06-12-2024, 21:06
Was ist NUMA in Hyper-V?
NUMA steht für Non-Uniform Memory Access (nicht uniformer Speicherzugriff) und ist ein Speicherkonzept, das in Mehrprozessorsystemen zu finden ist. Es wird besonders wichtig, wenn Sie mit virtuellen Maschinen in Hyper-V, der Virtualisierungsplattform von Microsoft, arbeiten. Um NUMA in diesem Zusammenhang zu verstehen, müssen Sie zuerst verstehen, wie der Speicher in servertauglicher Hardware verwaltet wird. In traditionellen Systemen teilen sich alle Prozessoren einen einzelnen Poolspeicher. In fortschrittlicheren Systemen mit mehreren Prozessoren können sich die Zugriffsgeschwindigkeiten auf den Speicher je nach Standort des Prozessors in Bezug auf den Speicher unterscheiden. Hier kommt NUMA ins Spiel.
In einem NUMA-System hat jeder Prozessor (oder eine Gruppe von Prozessoren) seinen eigenen lokalen Speicher. Diese Prozessoren können jedoch auch auf Speicher zugreifen, der physisch an andere Prozessoren angeschlossen ist, aber die Zugriffszeit wird länger sein. Deshalb wird es als "nicht uniformer" Speicherzugriff bezeichnet – die Geschwindigkeiten sind im gesamten System nicht gleich. Wenn Sie virtuelle Maschinen ausführen, kann das Verständnis, wie NUMA die Leistung beeinflusst, entscheidend sein.
NUMA und die virtuellen Maschinen von Hyper-V
Wenn Sie virtuelle Maschinen in Hyper-V erstellen und ausführen, sind sie grundsätzlich darauf ausgelegt, die zugrunde liegenden physikalischen Hardware-Ressourcen zu nutzen. Hyper-V muss daher die zugrunde liegende NUMA-Architektur bei der Zuweisung virtueller CPUs und Speicher berücksichtigen. Wenn Hyper-V NUMA nicht ordnungsgemäß berücksichtigt, könnte es virtuelle Maschinen so platzieren, dass die Leistung aufgrund ineffizienter Speicherzugriffsmuster beeinträchtigt wird. NUMA hilft, die Leistung dieser virtuellen Maschinen zu optimieren, indem sichergestellt wird, dass jeder virtuelle Prozessor (vCPU) mit Speicher gekoppelt ist, der lokal zur physischen CPU ist, auf der er läuft.
Die Beziehung zwischen virtuellen Prozessoren und physikalischem Speicher wird hier entscheidend. Angenommen, Sie haben ein Mehrsockelsystem. In diesem System hat jeder Sockel seine eigene Speicherregion. Wenn Hyper-V die NUMA-Grenzen nicht respektiert, könnte eine virtuelle Maschine ihre vCPU auf einem Prozessor ausführen, während sie auf den Speicher eines völlig anderen Prozessors zugreift. Das bedeutet, dass sie möglicherweise über das System hinweg auf die Daten zugreifen muss, was zu einer langsameren Leistung führt. Hyper-V versucht, NUMA-bewusst zu sein, aber Sie müssen sicherstellen, dass das System korrekt konfiguriert ist, um die Vorteile zu maximieren.
Wie Hyper-V NUMA für virtuelle Maschinen konfiguriert
Hyper-V versucht typischerweise sicherzustellen, dass virtuelle Maschinen so geplant werden, dass sie mit den physischen NUMA-Knoten übereinstimmen. Jeder NUMA-Knoten besteht aus einer CPU (oder einer Gruppe von CPUs) und dem zugehörigen Speicher. Wenn Sie eine VM erstellen, versucht Hyper-V sicherzustellen, dass die virtuellen CPUs und der Speicher auf die effizienteste Weise zugewiesen werden, basierend auf dem NUMA-Layout des Host-Systems.
