PowerVM 新特性 - Active Memory Sharing，第 3 部分: Active Memory Sharing 的计划

本文讨论计划 Active Memory Sharing 环境涉及的主题，包括：

“Active Memory Sharing 前提条件”：快速概述部署 Active Memory Sharing 环境需要满足的所有前提条件。

“部署考虑事项”： 讨论识别和选择适合配置 Active Memory Sharing 的工作负载的一些基本原则。

“确定 Active Memory Sharing 的规模”：描述确定 Active Memory Sharing 环境规模的工具和过程。

Active Memory Sharing 前提条件

表 1 列出 Active Memory Sharing 需要的最低级别。

表 1.Active Memory Sharing 需求

注意：关于如何更新系统级别的信息，请参考产品文档。

针对 ESP 客户的提示：在 ESP (Early Ship Program) 期间，AMS 特性需要单独的激活码。

您的 ESP 计划协调人负责获取系统信息，生成并向您提供参与计划的每个系统的激活码。获得激活码之后，必须使用 HMC、IVM 或 ASMI 界面输入激活码。

除了激活 PowerVM Enterprise Edition 之外，ESP 协调人还会提供一套 VIOS 命令。必须把这些命令上传到 VIOS 上并执行以激活 AMS。

部署考虑事项

有了 Active Memory Sharing，就可以通过整合工作负载提高总体内存利用率。下面讨论识别这些工作负载所涉及的概念和基本规则，以及如何部署 Active Memory Sharing 环境。

过量使用

在 Active Memory Sharing 环境中，配置的逻辑内存量可以超过共享内存池中的物理内存量，这就可能导致过量使用（overcommitment）。

每个共享内存分区认为自己拥有更多内存，这会导致过量预订逻辑内存。

根据环境和工作负载，可能出现三种共享内存场景。

Non overcommit

共享池中可用的真实内存量足够多，超过了配置的逻辑内存总量。

Logical overcommit

在给定的时刻，正在使用的逻辑内存量等于共享内存池中的物理内存量。也就是说，配置的逻辑内存总量可以大于物理内存量，但是工作集不会超过物理内存量。

Physical overcommit

工作集内存需求可以超过共享池中的物理内存量。因此，逻辑内存必须由池中的物理内存和分页设备共同支持。

在发生过量使用时，Hypervisor 使用分页设备存储过剩的逻辑内存，它通过 paging Virtual I/O Server 访问分页设备。

工作负载选择

在选择要使用 Active Memory Sharing 部署的工作负载时，首先必须了解工作负载和它们的内存需求。一定要在一段时间内（天 / 周 / 月）在专有内存模式下监视工作负载高峰和低谷，从而适当地确定共享内存池的大小。

如果发现部署的一些工作负载不会达到其物理内存消耗上限，那么这些工作负载适合配置 Active Memory Sharing。另外，在选择工作负载时有一些要考虑的一般原则。

正如 “过量使用” 所述，在某些场景中可以过量使用内存。在选择工作负载时，需要同时决定内存配置。下面提供为各个场景选择合适的工作负载的一般规则。

Active Memory Sharing logical overcommit 适合于具有以下特征的工作负载：

时间 “多元化” 的工作负载。例如，在 AM/PM 场景中，多个工作负载的高峰和低谷相互交错，因此可以采用 logical overcommit 方法，而不需要消耗超过池中物理内存量的内存。

