ESXi主機管理記憶體資源的方式

標籤：虛擬化   記憶體資源管理 透明頁面共用   氣球

       因為記憶體通常是最有限的資源，ESXi採用記憶體過量配置（Memory overcommitment，即配置後的虛擬機器記憶體可能超過實體記憶體（RAM））對記憶體進行管理。使用記憶體過量配置時，ESXi必須使用技術從一個或多個VM中回收記憶體，這些技術被稱為：透明頁面共用（Transparent Page Sharing，TPS）、氣球（ballooning）、交換（swap）和記憶體壓縮（Memory compression）。

1、  透明頁面共用

      ESXi主機運行相同作業系統的VM時，儲存一個可能相同的記憶體頁面，釋放相同其它重複的頁面。這一過程對OS完全透明，並不知道自己和其它VM共用一個相同的記憶體頁面。

2、 氣球

      從啟動並執行VM中取得不需要的記憶體，並將其分配給其它需要記憶體資源的VM。在生產環境中，系統正常運行工作時，需要的記憶體很少，而啟動時分配的記憶體遠大於正常工作時所需的記憶體，從而造成大量的記憶體資源未使用（稱為閑置記憶體，idle memory），並很少使用。因為記憶體是共用的，因此可以收回供其它VM使用。

       此時出現一個問題，ESXi怎麼確定在使用氣球技術回收記憶體資源時，哪個VM會釋放記憶體呢？

共用（share）解決了這一難題。共用定義了VM的優先順序，有4個層級：低、中、高和自訂（使用1：2：4比例或自訂比例）。ESXi主機優先從共用層級低的VM中回收記憶體，給共用層級高的VM使用。

       此時，又出現了另一個問題：優先順序設定比較高的VM可能積累一些或大量記憶體未使用，而優先順序設定比較低的VM需要使用大量活動記憶體，由於共用並未規定使用活動記憶體的標準，因此，優先順序設定比較低的VM將受到懲罰。

       我們可以有一個思路：無論VM的共用優先順序是什麼，優先回收閒置記憶體。這種思路就是ESXi的閑置記憶體稅（idle memory tax）。預設情況下，閑置記憶體稅參數被設定為75%，即回收閑置記憶體的75%。閑置記憶體稅賦予ESXi主機使用記憶體頁面的樣本機率方法進行記憶體回收。每個VM都在一個可設定的時間間隔內單獨採樣，預設情況下，ESXi每30秒採樣100個頁面。

3、 交換

        氣球技術的全面性，保證了能夠高效回收記憶體，但是此時出現一個問題需要解決，就是記憶體資源全部都在使用中，這樣就無法回收記憶體資源。

        當VM啟動時，建立一個副檔名為.vswp的分頁檔。只有能夠建立和訪問這個檔案時才能啟動VM（這意味著應該注意可用的儲存空間）。

        ESXi主機使用分頁檔是為了防止出現使用記憶體過量配置但氣球驅動程式無法從其它VM回收記憶體的情況。在這種情況下，ESXi使用磁碟作為記憶體。但是這個技術可能永遠不會使用，因為磁碟訪問會大大影響效能。交換的唯一好處就是記憶體不足的時候VM不會崩潰。

    注意：硬碟訪問時間是以毫秒（ms,千分之一秒）計算，而記憶體訪問時間以納秒（ns，十億分之一）計算，兩者相差100萬倍。因此交換技術應該不會永遠使用。

4、 記憶體壓縮

        記憶體壓縮的原理是將要交換的頁以壓縮的形式儲存在被保護的記憶體空間中，當系統訪問該頁引起缺頁時，系統會記憶體中找到該被壓縮的頁，並將其解壓縮後供系統使用。記憶體壓縮在系統儲存層次中邏輯地加入了一層：記憶體壓縮層，因此，可以說記憶體壓縮層是虛擬化管理器決定硬碟上交換頁面的中介層。

         對壓縮記憶體的訪問快於硬碟訪問，沒有太多的效能損失。當一個虛擬頁面必須交換時，ESXi首先試圖在2KB或者更小的塊上面壓縮。

       這是本人寫的第一篇關於虛擬化的部落格，也是第一次寫部落格，有不足之出希望大家多多斧正指教。

本文出自 “虛擬化” 部落格，請務必保留此出處http://haozhaoyang.blog.51cto.com/5204735/1550971

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