Wenn Sie die Hardwarekonfiguration Ihrer VM betrachten, hat Hyper-V eine Funktion, bei der es die vCPUs auf physische Prozessoren und Speicher auf eine Weise zuordnet, die im Hinblick auf das NUMA-Layout am sinnvollsten ist. Wenn Ihr physischer Server mehrere NUMA-Knoten hat, versucht Hyper-V, die virtuellen Prozessoren der VM im selben NUMA-Knoten wie den verwendeten Speicher zu platzieren. Dies reduziert die Latenz und hilft, sicherzustellen, dass die virtuelle Maschine optimal funktioniert. Allerdings ist dies nicht immer perfekt. Manchmal können NUMA-Konfigurationen aufgrund der Konfiguration des Host-Systems oder der Art und Weise, wie die virtuelle Maschine erstellt wird, falsch ausgerichtet sein, was zu suboptimaler Leistung führt.
Ein wichtiger Punkt ist, dass Hyper-V die Hardware nicht nur passiv NUMA verwalten lässt. Es gibt Ihnen Werkzeuge an die Hand, um die NUMA-Ausrichtung zu konfigurieren und zu überwachen. Wenn Sie spezifische Leistungsanforderungen für eine virtuelle Maschine haben, können Sie Einstellungen anpassen, um sicherzustellen, dass NUMA korrekt respektiert wird. Zum Beispiel können Sie manuell mehr als einen NUMA-Knoten einer virtuellen Maschine zuweisen, wenn Sie ihre Ressourcen gleichmäßiger verteilen möchten, aber das kann knifflig sein, wenn es nicht sorgfältig durchgeführt wird.
NUMA-bewusste vs. NUMA-unbewusste VMs
Das Konzept der NUMA-bewussten und NUMA-unbewussten virtuellen Maschinen ist wichtig, wenn man über NUMA und Hyper-V spricht. Wenn eine virtuelle Maschine NUMA-bewusst ist, hat sie Kenntnis von der NUMA-Topologie der zugrunde liegenden Hardware. Sie kann intelligente Entscheidungen darüber treffen, wo sie ihre virtuellen CPUs platziert und wie sie effizient auf den Speicher zugreift. Die meisten modernen Anwendungen und Betriebssysteme sind NUMA-bewusst, und Hyper-V arbeitet mit diesen zusammen, um sicherzustellen, dass die VMs so effizient wie möglich ausgeführt werden.
Andererseits, wenn eine virtuelle Maschine NUMA-unbewusst ist, hat sie keine Kenntnis von der physischen NUMA-Topologie. Sie behandelt den Speicher- und Prozessorzugriff so, als ob es sich um ein traditionelles, einheitliches System handeln würde. In diesem Fall muss Hyper-V härter arbeiten, um sicherzustellen, dass die virtuellen CPUs und der Speicher der VM ordnungsgemäß zugewiesen werden. Möglicherweise kann es die Dinge nicht immer optimal optimieren, was potenziell zu Leistungsproblemen führen kann.
Wenn Sie Anwendungen in Ihrer VM haben, die NUMA-unbewusst sind, könnten Sie Leistungsrückgänge feststellen, insbesondere wenn die VM über mehrere NUMA-Knoten verteilt ist. Das ist ein weiterer Grund, warum es so wichtig ist, sicherzustellen, dass die NUMA-Konfiguration Ihrer virtuellen Maschine ordnungsgemäß eingerichtet ist und dass die darauf laufenden Workloads nach Möglichkeit NUMA-bewusst sind.
NUMA-Balancing in Hyper-V
Hyper-V verfügt über eine Funktion namens NUMA-Balancing, die automatisch die Platzierung der virtuellen CPUs und des Speichers innerhalb der NUMA-Knoten basierend auf der aktuellen Arbeitslast anpasst. Wenn eine virtuelle Maschine läuft, kann sich die Speicherauslastung ändern. NUMA-Balancing stellt sicher, dass, während die Arbeitslast wächst, der Speicher und die virtuellen CPUs der VM so nah wie möglich aneinander in der physikalischen Hardware bleiben. Diese dynamische Anpassung hilft, Situationen zu vermeiden, in denen Speicher und CPUs zu weit voneinander entfernt sind, was die Latenz erhöhen und die Leistung beeinträchtigen würde.
