Virtualizacija yra puikus būdas išnaudoti serverio išteklius, nes dažnai nemaža dalis tarnybinės stoties išteklių lieka nepanaudota, o kompiuteris vis viena eikvoja elektros energiją ir užima vietą. Žinoma, į vieną tarnybinę stotį galima įdiegti keletą servisų, tačiau ne visuomet tai yra paranku.
Pasitelkus virtualizaciją, iš vienos fizinės mašinos galima nesunkiai padaryti 2, 3 ar net daugiau sistemų, tinkle matomų, kaip savarankiški serveriai. O su įvertinus apkrovą ir itinkamai bei tinkamai paskirsčius išteklius - tarnybinių stočių teikiamų paslaugų spartos sumažėjimas nebus pastebimas. Apie tai, kaip įdiegti ir suderinti virtualizacijos programinę įrangą - galima rasti XEN, KVM, „Virtual Box“ ar „VMWare Server“ autorių tinklalapiuose ir daugelyje kitų Wiki ar tinklaraščių puslapiuose. Bet yra vienas niuansas, apie kurį šiuose vadovuose paprastai užsimenama tik keletu žodžių ir neatkreipus dėmesio į tai, kur bus saugomos virtualios mašinos - pirmieji virtualizacijos įspūdžiai gali būti labai ne kokie.
Nors straipsnyje bus rašoma apie XEN virtualizacijos sistemą Linux terpėje, tačiau tie patys principai galioja ir diegiant virtualius kompiuterius kitose OS.
Disko posistemio veiklos diagnostika
Kuriant virtualius kompiuterius, jų virtualūs diskiniai kaupikliai vienokiu ar kitokiu būdu turi būti įrašyti į realias fizinės mašinos laikmenas. Beveik visuose virtualių sistemų diegimo vadovuose (išskyrus, nebent, į „Enterprise“ lygio sistemas orientuotų programų) nurodoma galimybė sukurti virtualių diskinių kaupiklių konteinerius paprastuose failuose ar jų grupėje. Tai yra pats paprasčiausias būdas - tiesiog sukuriamas diskinio kaupiklio atvaizdo failas, kuriame virtualios mašinos procesas sukuria diskinio kaupiklio turinį. Ir dažniausiai pats prasčiausias.
Deja, tokia konfigūracija dažnai yra tinkama nebent principinei virtualizavimo galimybei patikrinti, bet jokiu būdu ne sistemos darbui ar, tuo labiau, virtualaus serverio našumui įvertinti! Problema ta, jog kuriant virtualų diskinį kaupiklį faile, susidaro failų sistemų „sumuštinis“. Virtuali mašina tvarko savo failų sistemą ir rašo failų duomenis į failų sistemą virtualaus kaupiklio skirsnyje, registruodama failų sistemos operacijas savame žurnale. Savo ruožtu fizinė mašina perima šias rašymo operacijas ir jas vėl pakartoja fizinės mašinos failų sistemoje ir atžymi operacijas failų sistemos operacijų žurnale. Grubiai, vienam virtualios mašinos duomenų bloko rašymui reikės 9 įvesties/išvesties operacijų fizinėje mašinoje, kurios papildomai apkraus procesorių. To pasėkoje procesorius užuot apdorojęs duomenis, tiesiog laukia, kol jie bus įrašyti ar nuskaityti iš kaupiklio.
Ypač tai pastebima, jei virtualus serveris atlieka daug mažų failinių operacijų, atlikdamas daug pakeitimų dideliuose failuose. Nors bendras rašomų skaitomų duomenų srautas nebus didelis (0.5-2 MBps), tačiau Linux sistema bus labai užsiėmusi, tvarka failinės sistemos įvykių žurnalą. Kažkiek gali padėti žaidimas su failų sistemos prijungimo parametrais, tokiais kaip noatime ar data=writeback, bet didelio pagerėjimo nebus.
