 1G = 1G

特别要区分VM Swapfile 和 OS Swap file，VMware Swapfile是Hypervisor用来弥补该VM对物理内存的需要，把暂时不用的信息从物理内存中取出，存放在disk上的Swapfile中。

三考虑因素

Reservation,Share和limit在什么情况下适合使用呢？建议尽量在Resource Pool中设置资源控制，因为在VM中设置会增加系统管理员的负担，同时可能对整个虚拟化平台带来一些影响。

Reservation

如果是个别VM上运行关键的应用，可以考虑Reservation。简单的做法是设置和ConfiguredMemory一样大小。但这可能造成不必要的资源浪费。道理很简单，reservation是保证了该VM的一部分物理内存需求，但意味着整个主机可以共享的物理内存减少了。可能影响到能够运行在该主机上的VM的个数。

比如该VM的Configured Memory是2G，其实活动的内存只有1G，如果一定要设置Reservation的话，最好设置为1G。

Share

仅仅在资源有竞争的情况下才会发挥作用。

Limit

在VM上设置Limit，意味着该VM不能充分使用ConfiguredMemory. 除非物理内存严重不足，不建议在VM上使用Limit。因为这有可能会造成资源不能被使用，也会增加排错的复杂性。

参考：

Impact of memory reservation.