Was NUMA-Balancing interessant macht, ist, dass es nicht statisch ist. Es reagiert auf den Zustand des Systems und passt die Ressourcen dynamisch nach Bedarf an. Wenn zum Beispiel ein NUMA-Knoten zu beschäftigt wird, könnte Hyper-V entscheiden, einige virtuelle Prozessoren auf einen weniger belasteten NUMA-Knoten zu verschieben, um die Belastung gleichmäßiger zu verteilen. Dies kann helfen, Leistungseinbußen zu vermeiden, wenn das System stark belastet wird.
Der Hauptvorteil des NUMA-Balancing besteht darin, dass es dazu beiträgt, dass Ihre virtuellen Maschinen ohne manuelle Eingriffe mit optimaler Leistung weiterlaufen. Natürlich können Sie, wenn Sie eine granularere Kontrolle benötigen, das NUMA-Balancing deaktivieren oder die NUMA-Einstellungen manuell konfigurieren. Aber meistens ist es am besten, Hyper-V dies automatisch erledigen zu lassen.
Fehlerbehebung bei NUMA-Problemen in Hyper-V
Wenn Sie Leistungsprobleme in einer Hyper-V-Umgebung haben und vermuten, dass NUMA ein Faktor sein könnte, gibt es einige Dinge zu überprüfen. Überprüfen Sie zunächst, ob Ihre virtuellen Maschinen ordnungsgemäß mit den NUMA-Knoten ausgerichtet sind. Sie können PowerShell oder den Hyper-V-Manager verwenden, um die NUMA-Konfiguration einer VM zu überprüfen. Dies sagt Ihnen, wie viele NUMA-Knoten die VM verwendet und ob sie korrekt ausgerichtet sind.
Wenn eine VM sich über mehrere NUMA-Knoten erstreckt, ist es wichtig herauszufinden, ob dies beabsichtigt ist oder ob es Leistungsprobleme verursacht. Eine gute Faustregel ist, zu vermeiden, dass eine VM mehr NUMA-Knoten zugewiesen wird, als sie benötigt. Wenn die VM bereits über mehrere NUMA-Knoten verteilt ist, sollten Sie in Erwägung ziehen, die Anzahl der virtuellen CPUs zu reduzieren oder die Speicherauslastung anzupassen, um das NUMA-Layout effizienter zu gestalten.
Manchmal können Probleme auch vom Host-System selbst ausgehen. Wenn der physische Server falsch konfiguriert ist oder zu viele VMs ausführt, kann dies NUMA-bezogene Probleme verursachen. In diesen Fällen müssen Sie möglicherweise die Gesamtkonfiguration des Systems anpassen, sei es durch Hardware-Upgrades oder die Optimierung der Anzahl der VMs, die auf dem Server ausgeführt werden.
Hyper-V bietet auch Diagnosetools, um Ihnen zu helfen, die Ursachen von NUMA-Problemen zu identifizieren. Ein solches Tool ist der Leistungsmonitor, mit dem Sie CPU- und Speichernutzung über die NUMA-Knoten hinweg verfolgen können. Wenn Sie feststellen, dass ein NUMA-Knoten überlastet wird, während andere unterausgelastet sind, könnte dies ein Hinweis darauf sein, dass die NUMA-Konfiguration Ihrer VM nicht stimmt.
Wenn alles andere fehlschlägt, kann die Überprüfung der Protokolle und Leistungszähler helfen, festzustellen, ob ein NUMA-Ungleichgewicht die langsamen Reaktionen verursacht. Wenn Sie Ihre Hyper-V-Konfiguration im Auge behalten und sicherstellen, dass NUMA ordnungsgemäß konfiguriert ist, können die meisten Probleme verhindert werden, bevor sie die Leistung beeinträchtigen.
Ich hoffe, mein Beitrag war nützlich. Sind Sie neu in Hyper-V und haben Sie eine gute Backup-Lösung für Hyper-V? Sehen Sie sich meinen anderen Beitrag an.
