Skalaxi क्लाउड में VMs के बीच CPU संसाधनों का वितरण

आप में से बहुत से लोग हमारे ब्लॉग में Habré के लेखों पर Oversean से परिचित हैं, जहाँ हमने DC Oversan-Mercury सिस्टम की वास्तुकला के बारे में बहुत कुछ बताया। हमने स्केलेक्सी बादल की वास्तुकला के बारे में भी बात की, लेकिन मुख्य रूप से विशेष सम्मेलनों में , हमारी कई रिपोर्टें और प्रस्तुतियां पहले से ही पुरानी हैं और अप्रासंगिक हो जाती हैं।



हमें लगता है कि स्कालक्सी में कई उपप्रणालियों और वास्तुशिल्प समाधान आपके लिए दिलचस्प होंगे और उनके बारे में बात करने का फैसला करेंगे। उन्होंने सीपीयू संसाधन आवंटन के विषय के साथ शुरुआत करने का फैसला किया क्योंकि कंप्यूटिंग संसाधनों की गारंटीकृत राशि का सवाल हमेशा बाल्टी पर होता है: हम इसे नियमित रूप से उन ग्राहकों से सुनते हैं जो केवल इच्छुक, आलोचक और ब्लॉगर हैं।



संसाधनों के वितरण को समझने के लिए, आपको कम से कम सामान्य शब्दों में हमारी वर्चुअलाइजेशन प्रणाली की वास्तुकला पर विचार करना होगा और विस्तार विवरण में अध्ययन करना होगा। इस लेख में, मैं यह समझाने की कोशिश करूंगा कि क्लाइंट वर्चुअल मशीनों के बीच सीपीयू प्रसंस्करण शक्ति का वितरण कैसे काम करता है: प्रत्येक वीएम के लिए प्रत्येक सीपीयू को कितना समय मिलता है और यह कैसे प्राप्त होता है।

परिभाषित

हम स्केलेक्सी टीम में कुछ शब्दों और परिभाषाओं के लिए उपयोग किए जाते हैं, जो इस पाठ से भरे होंगे, इसलिए मैं उन्हें यहां सूचीबद्ध करूंगा:

• वीआरटी-होस्ट या सिर्फ वीआरटी - एक वर्चुअलाइजेशन होस्ट, उपयोगकर्ता वर्चुअल मशीनों की मेजबानी करने वाला एक भौतिक सर्वर;
• VM एक उपयोगकर्ता की वर्चुअल मशीन है, और यह एक वर्चुअल सर्वर है। क्लासिक होस्टिंग की दुनिया में, इस चीज का एक बहुत ही सरल संस्करण वीपीएस कहा जाता है।

सामग्री प्रस्तुत करते समय कई अन्य परिभाषाएँ और शर्तें नीचे दी गई हैं।

जनरल एक्सएन आर्किटेक्चर

एक्सपी हाइपरविजर के बुनियादी ऑपरेटिंग सिद्धांतों के एक संक्षिप्त परिचयात्मक विवरण के साथ एक्सपी में सीपीयू अनुसूचक के बारे में बात करना शुरू करना सबसे आसान तरीका है। Xen एक paravirtualization system है जो आपको एक भौतिक मशीन (होस्ट) पर कई अतिथि वर्चुअल मशीन चलाने की अनुमति देता है जो भौतिक संसाधनों तक पहुँचने के लिए Xen का उपयोग करता है। इस स्थिति में, अतिथि VM को शुरू करने के लिए दो विकल्प हैं - paravirtualization (PV) मोड, जब वर्चुअल मशीन एक संशोधित कर्नेल के साथ शुरू होती है और यह जानती है कि यह Xen में चल रहा है, या मशीन किसी भी अनमॉडिफाइड OS से शुरू होती है, और इसके लिए एक विशेष प्रक्रिया का अनुकरण किया जाता है जो वास्तविक के व्यवहार का अनुकरण करता है लोहा (qemu-dm), इस मोड को एचवीएम कहा जाता है।



Xen में, अतिथि आभासी मशीनों को डोमेन भी कहा जाता है। एक विशेषाधिकार प्राप्त डोमेन (DOM0) है जिसके माध्यम से हाइपरविजर को प्रबंधित किया जाता है, अन्य अतिथि मशीनें I / O के साथ काम करती हैं, और अन्य वर्चुअल मशीनें प्रबंधित होती हैं। अतिथि वर्चुअल मशीन (DOMUs) केवल DOM0 को लोड करने के बाद शुरू किया जा सकता है।







सामान्य तौर पर, एक्सपी हाइपरविजर की वास्तुकला पहले से ही हब पर बहुत चर्चा की गई है

सीपीयू योजना और बिजली वितरण

तो, यह पता चला है कि हमारे पास एक हार्डवेयर स्तर है जिस पर हाइपरविजर चल रहा है, जिसके शीर्ष पर कई अतिथि वर्चुअल मशीनें चल रही हैं (DOM0 & DOMU)। इनमें से प्रत्येक वर्चुअल मशीन का सीपीयू तक पहुंच है। यह कैसे व्यवस्थित है?