平均内存使用量需求低的工作负载，可以通过整合它们满足 logical overcommit。

负载不稳定的工作负载，比如零售商总部和大学环境。

故障转移和备用分区，它们用于提供冗余，只在主服务器停机时需要资源，冗余服务器不需要专有的资源。

测试和开发环境。

Physical overcommit

Active Memory Sharing physical overcommit 适合于具有以下特征的工作负载：

当前在 AIX 操作系统上运行并使用大量 AIX 文件缓存的工作负载。

对 I/O 延迟不敏感的工作负载，比如文件服务器、打印服务器和网络应用程序。

在大多数时候不活跃的工作负载。

Dedicated memory partitions （专有内存分区）

建议对于以下工作负载使用专有内存分区：

服务质量要求高的工作负载。

由于高峰负载稳定，内存使用量一直很高的工作负载。

需要可预测的性能的工作负载。

高性能计算工作负载，比如以科学计算为主的工作负载，它们保持很高的 CPU 利用率和内存带宽需求。

整合因素

“工作负载选择” 的说明选择了工作负载之后，必须考虑以下因素：

为选择的工作负载设置合适的逻辑内存和物理内存比率。

决定工作负载的共享内存权值，权值决定工作负载的优先级。

根据内存比率，决定分页设备配置。如果比率高，就需要按照 “分页设备计划” 和后面部分中的“调优” 中的建议优化分页设备。

在 physical overcommit 环境中，决定是否采用积极借用并确定应用程序借用级别，从而提供可接受的性能。借用级别是针对每个操作系统设置的。因此，在同一个系统中可以有多个借用级别共存。

通过重新平衡资源优化利用率。即使系统的 CPU 和内存带宽利用率很低，物理内存也可能限制共享处理器分区的数量。

分页设备计划

Active Memory Sharing 分页设备的计划与操作系统分页设备并没有什么差异。

如果高性能是优先考虑的需求，那么在发生分页时，希望它尽可能快地执行。下面的配置建议有助于提高分页设备的性能和可用性：

配置某种磁盘冗余，比如镜像或 RAID5。

使用比较小的条带（stripe）。

跨尽可能多的磁盘子系统硬件分散 I/O 负载。

在适配器或存储子系统上使用写缓存。

尽可能使用物理卷而不是逻辑卷。

根据性能需要确定存储硬件的大小。

在使用之前，确保清除 HMC 为分页设备的物理卷设置的 PVID。

确定 Active Memory Sharing 的规模

本节讨论用来确定 Active Memory Sharing 需求规模的一些模型。

确定 Virtual I/O Server 资源规模

应该像以前一样为 LPAR 配置 Virtual I/O Server 的标准磁盘和网络 I/O。建议使用 IBM Systems Workload Estimator 工具帮助确定 VIOS 的规模。

http://www.ibm.com/systems/support/tools/estimator/index.html

对于 Active Memory Sharing，Virtual I/O Server 扮演新的角色。如果把它指定为 paging Virtual I/O Server，还必须考虑存储子系统和分页速率。

表 2 为根据估计的分页速率和存储子系统类型估算每个共享内存分区的 CPU 占用提供指导。

表 2.根据活动量和存储类型估算的 CPU 占用需求

注意：分页速率越高，在 Virtual I/O Server 分区中发生的 I/O 操作就越多，因此处理器占用需求会增加。

图 1 以图形方式显示表 2 中的信息，说明这些值之间的关系。

图 1.支持 AMS 分页设备所需增加的 CPU 占用

例如，如果要部署五个共享内存分区，共享内存池分页设备采用中等存储解决方案，那么建议为 Virtual I/O Server 增加 (5 * 0.04) = 0.2 CPU 占用，这样当五个共享内存分区同时发生中等速率的 hypervisor 分页时，有足够的计算资源可以处理分页。

要点：为了提高性能，可以部署只用于执行 AMS 分页的 VIOS，因此把分页 I/O 与其他 VIOS 功能（比如虚拟磁盘和虚拟网络 I/O）隔离开。在投入生产之前，建议对配置进行测试。

确定共享内存分区的 CPU 规模

与 Active Memory Sharing 相关联的大多数任务都会要求 hypervisor 消耗更多 CPU 周期。在过量预订内存配置中，CPU 使用量的增加取决于以下因素：

对物理内存页面的访问速率

物理内存与逻辑内存的比率

磁盘访问的速率

如果没有过量使用内存，CPU 使用量的增加量是最低的，只有额外的虚拟化软件层消耗少量 CPU 周期。

注意：对于“确定 Virtual I/O Server 资源规模” 中讨论的分页操作，它们使用的 CPU 周期与专有内存分区中操作系统必须执行分页时消耗的周期差不多。