NUMA steht für Non-Uniform Memory Access (nicht uniformer Speicherzugriff) und ist ein Speicherkonzept, das in Mehrprozessorsystemen zu finden ist. Es wird besonders wichtig, wenn Sie mit virtuellen Maschinen in Hyper-V, der Virtualisierungsplattform von Microsoft, arbeiten. Um NUMA in diesem Zusammenhang zu verstehen, müssen Sie zuerst verstehen, wie der Speicher in servertauglicher Hardware verwaltet wird. In traditionellen Systemen teilen sich alle Prozessoren einen einzelnen Poolspeicher. In fortschrittlicheren Systemen mit mehreren Prozessoren können sich die Zugriffsgeschwindigkeiten auf den Speicher je nach Standort des Prozessors in Bezug auf den Speicher unterscheiden. Hier kommt NUMA ins Spiel.
In einem NUMA-System hat jeder Prozessor (oder eine Gruppe von Prozessoren) seinen eigenen lokalen Speicher. Diese Prozessoren können jedoch auch auf Speicher zugreifen, der physisch an andere Prozessoren angeschlossen ist, aber die Zugriffszeit wird länger sein. Deshalb wird es als "nicht uniformer" Speicherzugriff bezeichnet – die Geschwindigkeiten sind im gesamten System nicht gleich. Wenn Sie virtuelle Maschinen ausführen, kann das Verständnis, wie NUMA die Leistung beeinflusst, entscheidend sein.
NUMA und die virtuellen Maschinen von Hyper-V
Wenn Sie virtuelle Maschinen in Hyper-V erstellen und ausführen, sind sie grundsätzlich darauf ausgelegt, die zugrunde liegenden physikalischen Hardware-Ressourcen zu nutzen. Hyper-V muss daher die zugrunde liegende NUMA-Architektur bei der Zuweisung virtueller CPUs und Speicher berücksichtigen. Wenn Hyper-V NUMA nicht ordnungsgemäß berücksichtigt, könnte es virtuelle Maschinen so platzieren, dass die Leistung aufgrund ineffizienter Speicherzugriffsmuster beeinträchtigt wird. NUMA hilft, die Leistung dieser virtuellen Maschinen zu optimieren, indem sichergestellt wird, dass jeder virtuelle Prozessor (vCPU) mit Speicher gekoppelt ist, der lokal zur physischen CPU ist, auf der er läuft.
Die Beziehung zwischen virtuellen Prozessoren und physikalischem Speicher wird hier entscheidend. Angenommen, Sie haben ein Mehrsockelsystem. In diesem System hat jeder Sockel seine eigene Speicherregion. Wenn Hyper-V die NUMA-Grenzen nicht respektiert, könnte eine virtuelle Maschine ihre vCPU auf einem Prozessor ausführen, während sie auf den Speicher eines völlig anderen Prozessors zugreift. Das bedeutet, dass sie möglicherweise über das System hinweg auf die Daten zugreifen muss, was zu einer langsameren Leistung führt. Hyper-V versucht, NUMA-bewusst zu sein, aber Sie müssen sicherstellen, dass das System korrekt konfiguriert ist, um die Vorteile zu maximieren.
Wie Hyper-V NUMA für virtuelle Maschinen konfiguriert
Hyper-V versucht typischerweise sicherzustellen, dass virtuelle Maschinen so geplant werden, dass sie mit den physischen NUMA-Knoten übereinstimmen. Jeder NUMA-Knoten besteht aus einer CPU (oder einer Gruppe von CPUs) und dem zugehörigen Speicher. Wenn Sie eine VM erstellen, versucht Hyper-V sicherzustellen, dass die virtuellen CPUs und der Speicher auf die effizienteste Weise zugewiesen werden, basierend auf dem NUMA-Layout des Host-Systems.
