Как выбрать лучший процессор для виртуализации

Выбор подходящего ЦП для виртуальной инфраструктуры зависит от многих факторов, включая наборы функций и характеристики оборудования. Правильная конфигурация ресурсов процессора также имеет решающее значение.

Выбор ЦП для виртуализации и его правильная настройка так же важны, как и выбор памяти, хранилища и сетевых ресурсов. Процессор, который не подходит для инфраструктуры или неправильно сконфигурирован, может негативно сказаться на трех других компонентах.

Производительность ВМ также во многом зависит от правильно настроенных ЦП, памяти, хранилища и сетевых ресурсов. Ресурсы процессора часто гиперпоточны и чрезмерно выделяются в пагубной степени. Однако, прежде чем вы сможете применить передовые методы настройки, чтобы избежать этого, вы должны сначала выбрать ЦП, который соответствует вашим потребностям.

Большая часть решения о том, какой ЦП выбрать , помимо стоимости, зависит от типов выполняемых рабочих нагрузок. Некоторые процессоры лучше подходят для оптимизации управления памятью, тогда как другие лучше поддерживают устройства ввода-вывода.

Что такое виртуализация ЦП?

Виртуализация ЦП — это процесс абстрагирования ресурсов физического процессора в одно или несколько логических представлений, которые можно применять к различным рабочим нагрузкам. ОС имеют прямой доступ к аппаратным ресурсам, но при виртуализации программное обеспечение, известное как гипервизор , абстрагирует эти ресурсы, чтобы ИТ-специалисты могли выделять и использовать их более эффективно.

Виртуальной машине можно назначить один или несколько виртуальных ЦП (вЦП) в зависимости от того, насколько интенсивно используется вычислительная нагрузка. Одни и те же базовые ресурсы процессора существуют независимо от того, используете ли вы физические или виртуальные машины; гипервизор абстрагирует каждый физический ЦП в один виртуальный ЦП, который можно легко назначить рабочим нагрузкам. Эти ресурсы легче назначать и перераспределять, когда они виртуализированы.

Ниже приведены некоторые соображения по выбору и настройке ЦП для виртуализации.

Сравните типы процессоров: AMD и Intel

Типы процессоров, например предлагаемые Intel и AMD , и их конкретное использование различаются аббревиатурами, которые представляют собой наборы команд и инструкций, разработанные для выполнения задач процессора, ориентированных на виртуализацию. Например, реализации Intel VT включают VT-x, VT-i, VT-d и VT-c, а AMD предлагает AMD-V и AMD-Vi.

Один из лучших подходов к выбору правильного ЦП для виртуализации заключается в определении конкретных функций, которые вы хотите реализовать в своей виртуальной среде. Выбор гипервизора и его поддержка определенных процессоров могут повлиять на выбор процессора для виртуализации.

Одной из функций, предоставляемых Intel и AMD, является изоляция пространства памяти с помощью битов запрета выполнения (NX) и отключения выполнения (XD) соответственно, что защищает виртуальные машины от вредоносных программ. Биты NX и XD гарантируют, что ЦП откажется выполнять код в защищенных областях.

Другими функциями ЦП, которые являются ключевыми для виртуализации, являются команды «Загрузить AH из флагов» (LAHF) и «Сохранить AH во флаги» (SAHF), а также расширения виртуализации. Команды LAHF и SAHF позволяют управлять содержимым регистров, а расширения виртуализации позволяют лучше использовать ресурсы. Выбор подходящего оборудования — это первый шаг к обеспечению максимальной производительности виртуальных рабочих нагрузок.

Отключите гиперпоточность для повышения производительности

Следующий шаг — убедиться, что вы правильно используете свой процессор. Определите, какие функции следует использовать, а какие могут привести к проблемам с производительностью в будущем. Гиперпоточность — это функция ЦП, которая организует и планирует потоки приложений, но это не всегда самый эффективный способ повысить производительность процессора. Гиперпоточность работает как второй конвейер для наборов инструкций, чтобы избежать потери ресурсов.