प्रत्येक वर्चुअल मशीन तथाकथित वर्चुअल सीपीयू (वीसीपीयू) के साथ काम करती है, यह एक कोर का वर्चुअलाइज्ड प्रतिनिधित्व है। वीसीपीयू की संख्या प्रत्येक वर्चुअल मशीन को व्यक्तिगत रूप से सौंपी जाती है, या तो इसके कॉन्फ़िगरेशन में या xm vcpu- सेट कमांड का उपयोग करके। इसके अलावा, प्रत्येक वर्चुअल मशीन पर वीसीपीयू की संख्या कम से कम एक और मेजबान कोर की संख्या से अधिक नहीं हो सकती है।







हाइपरविजर का कार्य vCPUs के बीच भौतिक सीपीयू समय को सही ढंग से वितरित करना है; सीपीयू अनुसूचक नामक एक घटक इस कार्य में शामिल है। इस लेख के लेखन के दौरान, मुझे तीन मौजूदा अनुसूचियों और एक निश्चित अनुसूचक के विवरण के बारे में जानकारी मिली जो कि वर्तमान में Xen में डिफ़ॉल्ट रूप से उपयोग की जाने वाली चीजों को प्रतिस्थापित करना चाहिए। लेकिन इस लेख का उद्देश्य यह बताना है कि यह हमारे क्लाउड में कैसे काम करता है, इसलिए मैं केवल एक चीज पर ध्यान केंद्रित करूंगा: क्रेडिट शेड्यूलर।



यदि खोज करना है, तो हैबर पर आप इस विषय पर लेख पा सकते हैं। इसलिए, यहाँ हम अनुसूचक के मूल सिद्धांतों का संक्षेप में वर्णन करते हैं और एक बार फिर हम इसके कार्य के एल्गोरिथ्म को समझेंगे:

• अनुसूचक vCPU के साथ कतार में एक ऑब्जेक्ट के रूप में काम करता है। एक्सएम वीएम के अंदर कार्यों की योजना नहीं बनाता है, यह केवल वीसीपीयू रनटाइम को नियंत्रित करता है, और अतिथि ओएस वीएम के अंदर प्रक्रियाओं का ख्याल रखता है;
• वर्चुअल मशीन vCPUs की संख्या को सीमित कर सकती है - एक से कुल कोर की संख्या;
• वर्चुअल मशीन को एक भार सौंपा गया है जो अपने vCPU के लिए CPU आवंटन की प्राथमिकता को नियंत्रित करता है;
• कैप - एक भौतिक कोर के प्रतिशत के रूप में सीपीयू समय की अधिकतम आवंटित राशि का कृत्रिम सीमा। 20 - एक कोर का 20%, पूर्ण में 400 - 4 कोर, 0 - कोई सीमा नहीं;
• DOM0 भी इन मापदंडों (और vCPU) का उपयोग करता है और अपने वजन और टोपी मापदंडों के अनुसार प्रोसेसर समय प्राप्त करता है।

अब एल्गोरिथ्म के बारे में और अधिक:

• एक्सपी में प्रत्येक सीपीयू की अपनी एक कतार होती है जिसमें वीसीपीयू बन जाते हैं। कतार में vCPU में क्रेडिट स्तर (संख्या) और एक स्थिति (ओवर / अंडर) है, जो इंगित करता है कि क्या वर्चुअल कोर ने इस वितरण अवधि में सीपीयू के अपने हिस्से को प्राप्त किया है या अभी तक इसे प्राप्त नहीं किया है;
• बिलिंग अवधि - समय की एक निश्चित अवधि, जिसमें एक बार बाहरी धागा सभी वीसीपीयू के क्रेडिट की संख्या की गणना करता है और क्रेडिट (अंक) की संख्या के अनुसार अपनी स्थिति बदलता है;
• CPU समय स्लाइस - समय अवधि (डिफ़ॉल्ट रूप से 30ms) जो CPU एक vCPU के लिए प्रदान करता है।

एक बार स्लाइस (vCPU अवरुद्ध, निष्क्रिय हो गया, इसके विपरीत जागने पर) काम करने के बाद, CPU कतार में अगले vCPU पर जाएगा। इसी समय, सीपीयू समय स्लाइस का उपभोग करते हुए, अंक वीसीपीयू खाते से काट लिए जाते हैं, यदि अंकों की संख्या नकारात्मक हो जाती है, तो वीसीपीयू स्थिति प्राप्त करेगा और कतार में अपनी जगह लेगा। यदि कतार vCPUs से बाहर की स्थिति में है, तो CPU अन्य कोर की कतारों में ऐसे vCPUs की तलाश करेगा। यदि वह वहां नहीं है, तो वह स्थिति के साथ अपने और अन्य लोगों के साथ अगले वीसीपीयू की तलाश करेगा, लेकिन कैप, जो वीसीपीयू को थोड़ा और समय जारी करने की अनुमति देता है। यह दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि काफी कम वजन वाले वीसीपीयू को भी प्रोसेसर समय प्राप्त होगा यदि सिस्टम और अन्य आभासी मशीनों का सीपीयू बेकार है, और यह भी सुनिश्चित करता है कि वीएम अपना प्रोसेसर समय प्राप्त करता है।

