17.6. 仮想マシンの CPU パフォーマンスの最適化

手順

1. オプション: 選択した仮想マシンで仮想 CPU の現在の状態を表示します。たとえば、仮想マシン testguest 上の仮想 CPU の数を表示するには、次のコマンドを実行します。

   # virsh vcpucount testguest
   maximum      config         4
   maximum      live           2
   current      config         2
   current      live           1

   この出力は、testguest が現在 1 つの仮想 CPU を使用しており、仮想マシンのパフォーマンスを向上させるために、さらに 1 つの仮想 CPU をホットプラグできることを示しています。ただし、再起動後は、testguest が使用する仮想 CPU の数が 2 に変わり、さらに 2 つの仮想 CPU をホットプラグできるようになります。

2. 仮想マシンに接続できる仮想 CPU の最大数を調整します。この最大数は仮想マシンの次回の起動時に有効になります。

   たとえば、仮想マシン testguest の vCPU の最大数を 8 に増やすには、次のコマンドを実行します。

   # virsh setvcpus testguest 8 --maximum --config

   最大値は、CPU トポロジー、ホストハードウェア、ハイパーバイザー、およびその他の要素によって制限される可能性があることに注意してください。

3. 仮想マシンに接続されている仮想 CPU の現在の数を、前のステップで設定した最大値に変更します。以下に例を示します。

   • 実行中の testguest 仮想マシンに接続されている仮想 CPU の数を 4 に増やすには、次のコマンドを実行します。

     # virsh setvcpus testguest 4 --live

     これにより、仮想マシンの次回の起動まで、仮想マシンのパフォーマンスおよび testguest のホスト負荷のフットプリントが高まります。

   • testguest 仮想マシンに接続されている仮想 CPU の数を永続的に 1 に減らすには、次のコマンドを実行します。

     # virsh setvcpus testguest 1 --config

     これにより、仮想マシンの次回の起動後に、仮想マシンのパフォーマンスおよび testguest のホスト負荷のフットプリントが低下します。ただし、必要に応じて、追加の仮想 CPU を仮想マシンにホットプラグして、一時的にパフォーマンスを向上させることができます。

手順

1. RHEL 10 Web コンソールにログインします。

2. 仮想マシン インターフェイスで、情報を表示する仮想マシンを選択します。

   新しいページが開き、選択した仮想マシンに関する基本情報を含む Overview セクションと、仮想マシンのグラフィカルインターフェイスにアクセスするための Console セクションが表示されます。

3. 概要ペインで、vCPU の数の横にある 編集 をクリックします。

   vCPU の詳細ダイアログが表示されます。

4. 選択した仮想マシンの仮想 CPU を設定します。

   • vCPU 数: 現在使用中の vCPU の数

     注記

     vCPU 数は、vCPU 最大値以下にする必要があります。

   • vCPU 最大値 - 仮想マシンに設定できる仮想 CPU の最大数を入力します。この値が vCPU 数 よりも大きい場合には、vCPU を追加で仮想マシンに割り当てることができます。
   • ソケット - 仮想マシンに公開するソケットの数を選択します。
   • ソケットごとのコア - 仮想マシンに公開する各ソケットのコア数を選択します。

   • コアあたりのスレッド - 仮想マシンに公開する各コアのスレッド数を選択します。

     重要

     Sockets、Cores per socket、および Threads per core オプションは、仮想マシンの CPU トポロジーを調整することに注意してください。これは、vCPU のパフォーマンスにメリットがあり、ゲスト OS の特定のソフトウェアの機能に影響を与える可能性があります。デプロイメントで別の設定が必要ない場合は、デフォルト値のままにします。

5. Apply をクリックします。

   仮想マシンに仮想 CPU が設定されます。

6. 仮想マシンが実行中の場合は、仮想 CPU 設定の変更を適用するために、仮想マシンを再起動します。

手順

1. 仮想マシンの NUMA ポリシーを Preferred に設定します。たとえば、testguest5 仮想マシンを設定するには、次のコマンドを実行します。

   # virt-xml testguest5 --edit --vcpus placement=auto
   # virt-xml testguest5 --edit --numatune mode=preferred

2. 仮想マシンの CPU とメモリーリソースを自動的に整合させるために、numad サービスを設定します。

   # echo 1 > /proc/sys/kernel/numa_balancing

3. numad サービスを起動します。

   # systemctl start numad

4. オプション: NUMA 設定を手動でチューニングします。特定の仮想マシンに明示的に割り当てるホストの NUMA ノードを指定します。これにより、仮想マシンの vCPU によるホストメモリーの使用率が向上します。