Tokią situaciją galima nesunkiai atpažinti: sistema iš pažiūros lyg ir nėra apkrauta ir komandos įvykdomos sparčiai, tačiau reikia ilgokai palaukti, kol komanda bus pradėta vykdyti. Gerokai sulėtėja net ir nedidelių failų atvėrimas ar katalogo turinio parodymas. Serverio būklę tiksliai galima įvertinti pasitelkus iostat ir sar (sysstat paketo dalis) programas.
Komanda iostat 3 10, kas 3 sekundes parodys įvesties išvesties operacijų skaičių kiekvienam blokiniam įrenginiui ir bendrus sistemos apkrovos rodiklius. Jei kompiuteris atlieka daug įvesties ir išvesties operacijų parametras iowait bus gerokai didesnis už 0. Taip yra todėl, kad įvesties ir išvesties operacijos vykdomos labai ilgai, palyginus su kitomis instrukcijomis. Procesorius tiesiog laukia, kol duomenys bus įrašyti ar nuskaityti.
vm-serv:~# iostat 3 10
Linux 2.6.26-2-xen-amd64 (vm-serv) 2010.05.05 _x86_64_ (1 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0,02 0,00 0,04 42,55 1,06 56,32
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 14,81 99,58 378,45 271387618 1031415098
sdb 0,09 3,31 10,65 9021638 29026500
dm-0 0,22 2,51 1,55 6841834 4223704
dm-1 0,00 0,00 0,00 2298 2536
dm-2 0,00 0,00 0,00 3672 2768
dm-3 36,88 91,10 286,31 248275050 780294952
dm-4 0,01 0,27 0,51 746794 1394200
dm-5 0,10 0,13 5,29 343488 14419374
dm-6 2,31 5,31 84,79 14475468 231076968
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0,33 0,00 0,00 0,00 1,98 97,69
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 7,59 29,04 89,77 88 272
sdb 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-0 0,00 0,00 0,00 0 0
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0,00 0,00 0,00 0,33 0,00 99,67
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 9,30 5,32 441,20 16 1328
sdb 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-0 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-1 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-2 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-3 31,89 0,00 255,15 0 768
dm-4 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-5 0,00 0,00 0,00 0 0
dm-6 3,99 5,32 186,05 16 560
Jei iostat renka tik įvesties ir išvesties operacinjų statistiką, tai sar gali pateikti tiek realaus laiko duomenis (nurodant sekundes ir kiek matavimų atlikti), tiek ataskaitų rinkmenose sukauptus duomenis, naudingus įvertinti sistemos darbo pokyčius. Komanda sar -u parodo per dieną surinktus kompiuterio CPU apkrovos rodiklius.
vm-serv:~# sar -u
Linux 2.6.26-2-xen-amd64 (vm-serv) 2010.05.05 _x86_64_ (1 CPU)
00:00:01 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
00:05:01 all 0,02 0,00 0,03 0,01 0,22 99,72
00:15:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,18 99,77
00:25:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,26 99,69
00:35:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,16 99,79
00:45:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,14 99,80
00:55:01 all 0,01 0,00 0,01 0,02 0,17 99,78
01:05:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,23 99,72
01:15:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,18 99,77
...
05:05:01 all 0,01 0,00 0,02 0,02 0,18 99,77
05:15:01 all 0,01 0,00 0,02 0,01 0,18 99,78
05:25:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,21 99,75
05:35:01 all 0,01 0,00 0,02 0,02 0,21 99,74
05:45:02 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,21 99,73
05:55:01 all 0,02 0,00 0,02 0,01 0,21 99,75
06:05:01 all 0,01 0,00 0,02 0,01 0,18 99,77
...
...