Wenn Sie die Hardwarekonfiguration Ihrer VM betrachten, hat Hyper-V eine Funktion, bei der es die vCPUs auf physische Prozessoren und Speicher auf eine Weise zuordnet, die im Hinblick auf das NUMA-Layout am sinnvollsten ist. Wenn Ihr physischer Server mehrere NUMA-Knoten hat, versucht Hyper-V, die virtuellen Prozessoren der VM im selben NUMA-Knoten wie den verwendeten Speicher zu platzieren. Dies reduziert die Latenz und hilft, sicherzustellen, dass die virtuelle Maschine optimal funktioniert. Allerdings ist dies nicht immer perfekt. Manchmal können NUMA-Konfigurationen aufgrund der Konfiguration des Host-Systems oder der Art und Weise, wie die virtuelle Maschine erstellt wird, falsch ausgerichtet sein, was zu suboptimaler Leistung führt.
Ein wichtiger Punkt ist, dass Hyper-V die Hardware nicht nur passiv NUMA verwalten lässt. Es gibt Ihnen Werkzeuge an die Hand, um die NUMA-Ausrichtung zu konfigurieren und zu überwachen. Wenn Sie spezifische Leistungsanforderungen für eine virtuelle Maschine haben, können Sie Einstellungen anpassen, um sicherzustellen, dass NUMA korrekt respektiert wird. Zum Beispiel können Sie manuell mehr als einen NUMA-Knoten einer virtuellen Maschine zuweisen, wenn Sie ihre Ressourcen gleichmäßiger verteilen möchten, aber das kann knifflig sein, wenn es nicht sorgfältig durchgeführt wird.
NUMA-bewusste vs. NUMA-unbewusste VMs
Das Konzept der NUMA-bewussten und NUMA-unbewussten virtuellen Maschinen ist wichtig, wenn man über NUMA und Hyper-V spricht. Wenn eine virtuelle Maschine NUMA-bewusst ist, hat sie Kenntnis von der NUMA-Topologie der zugrunde liegenden Hardware. Sie kann intelligente Entscheidungen darüber treffen, wo sie ihre virtuellen CPUs platziert und wie sie effizient auf den Speicher zugreift. Die meisten modernen Anwendungen und Betriebssysteme sind NUMA-bewusst, und Hyper-V arbeitet mit diesen zusammen, um sicherzustellen, dass die VMs so effizient wie möglich ausgeführt werden.
Andererseits, wenn eine virtuelle Maschine NUMA-unbewusst ist, hat sie keine Kenntnis von der physischen NUMA-Topologie. Sie behandelt den Speicher- und Prozessorzugriff so, als ob es sich um ein traditionelles, einheitliches System handeln würde. In diesem Fall muss Hyper-V härter arbeiten, um sicherzustellen, dass die virtuellen CPUs und der Speicher der VM ordnungsgemäß zugewiesen werden. Möglicherweise kann es die Dinge nicht immer optimal optimieren, was potenziell zu Leistungsproblemen führen kann.
Wenn Sie Anwendungen in Ihrer VM haben, die NUMA-unbewusst sind, könnten Sie Leistungsrückgänge feststellen, insbesondere wenn die VM über mehrere NUMA-Knoten verteilt ist. Das ist ein weiterer Grund, warum es so wichtig ist, sicherzustellen, dass die NUMA-Konfiguration Ihrer virtuellen Maschine ordnungsgemäß eingerichtet ist und dass die darauf laufenden Workloads nach Möglichkeit NUMA-bewusst sind.
NUMA-Balancing in Hyper-V
Hyper-V verfügt über eine Funktion namens NUMA-Balancing, die automatisch die Platzierung der virtuellen CPUs und des Speichers innerhalb der NUMA-Knoten basierend auf der aktuellen Arbeitslast anpasst. Wenn eine virtuelle Maschine läuft, kann sich die Speicherauslastung ändern. NUMA-Balancing stellt sicher, dass, während die Arbeitslast wächst, der Speicher und die virtuellen CPUs der VM so nah wie möglich aneinander in der physikalischen Hardware bleiben. Diese dynamische Anpassung hilft, Situationen zu vermeiden, in denen Speicher und CPUs zu weit voneinander entfernt sind, was die Latenz erhöhen und die Leistung beeinträchtigen würde.