   1. numactl コマンドを使用して、ホスト上の NUMA トポロジーを表示します。

      # numactl --hardware
      
      available: 2 nodes (0-1)
      node 0 size: 18156 MB
      node 0 free: 9053 MB
      node 1 size: 18180 MB
      node 1 free: 6853 MB
      node distances:
      node   0   1
        0:  10  20
        1:  20  10

   2. 仮想マシンの XML 設定を編集して、特定の NUMA ノードに CPU およびメモリーリソースを割り当てます。たとえば、次の設定では、testguest6 が NUMA ノード 0 の仮想 CPU 0 - 7 と NUMA ノード 1 の仮想 CPU 8 - 15 を使用するように指定します。両方のノードに 16 GiB の仮想マシンメモリーも割り当てます。

      # virsh edit <testguest6>
      
      <domain type='kvm'>
        <name>testguest6</name>
        ...
        <vcpu placement='static'>16</vcpu>
        ...
        <cpu ...>
          <numa>
            <cell id='0' cpus='0-7' memory='16' unit='GiB'/>
            <cell id='1' cpus='8-15' memory='16' unit='GiB'/>
          </numa>
        ...
      </domain>

      注記

      最高のパフォーマンス結果を得るために、ホスト上の各 NUMA ノードの最大メモリーサイズに従うことを推奨します。

   3. 仮想マシンが実行中の場合は、再起動して設定を適用します。

手順

1. ホストの CPU トポロジーを確認します。

   # lscpu -p=node,cpu
   
   Node,CPU
   0,0
   0,1
   0,2
   0,3
   0,4
   0,5
   0,6
   0,7
   1,0
   1,1
   1,2
   1,3
   1,4
   1,5
   1,6
   1,7

   この例では、NUMA ノードとホスト上の使用可能な物理 CPU スレッドが出力に含まれています。

2. 仮想マシン内の仮想 CPU スレッドの数を確認します。

   # lscpu -p=node,cpu
   
   Node,CPU
   0,0
   0,1
   0,2
   0,3

   この例では、NUMA ノードと仮想マシン内の使用可能な仮想 CPU スレッドが出力に含まれています。

3. 仮想マシンの特定の仮想 CPU スレッドを、特定のホスト CPU または CPU の範囲にピニングします。これは、仮想 CPU のパフォーマンスを向上させる安全な方法として推奨されます。

   たとえば、次のコマンドは、testguest6 仮想マシンの仮想 CPU スレッド 0 - 3 を、それぞれホスト CPU 1、3、5、7 にピニングします。

   # virsh vcpupin testguest6 0 1
   # virsh vcpupin testguest6 1 3
   # virsh vcpupin testguest6 2 5
   # virsh vcpupin testguest6 3 7

4. オプション: 仮想 CPU スレッドが CPU に正常にピニングされているかどうかを確認します。

   # virsh vcpupin testguest6
   VCPU   CPU Affinity
   ----------------------
   0      1
   1      3
   2      5
   3      7

5. オプション: 仮想 CPU スレッドのピニング後に、指定の仮想マシンに関連付けられた QEMU プロセススレッドを、特定のホスト CPU、または CPU の範囲にピニングすることもできます。これにより、QEMU プロセスが物理 CPU 上でより効率的に実行されるようになります。

   たとえば、次のコマンドは、testguest6 の QEMU プロセススレッドを CPU 2 および 4 にピニングし、これが成功したことを確認します。

   # virsh emulatorpin testguest6 2,4
   # virsh emulatorpin testguest6
   emulator: CPU Affinity
   ----------------------------------
          *: 2,4

手順

1. ホストの現在の仮想 CPU スケジューリング設定を表示します。

   # virsh schedinfo <vm_name>
   
   Scheduler      : posix
   cpu_shares     : 0
   vcpu_period : 0
   vcpu_quota : 0
   emulator_period: 0
   emulator_quota : 0
   global_period  : 0
   global_quota   : 0
   iothread_period: 0
   iothread_quota : 0

2. 仮想マシンの絶対的な仮想 CPU キャップを設定するには、vcpu_period および vcpu_quota パラメーターを設定します。どちらのパラメーターも、マイクロ秒単位の時間の長さを表す数値を使用します。