19:45:01 all 0,01 0,00 0,02 0,01 0,15 99,80
19:55:01 all 0,02 0,00 0,01 0,01 0,22 99,73
20:05:01 all 1,02 0,00 0,66 10,13 1,32 86,88
20:15:01 all 3,70 0,00 1,00 12,92 4,11 78,26
20:25:01 all 0,37 0,00 0,19 0,02 0,61 98,81
20:35:01 all 0,04 0,00 0,03 0,01 0,74 99,19
20:45:01 all 0,02 0,00 0,03 0,02 0,58 99,36
20:55:01 all 0,01 0,00 0,02 0,02 0,24 99,71
21:05:01 all 0,12 0,00 0,04 0,07 0,39 99,38
21:15:01 all 0,02 0,00 0,02 0,02 0,29 99,64
Average: all 0,06 0,00 0,03 0,21 0,26 99,44
vm-serv:~#
Nurodžius parametrą -f galima pasiimti seniau sukauptus duomenis iš paskutinių 30 dienų archyvo:
vm-serv:~# sar -u -f /var/log/sysstat/sa01
Linux 2.6.26-2-xen-amd64 (vm-serv) 2010.05.01 _x86_64_ (1 CPU)
00:00:01 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
00:05:01 all 1,73 0,00 0,48 78,06 1,71 18,03
00:15:01 all 2,04 0,00 1,78 15,27 0,72 80,20
00:25:01 all 3,26 0,00 1,97 21,06 0,60 73,12
00:35:01 all 2,39 0,00 3,10 29,96 0,84 63,71
00:45:01 all 0,03 0,00 0,09 42,30 3,35 54,22
00:55:01 all 0,01 0,00 0,04 30,95 1,82 67,17
01:05:01 all 0,02 0,00 0,07 46,05 0,33 53,54
01:15:01 all 0,03 0,00 0,05 61,50 0,24 38,18
...
05:05:01 all 0,01 0,00 0,03 50,09 1,17 48,70
05:15:01 all 0,01 0,00 0,04 60,37 1,34 38,25
05:25:01 all 0,01 0,00 0,04 51,09 1,16 47,71
05:35:01 all 0,01 0,00 0,03 44,97 0,95 54,04
...
21:15:01 all 0,02 0,00 0,23 78,62 0,80 20,33
21:25:01 all 0,01 0,00 0,07 98,75 0,74 0,43
21:25:01 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
21:35:01 all 0,02 0,00 0,10 83,22 0,62 16,04
21:45:01 all 0,01 0,00 0,09 68,67 0,64 30,59
21:55:01 all 0,01 0,00 0,09 79,92 0,47 19,51
22:05:01 all 0,01 0,00 0,09 93,31 0,72 5,87
22:15:01 all 0,01 0,00 0,03 96,77 0,82 2,36
22:25:01 all 0,01 0,00 0,04 98,55 1,22 0,18
22:35:01 all 0,01 0,00 0,03 95,33 0,79 3,84
22:45:01 all 0,02 0,00 0,06 98,74 1,18 0,00
22:55:01 all 0,02 0,00 0,07 56,43 2,23 41,26
23:05:01 all 0,01 0,00 0,04 51,37 2,14 46,44
23:15:01 all 0,01 0,00 0,05 57,03 2,41 40,50
23:25:01 all 0,02 0,00 0,04 68,07 2,48 29,39
23:35:01 all 0,01 0,00 0,05 69,98 2,35 27,61
23:45:01 all 0,02 0,00 0,04 73,77 2,42 23,75
23:55:01 all 0,02 0,00 0,03 65,78 2,65 31,52
23:59:01 all 0,03 0,00 0,05 89,52 1,94 8,46
00:00:01 all 0,02 0,00 0,05 15,15 0,98 83,80
Average: all 0,07 0,00 0,09 57,77 1,44 40,64
Pavyzdžiuose matomas akivaizdus skirtumas tarp to, kiek procentų laiko procesorius praleisdavo laukdamas diskinių operacijų mėnesio pirmą dieną, kol virtualios mašinos buvo saugomos failiniuose konteineriuose ir kiek jam tenka lūkuriuoti dabar. Atsisakius failinių konteinerių tiek virtuali mašina, tiek fizinė sistema tiesiog atsigavo ir komandų vykdymo ar katalogo turinio nebereikėjo laukti po 10 sekundžių.