Hyper-V如何避免NUMA對效能上的影響

Hyper-V如何避免NUMA對效能上的影響

NUMA在一般人使用Hyper-V時,是一個非常容易被忽略的部份

它的設定,在這裡

00043

而這項功能為何會有降低整體效能的可能?

這裡有一份電子報,有介紹何謂NUMA架構,可以參考一下這張圖片

201012201508001

 

多核心計算環境—NUMA與CPUSET簡介

http://www.cc.ntu.edu.tw/chinese/epaper/0015/20101220_1508.htm

 

然而,這項技術,運用在虛擬化的主機時,如果是未經過計算的情況下,就有可能產生效能上的問題

因為,它在Hyper-V上運作會是像下圖

下面的圖片來源,是國外的IT人員的文章

http://workinghardinit.wordpress.com/2011/08/08/virtualization-with-hyper-v-the-numa-tax-is-not-just-about-dynamic-memory/

下圖這樣的存取模式,在NUMA中又稱為本地端記憶體存取

image10

 

然而,Virtual Machine在某些情況下,就會產生下圖的情況(像是Node1的Memory已經不足,而調用Node2的Memory)

又稱為非本地端記憶體存取

image11

 

接下來的案例會展示這樣的一種情況

這是我這次測試的主機板Tyan S7016,是一個2 Socket Server 共18個DIMM

S7016_2D

CPU的實體配置是Intel E5620兩顆(E5620實體核心數是四核心,開啟HT後,一顆是八個執行緒)

而18個DIMM則是插滿DDR3 ECC 8GB

所以一共會有16個Processor、144GB的Memory

00047

所以,一個NUMA的節點將會是8個Processor、72GB的RAM

 

我們可以透過資料收集器,去得知目前的NUMA Node在Memory跟CPU的配置情況

※分頁的大小是4KB,18,874,272個分頁(4KB/個),也就是71.99GB(少掉的那一點點應該是Hypervisor用掉了)

如果是18,874,368個分頁(4KB/個),就是剛好72GB

00046

 

然而Hyper-V在分配NUMA時,會自動盡可能的避免存取到非本地端記憶體的節點

一樣可以透過資料收集器,去取得目前虛擬機的NUMA配置節點,以及是否有用到非本地端記憶體

下圖就是一個使用到非本地端記憶體的案例(紅框處)

00048

藍框的部份,則是該Virtual Machine所使用的主要NUMA節點是NUMA Node 0,沒有使用到非本地端記憶體

綠框的部份,則是該Virtual Machine所使用的主要NUMA節點是NUMA Node 1,沒有使用到非本地端記憶體

紅框的部份,則是該Virtual Machine所使用的主要NUMA節點是NUMA Node 0,使用了約9G多的非本地端記憶體

 

上面這個案例,是我先將記憶體在NUMA Node 0已使用約43GB、NUMA Node 1則是使用60GB的情況(這是自動分配的使用狀況)

然後,在將ServiceVM00006這部Virtual Machine以40GB RAM啟動

因為沒有任何一個Node符合可以使用完全非本地端記憶體,所以就會產生這個問題

但是實際上,我這部機器如果照這樣的設定,將VM全開一定要用到NUMA非本地端記憶體嗎?

 

其實是不用到的,我們可以先依據NUMA節點的記憶體配置以及CPU配置,來評估要如何手動配置VM該屬於哪一個NUMA節點

我們可以透過這個PowerShell去指派哪些VM該用哪一個NUMA Node的資源去啟動

這個PowerShell的來源是微軟官方Virtual Machine開發團隊的MSDN Blog提供的,網址如下:

http://blogs.msdn.com/b/tvoellm/archive/2008/09/28/looking-for-that-last-once-of-performance_3f00_-then-try-affinitizing-your-vm-to-a-numa-node-.aspx

 

相信小弟人品的,就請自行取用吧

################################################
# Developer: Anthony F. Voellm
#          : Taylor Brown
# Copyright (c) 2008 by Microsoft Corporation
# All rights reserved
#
# This is "demonstration" code and there are no
# warrantees expressed or implied
################################################
 
 
 
# This script will set the Virtual Machine to run
# on a specific NUMA node
 
 
 
# Check command line arguments
 
if (($args.length -lt 1) -or
    (($args[0] -ne "/list") -and
     ($args[0] -ne "/set") -and
     ($args[0] -ne "/clear")) -or
     (($args[0] -eq "/set") -and ($args.length -lt 3)) -or 
     (($args[0] -eq "/clear") -and ($args.length -lt 2))) {
     Write-Host "numa.ps1 /list [<Hyper-V host>]"
     Write-Host "numa.ps1 /set <vm machine name> <required node> [<Hyper-V host>]"
     Write-Host "numa.ps1 /clear <vm machine name> [<Hyper-V host>]`n"
     Write-Host "Options:"
     Write-Host "`t/list - show configured VM's"
     Write-Host "`t/set <vm machine name> <required node> - set the NUMA node for the VM"
     Write-Host "`t/clear <vm machine name> - clear NUMA node seting for the VM"
     exit;
  }
 
 
 
# just display VM's
if ($args[0] -eq "/list") {
  if ($args.length -gt 1) {
    $HyperVHost = $args[1];
  }
  Get-WmiObject -Namespace 'root\virtualization' -Query "Select * From Msvm_ComputerSystem" | select ElementName
  exit;
}
 
 
 
# Set or clear 

$HyperVHost = '.';
if ($args[0] -eq "/set") {
  if ($args.length -gt 3) {
    $HyperVHost = $args[3];
  }
  $VMName = $args[1];
  $RequiredNode = $args[2];
} elseif ($args[0] -eq "/clear") {
  if ($args.length -gt 2) {
    $HyperVHost = $args[2];
  }
  $VMName = $args[1];
}
 
  
#Main Script Body 
$VMManagementService = Get-WmiObject -Namespace root\virtualization -Class Msvm_VirtualSystemManagementService -ComputerName $HyperVHost
 

$Query = "Select * From Msvm_ComputerSystem Where ElementName='" + $VMName + "'"
 
 
$SourceVm = Get-WmiObject -Namespace root\virtualization -Query $Query -ComputerName $HyperVHost 

 
 
$VMSettingData = Get-WmiObject -Namespace root\virtualization -Query "Associators of {$SourceVm} Where ResultClass=Msvm_VirtualSystemSettingData AssocClass=Msvm_SettingsDefineState" -ComputerName $HyperVHost 

 
 
if ($args[0] -eq "/set") {
  $VMSettingData.NumaNodesAreRequired = 1
  $VMSettingData.NumaNodeList = @($RequiredNode)
} else {
  $VMSettingData.NumaNodesAreRequired = 0
}
 
 
 
$VMManagementService.ModifyVirtualSystem($SourceVm, $VMSettingData.PSBase.GetText(1)) 

將以上程式碼,儲存成numa.ps1

接著,就可以用PowerShell,使用numa.ps1指定Virtual Machine該在哪一個NUMA Node上

而不再是自動分配,避免有可能產生本地端記憶體不夠配置的問題

指令的範例:

.\numa.ps1 /List可以取得Virtual Machine的名稱

.\numa.ps1 /Set VirtualMachineName 0,則是將這部Virtual Machine指派給NUMA Node 0

.\numa.ps1 /Clear VirtualMachineName,則是恢復自動指派

 

指派完畢,都是需要將Virtual Machine關機後再開機才會生效。