   1. virsh schedinfo コマンドを使用して vcpu_period パラメーターを設定します。以下に例を示します。

      # virsh schedinfo <vm_name> --set vcpu_period=100000

      この例では、vcpu_period は 100,000 マイクロ秒に設定されています。これは、スケジューラーがこの時間間隔中に仮想 CPU キャッピングを適用することを意味します。

      --live --config オプションを使用して、実行中の仮想マシンを再起動せずに設定することもできます。

   2. virsh schedinfo コマンドを使用して vcpu_quota パラメーターを設定します。以下に例を示します。

      # virsh schedinfo <vm_name> --set vcpu_quota=50000

      この例では、vcpu_quota は 50,000 マイクロ秒に設定されています。これは、vcpu_period 時間間隔中に仮想マシンが使用できる CPU 時間の最大量を指定します。この場合、vcpu_quota は vcpu_period の半分に設定されているため、仮想マシンはその間隔中に CPU 時間の最大 50% を使用できます。

      --live --config オプションを使用して、実行中の仮想マシンを再起動せずに設定することもできます。

手順

1. 仮想マシンの現在の CPU 重み を確認します。

   # virsh schedinfo <vm_name>
   
   Scheduler      : posix
   cpu_shares : 1024
   vcpu_period    : 0
   vcpu_quota     : 0
   emulator_period: 0
   emulator_quota : 0
   global_period  : 0
   global_quota   : 0
   iothread_period: 0
   iothread_quota : 0

2. CPU 重み を希望の値に調整します。

   # virsh schedinfo <vm_name> --set cpu_shares=2048
   
   Scheduler      : posix
   cpu_shares : 2048
   vcpu_period    : 0
   vcpu_quota     : 0
   emulator_period: 0
   emulator_quota : 0
   global_period  : 0
   global_quota   : 0
   iothread_period: 0
   iothread_quota : 0

   この例では、cpu_shares は 2048 に設定されています。そのため、他のすべての仮想マシンの値が 1024 に設定されている場合、この仮想マシンには約 2 倍の CPU 時間が割り当てられます。

   --live --config オプションを使用して、実行中の仮想マシンを再起動せずに設定することもできます。

手順

1. KSM を有効にします。

   警告

   KSM を有効にすると、CPU 使用率が増大し、CPU 全体のパフォーマンスに影響を及ぼします。

   1. ksmtuned サービスをインストールします。

      # dnf install ksmtuned

   2. サービスを起動します。

      • KSM を単一セッションの間だけ有効にするには、systemctl ユーティリティーを使用して ksm および ksmtuned サービスを開始します。

        # systemctl start ksm
        # systemctl start ksmtuned

      • KSM を永続的に有効にするには、systemctl ユーティリティーを使用して ksm サービスおよび ksmtuned サービスを有効にします。

        # systemctl enable ksm
        Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ksm.service  /usr/lib/systemd/system/ksm.service
        
        # systemctl enable ksmtuned
        Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ksmtuned.service  /usr/lib/systemd/system/ksmtuned.service

2. ホスト上の仮想マシンのパフォーマンスとリソース消費を監視して、KSM を有効にすることによる利点を評価します。具体的には、KSM による CPU 使用率の増加によってメモリーの改善が相殺されないこと、および別のパフォーマンスの問題が発生しないことを確認します。レイテンシーの影響を受けやすいワークロードでは、NUMA 間のページマージにも注意してください。

3. オプション: KSM によって仮想マシンのパフォーマンスが向上しない場合は、無効にします。

   • KSM を単一セッションの間だけ無効にするには、systemctl ユーティリティーを使用して ksm および ksmtuned サービスを停止します。

     # systemctl stop ksm
     # systemctl stop ksmtuned

   • KSM を永続的に無効にするには、systemctl ユーティリティーを使用して ksm および ksmtuned サービスを無効にします。

     # systemctl disable ksm
     Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ksm.service.
     # systemctl disable ksmtuned
     Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ksmtuned.service.

     注記

     KSM を無効にする前に仮想マシン間で共有されていたメモリーページは、そのまま共有されます。共有を停止するには、以下のコマンドを使用して、システムの PageKSM ページをすべて削除します。

     # echo 2 > /sys/kernel/mm/ksm/run

     ただし、このコマンドはメモリー使用量を増加させ、ホストまたは仮想マシンでパフォーマンスの問題を引き起こす可能性があります。