यह कैसे स्केलेक्सी में आयोजित किया जाता है

स्केलेक्सी में, हम एक्सआर हाइपरविजर का उपयोग करते हैं, वीआरटी मेजबानों पर उपयोगकर्ता वर्चुअल मशीन चलाते हैं। हमारा अपना विकास, CloudEngine, मशीन पर चलाने के लिए कौन से VRT होस्ट को चुनता है। एक उपयुक्त होस्ट चुनने के लिए एल्गोरिथ्म को एक एलोकेटर कहा जाता है, लेकिन अगर आप एक सरल तरीके से समझाते हैं - वीएम स्लॉट्स की संख्या के आधार पर, यह इसके लिए एक उपयुक्त जगह का चयन करता है, ताकि क्लाउड "सही ढंग से" पैक किया जा सके: ताकि बाद में जहां अन्य वर्चुअल मशीन और वर्चुअल शुरू हो सकें मशीनों को अधिक संसाधन मिले (ऊपर के पैराग्राफ में हमने कहा कि यदि भौतिक होस्ट 100% पूर्ण नहीं है, तो सीपीयू को गारंटी न्यूनतम से अधिक आवंटित किया जाएगा)।



SLES को dom0 में, cap = 0 और वजन = 16384 के साथ लॉन्च किया जाता है। फिर, CloudEngine द्वारा भेजे गए क्लाइंट VMs को domU में लॉन्च किया जाता है, और उनका वजन एक मेगाबाइट रैम प्रति एक वजन इकाई के आधार पर सौंपा जाता है। इस प्रकार, यह पता चलता है कि जब वीआरटी होस्ट पूरी तरह से लोड होता है, तो डोमू-मशीनों का कुल वजन 32768 होता है। यानी, भले ही मेजबान को नेत्रगोलक में लोड किया जाता है, डोमे को पर्याप्त कंप्यूटिंग संसाधन मिलेंगे यदि उन्हें अचानक जरूरत हो, और मेजबान डोम-मशीनों के वजन के तहत "चोक" नहीं करेगा। ।



वास्तव में, dom0 लगभग हमेशा निष्क्रिय है, इसलिए हम यह मान सकते हैं कि CPU क्लाइंट क्लाइंट मशीनों के बीच dom0 पर कुछ मामूली नुकसान के साथ वितरित किया गया है। फ्रैंक कोहलर ने अपनी प्रस्तुति में दावा किया कि सामान्य मोड में बूट करने के बाद डोमे 0, सीपीयू के 0.5% तक "खा जाता है"।



इसके अलावा एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु: CloudEngine मशीनों को क्लाउड में रखता है ताकि उसके 50% तक संसाधन एक होस्ट पर कब्जा कर लें। यह काफी सरलता से प्राप्त किया जाता है: हम नियमित रूप से गारंटी देते हैं कि क्लाउड आरक्षित है, अर्थात, मेजबानों के 50% तक की बूंदें वीएम को अन्य मेजबानों के प्रवास की ओर ले जाना चाहिए और काम करना जारी रखना चाहिए, जिसका अर्थ है कि अधिकतम आधे क्लाउड पर कब्जा किया जा सकता है। और यह बदले में, इसका मतलब है कि आदर्श रूप से - प्रत्येक मेजबान पर, उपयोग किए गए संसाधनों का 50% से अधिक नहीं: यह वीएम की स्केलिंग की सुविधा देता है (स्केलिंग करते समय कम माइग्रेशन) और प्रत्येक मशीन पर जाने वाले सीपीयू के अनुपात को बढ़ाता है।

आगे क्या है

इस लेख में, मैंने इस बारे में बात की कि सीपीयू को क्लाउड में वीएम के बीच कैसे वितरित किया जाता है। निम्नलिखित में, मैं यह दिखाना चाहता हूं कि यह कैसे व्यवहार में काम करता है। अगले सप्ताह प्रदर्शन परीक्षणों की प्रतीक्षा करें :) यदि आप एक स्वतंत्र परीक्षण करना चाहते हैं - लिखें, हम इसके लिए मुफ्त में संसाधन प्रदान करेंगे।

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यदि आप एक्सपी में सीपीयू संसाधनों के आवंटन पर सामग्री को पढ़ने में रुचि रखते हैं - नीचे ऐसे स्रोत हैं जिनसे मैंने जानकारी का उपयोग किया था। यदि आपको अन्य रोचक लेख मिलते हैं, तो कृपया टिप्पणियों में इस बारे में लिखें।

• एक्सएन हाइपरविजर की वास्तुकला का एक सामान्य अवलोकन ;
• एक्सपी में सीपीयू वितरण प्रणाली के बारे में जानकारी ;
• क्रेडिट अनुसूचक के बारे में विस्तार से ;
• और ज़ेन में संसाधन आवंटन के बारे में अधिक ;
• XenServer द्वारा फ्रैंक कोहलर (Citrix) द्वारा वीडियो प्रस्तुति ;

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