科普--ESX/ESXi 內(nèi)存虛擬化

云杉上的蝴蝶

內(nèi)存虛擬化基本知識(shí)
在管理內(nèi)存資源之前，應(yīng)當(dāng)了解 ESX/ESXi 是如何虛擬化和使用這些內(nèi)存資源的。
VMkernel 管理所有的計(jì)算機(jī)內(nèi)存。（一種例外情況是在 ESX 中分配給服務(wù)控制臺(tái)的內(nèi)存。）VMkernel 會(huì)將這種受管計(jì)算機(jī)內(nèi)存的一部分拿來(lái)自己使用。剩余的內(nèi)存可供虛擬機(jī)使用。虛擬機(jī)將計(jì)算機(jī)內(nèi)存用于兩個(gè)用途：
每個(gè)虛擬機(jī)均需要有自己的內(nèi)存，且 VMM 需要一些內(nèi)存和動(dòng)態(tài)開銷內(nèi)存用于其代碼和數(shù)據(jù)。
虛擬內(nèi)存空間劃分為塊，每個(gè)塊通常為 4 KB，塊也稱為頁(yè)。物理內(nèi)存也劃分為塊，每個(gè)塊通常也是 4 KB。當(dāng)物理內(nèi)存占滿時(shí)，不在物理內(nèi)存中的虛擬頁(yè)的數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)到磁盤上。ESX/ESXi 還提供對(duì)大頁(yè) (2 MB) 的支持。
虛擬機(jī)內(nèi)存
每個(gè)虛擬機(jī)均會(huì)根據(jù)其配置大小消耗內(nèi)存，還會(huì)消耗額外開銷內(nèi)存以用于虛擬化。

內(nèi)存過(guò)載
對(duì)于每個(gè)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，系統(tǒng)會(huì)為虛擬機(jī)的預(yù)留（如果有）和虛擬化開銷預(yù)留物理內(nèi)存。
由于 ESX/ESXi 主機(jī)使用內(nèi)存管理技術(shù)，因此虛擬機(jī)可以使用的內(nèi)存大于物理機(jī)（主機(jī)）可用的內(nèi)存。例如，您有一個(gè)內(nèi)存為 2 GB 的主機(jī)，其上運(yùn)行四個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存為 1 GB。這種情況下，內(nèi)存會(huì)過(guò)載。

過(guò)載有一定的意義，因?yàn)橥ǔＧ闆r下有些虛擬機(jī)負(fù)載較輕，而有些虛擬機(jī)負(fù)載較重，相對(duì)活動(dòng)水平會(huì)隨著時(shí)間的推移而有所差異。

為了改善內(nèi)存利用率，ESX/ESXi 主機(jī)將閑置虛擬機(jī)的內(nèi)存轉(zhuǎn)移給需要更多內(nèi)存的虛擬機(jī)。使用“預(yù)留”或“份額”參數(shù)可優(yōu)先向重要的虛擬機(jī)分配內(nèi)存。如果這部分內(nèi)存未使用，可以用于其他虛擬機(jī)。

內(nèi)存共享
許多工作負(fù)載存在跨虛擬機(jī)共享內(nèi)存的機(jī)會(huì)。
例如，幾個(gè)虛擬機(jī)可能正在運(yùn)行同一客戶機(jī)操作系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)例，加載了相同的應(yīng)用程序或組件，或包含公用數(shù)據(jù)。ESX/ESXi 系統(tǒng)使用專用的分頁(yè)共享技術(shù)安全地消除了內(nèi)存頁(yè)的冗余副本。

采用內(nèi)存共享，由多個(gè)虛擬機(jī)組成的工作負(fù)載消耗的內(nèi)存通常要少于其在物理機(jī)上運(yùn)行時(shí)所需的內(nèi)存。因此，系統(tǒng)可以高效地支持更高級(jí)別的過(guò)載。

內(nèi)存共享保存的內(nèi)存量取決于工作負(fù)載特性。許多幾乎相同的虛擬機(jī)的工作負(fù)載可能釋放 30% 以上的內(nèi)存，而有較大差異的工作負(fù)載可以節(jié)省的內(nèi)存少于 5%。

基于軟件的內(nèi)存虛擬化
ESX/ESXi 通過(guò)添加附加級(jí)別的地址轉(zhuǎn)換來(lái)虛擬化客戶機(jī)物理內(nèi)存。

1 每個(gè)虛擬機(jī)的 VMM 保持了從客戶機(jī)操作系統(tǒng)的物理內(nèi)存頁(yè)到基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)上物理內(nèi)存頁(yè)的映射。（VMware將基礎(chǔ)主機(jī)物理頁(yè)稱為“計(jì)算機(jī)”頁(yè)，將客戶機(jī)操作系統(tǒng)的物理頁(yè)稱為“物理”頁(yè)。）每個(gè)虛擬機(jī)均有連續(xù)的可尋址物理內(nèi)存空間，該空間從零開始。每個(gè)虛擬機(jī)使用的服務(wù)器上的基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)內(nèi)存不一定是連續(xù)的。

2 VMM 偵聽對(duì)客戶機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的虛擬機(jī)指令，以便虛擬機(jī)不會(huì)直接更新處理器上的實(shí)際內(nèi)存管理單元 (MMU)。

3 ESX/ESXi 主機(jī)將虛擬-計(jì)算機(jī)頁(yè)映射保持在卷影頁(yè)表中，該表與 VMM 所維護(hù)的物理-計(jì)算機(jī)映射保持同步。

4 卷影頁(yè)表由處理器的分頁(yè)硬件直接使用。

能氵者貓

學(xué)而時(shí)習(xí)之