Проблема с этим подходом заключается в том, что само ядро ЦП имеет только один исполнительный механизм, поэтому может возникнуть конкуренция за ресурсы, что приведет к снижению производительности. Вместо использования гиперпоточности подумайте о том, чтобы заранее потратить деньги на большее количество ядер при покупке ЦП для виртуализации, если это возможно. Может оказаться более эффективным купить больше ядер ЦП и отключить гиперпоточность, чем распределять меньшее количество ядер между рабочими нагрузками с помощью гиперпоточности.

Даже если вы не испытываете проблем с производительностью из-за гиперпоточности, размещение нескольких ядер означает увеличение общей мощности ЦП для определения приоритетов и выполнения наборов инструкций.

Минимизируйте накладные расходы на виртуализацию с помощью SLAT

Одной из распространенных проблем виртуализации является количество накладных расходов, необходимых для непрерывного преобразования между физической и виртуальной памятью. Программный уровень создает накладные расходы, которые могут уменьшить ресурсы, доступные для виртуальных машин. Преобразование адресов второго уровня (SLAT) — функция процессора, которую Intel называет расширенными таблицами страниц, а AMD называет быстрой индексацией виртуализации или вложенными таблицами страниц — уменьшает эти накладные расходы, что повышает производительность виртуализации.

SLAT устраняет повторяющуюся работу, добавляя кеш для последних сопоставлений виртуальных и физических таблиц страниц, созданных гипервизором. Если информация о сопоставлении уже существует в кэше, эти ресурсы ЦП и памяти не нужны для преобразования. Уровень сэкономленных накладных расходов варьируется в зависимости от конкретной рабочей нагрузки. Кроме того, некоторые системы требуют, чтобы вы включили поддержку SLAT в BIOS , чтобы воспользоваться этой функцией.

Предоставление достаточного количества ресурсов vCPU для рабочих нагрузок виртуальных машин

Сложные рабочие нагрузки требуют творческого подхода к распределению ресурсов процессора и виртуализации ЦП. Каждое приложение — и его вычислительные требования — разные. Большинство виртуальных машин обычно работают с одним виртуальным ЦП, но для более трудоемких рабочих нагрузок, таких как базы данных или серверы электронной почты, может потребоваться до четырех виртуальных ЦП, а иногда и больше.

Для начала подготовьте столько виртуальных процессоров, сколько требуется для физических процессоров, которые диктует приложение. Если приложению требуется два физических ЦП, назначьте ему два виртуальных ЦП и отслеживайте производительность, чтобы узнать, не нужно ли больше. Кроме того, если рабочая нагрузка особенно требовательна, назначьте виртуальные ЦП с разными ядрами, чтобы сбалансировать нагрузку. Применение правил сходства и анти-соответствия может помочь определить, какие процессоры следует использовать на одной машине, а какие нет.

Просмотрите спецификации оборудования с учетом целей

При выборе физического сервера для виртуализации учитывайте ЦП, память, хранилище и сетевой ввод-вывод. Все эти четыре элемента являются ключевыми для консолидации серверов . Что касается характеристик процессора, оцените количество ядер, размер внутреннего кэша и тактовую частоту.

Определите, чего вы хотите достичь с помощью виртуальной инфраструктуры и типов рабочих нагрузок, которые вы выполняете, при выборе ЦП для виртуализации. Если главной целью является сокращение занимаемой площади, используйте большее количество ядер на более высоких тактовых частотах . Однако, если производительность рабочей нагрузки является более серьезной проблемой, более высокие тактовые частоты и меньшее количество ядер могут иметь больше смысла.

Больше памяти и больше места для хранения также помогают при консолидации серверов, но размер памяти и хранилища соответствует вашим потребностям, чтобы предотвратить бесполезную трату физических ресурсов. Наконец, убедитесь, что у вас достаточно пропускной способности сети для размещения ваших виртуальных рабочих нагрузок.