VMware CPU调度及性能监控简介

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作者：张恋
文章来自微信公众号：平台人生

CPU调度

在VMware vSphere 环境中，同一台主机上会运行很多台虚拟机，为了预防虚拟机出现分配不到足够CPU资源的情况，我们必须知道如何去监控主机和虚拟机的CPU使用情况。同时为了解决这些问题，我们也必须了解一些常见的处理办法。首先我们看一下CPU调度中都做了哪些事。
1、将虚拟CPU（vCPU）调度到物理CPU上。
2、加强CPU调度使用算法。
3、支持对称多处理（SMP，symmetric multiprocessing）虚拟机
4、对于SMP虚拟机采用松弛协同调度策略。
虚拟机分配的是虚拟CPU（vCPU），vCPU本身没有运算能力，只有被调度到物理CPU上时才能进行计算。不考虑其他因素影响，在主机CPU资源充足的情况，虚拟机的分配的vCPU越多，则它的性能越好。但随着虚拟机数量的增加或配置提高，主机CPU资源紧张，虚拟机的性能及稳定性可能会受影响，这时主机会将物理CPU划分时间片，分时调度vCPU以满足需求。
对于SMP虚拟机，VMkernel采用协同调度（co-scheduling）提高SMP虚拟机的运行效率，SMP虚拟机上的所有vCPU要么一起被调度，要么一起等待。这些vCPU将调度在不同的物理CPU上，CPU的负载和性能不尽相同，各个vCPU之间难免会产生偏差（skew），为了平衡这种偏差VMkernel采用松弛协同调度（relaxed co-scheduling）的策略，它能缩小各vCPU之间的偏差，达到共同调度的效果，但是整个协同调度过程同样需要消耗主机CPU，这样一来分配给虚拟机的CPU资源无形中又变少了。
综合以上来看，在竞争主机CPU资源时，vCPU个数少的虚拟机等待时间少，竞争机会大；同时协同调度这些vCPU消耗的主机CPU资源也少，所以虚拟机性能反而会有所提高。

性能监控

通过vSphere Web Client来查看主机和虚拟机的CPU的使用情况。
通过vSphere Web Client登录，选择查看主机，依次点击“监控--性能--高级”进行查看。

选择查看虚拟机，依次点击“监控--性能--高级”进行查看。

使用情况表示vCPU占用物理CPU时间的百分比。就绪表示vCPU在被调度到物理CPU之前的等待时间，单位毫秒。
通过字符命令的方式
登录vSphere ESXi主机，执行esxtop命令

%USED表示使用情况，%RDY表示就绪时间
对于性能监控来说，主机CPU的使用情况和就绪时间是两个非常值得关注的因素。使用情况反映了主机CPU资源是否被充分利用，就绪时间则表征了性能是否有潜在问题。主机CPU资源使用率高，并且就绪时间短，这往往就说明主机上的虚拟机有着较高的性能。
CPU相关问题排查
检查主机CPU资源是否饱和，可参考以下步骤。

若主机CPU饱和，可参考如下建议解决。
1.减少主机上虚拟机的数量
1) 通过vSphere vMotion将虚拟机迁移到负载较小的主机上。
2) 关闭一些非关键业务的虚拟机。
2.将主机加入到vSphere DRS集群中以增加可用的CPU资源
1) vSphere DRS使用vSphere vMotion自动迁移虚拟机以均衡CPU负载。
3.提高虚拟机CPU的使用效率
1) 为虚拟机分配更多的内存。
2) 针对不同的应用程序，设置适合的vCPU个数。有时候过多的vCPU个数反而可能影响应用的性能。
4.对于关键业务的虚拟机，通过设置相关参数来控制可用资源
1) 在以上方法都尝试过，CPU仍然处于饱和状态，那么就需要对某些虚拟机设置优先级（Share），预留值（Reservation），限制（Limit）参数，使得关键业务能获得足够的资源，以保证业务连续性。
关键点
1.在大多数情况下，CPU相关问题往往都是由CPU资源不满足需求引起。
2.CPU使用率高且就绪时间长往往会表明有CPU性能问题。
3.对于CPU相关的问题，首先应该检查主机CPU饱和度和虚拟机CPU的饱和度。