Was NUMA-Balancing interessant macht, ist, dass es nicht statisch ist. Es reagiert auf den Zustand des Systems und passt die Ressourcen dynamisch nach Bedarf an. Wenn zum Beispiel ein NUMA-Knoten zu beschäftigt wird, könnte Hyper-V entscheiden, einige virtuelle Prozessoren auf einen weniger belasteten NUMA-Knoten zu verschieben, um die Belastung gleichmäßiger zu verteilen. Dies kann helfen, Leistungseinbußen zu vermeiden, wenn das System stark belastet wird.
Der Hauptvorteil des NUMA-Balancing besteht darin, dass es dazu beiträgt, dass Ihre virtuellen Maschinen ohne manuelle Eingriffe mit optimaler Leistung weiterlaufen. Natürlich können Sie, wenn Sie eine granularere Kontrolle benötigen, das NUMA-Balancing deaktivieren oder die NUMA-Einstellungen manuell konfigurieren. Aber meistens ist es am besten, Hyper-V dies automatisch erledigen zu lassen.
Fehlerbehebung bei NUMA-Problemen in Hyper-V
Wenn Sie Leistungsprobleme in einer Hyper-V-Umgebung haben und vermuten, dass NUMA ein Faktor sein könnte, gibt es einige Dinge zu überprüfen. Überprüfen Sie zunächst, ob Ihre virtuellen Maschinen ordnungsgemäß mit den NUMA-Knoten ausgerichtet sind. Sie können PowerShell oder den Hyper-V-Manager verwenden, um die NUMA-Konfiguration einer VM zu überprüfen. Dies sagt Ihnen, wie viele NUMA-Knoten die VM verwendet und ob sie korrekt ausgerichtet sind.
Wenn eine VM sich über mehrere NUMA-Knoten erstreckt, ist es wichtig herauszufinden, ob dies beabsichtigt ist oder ob es Leistungsprobleme verursacht. Eine gute Faustregel ist, zu vermeiden, dass eine VM mehr NUMA-Knoten zugewiesen wird, als sie benötigt. Wenn die VM bereits über mehrere NUMA-Knoten verteilt ist, sollten Sie in Erwägung ziehen, die Anzahl der virtuellen CPUs zu reduzieren oder die Speicherauslastung anzupassen, um das NUMA-Layout effizienter zu gestalten.
Manchmal können Probleme auch vom Host-System selbst ausgehen. Wenn der physische Server falsch konfiguriert ist oder zu viele VMs ausführt, kann dies NUMA-bezogene Probleme verursachen. In diesen Fällen müssen Sie möglicherweise die Gesamtkonfiguration des Systems anpassen, sei es durch Hardware-Upgrades oder die Optimierung der Anzahl der VMs, die auf dem Server ausgeführt werden.
Hyper-V bietet auch Diagnosetools, um Ihnen zu helfen, die Ursachen von NUMA-Problemen zu identifizieren. Ein solches Tool ist der Leistungsmonitor, mit dem Sie CPU- und Speichernutzung über die NUMA-Knoten hinweg verfolgen können. Wenn Sie feststellen, dass ein NUMA-Knoten überlastet wird, während andere unterausgelastet sind, könnte dies ein Hinweis darauf sein, dass die NUMA-Konfiguration Ihrer VM nicht stimmt.
Wenn alles andere fehlschlägt, kann die Überprüfung der Protokolle und Leistungszähler helfen, festzustellen, ob ein NUMA-Ungleichgewicht die langsamen Reaktionen verursacht. Wenn Sie Ihre Hyper-V-Konfiguration im Auge behalten und sicherstellen, dass NUMA ordnungsgemäß konfiguriert ist, können die meisten Probleme verhindert werden, bevor sie die Leistung beeinträchtigen.
Ich hoffe, mein Beitrag war nützlich. Sind Sie neu in Hyper-V und haben Sie eine gute Backup-Lösung für Hyper-V? Sehen Sie sich meinen anderen Beitrag an.
