18.5. 仮想マシンのメモリーの設定
仮想マシンのパフォーマンスを改善するために、追加のホスト RAM を仮想マシンに割り当てることができます。同様に、仮想マシンに割り当てるメモリー量を減らして、ホストメモリーを他の仮想マシンやタスクに割り当てることができます。
18.5.1. メモリーのオーバーコミットメント リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
KVM ハイパーバイザー上で実行される仮想マシン (VM) には、専用の物理 RAM ブロックが割り当てられません。代わりに、各仮想マシンが Linux プロセスとして機能し、要求された場合にのみホストの Linux カーネルがメモリーを割り当てます。また、ホストのメモリーマネージャーが、仮想マシンのメモリーを独自の物理メモリーとスワップ領域間で移動できます。メモリーオーバーコミットが有効な場合、仮想マシンによって要求された量よりも少ない物理メモリーを割り当てることをカーネルが決定できます。これは、要求されたメモリー量が仮想マシンのプロセスによって完全に使用されないことが多いためです。
デフォルトでは、Linux カーネルでメモリーオーバーコミットが有効になっており、カーネルは仮想マシンの要求に対して安全なメモリーオーバーコミット量を推定します。ただし、メモリーを大量に消費するワークロードでは、オーバーコミットが頻繁に発生するため、システムが不安定になる可能性があります。
メモリーのオーバーコミットを行うには、すべての仮想マシンを収容するためにホスト物理マシンに十分なスワップ領域を割り当てるとともに、ホスト物理マシンのプロセスに十分なメモリーを割り当てる必要があります。推奨される基本的なスワップ領域のサイズは、What is the recommended swap size for Red Hat platforms? を参照してください。(Red Hat ナレッジベース)
ホストのメモリー不足に対処するには、次の方法を推奨します。
- 仮想マシンごとに割り当てるメモリーを減らします。
- ホストに物理メモリーを追加します。
- より大きなスワップ領域を使用します。
仮想マシンは頻繁にスワップされると実行速度が低下します。また、オーバーコミットによりシステムのメモリーが不足 (OOM) する可能性があります。これにより、Linux カーネルが重要なシステムプロセスをシャットダウンする可能性があります。
メモリーのオーバーコミットは、デバイスの割り当てでは対応していません。これは、デバイスの割り当てが使用中の場合に、割り当てられたデバイスでダイレクトメモリーアクセス (DMA) を有効にするには、仮想マシンのすべてのメモリーを静的に事前に割り当てる必要があるためです。
18.5.2. huge page を使用するように仮想マシンを設定する リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
特定のユースケースでは、デフォルトの 4 KiB メモリーページの代わりに huge page を使用することで、仮想マシン (VM) のメモリー割り当てを改善できます。たとえば、huge page は、データベースサーバーなど、メモリー使用率の高い仮想マシンのパフォーマンスを向上させることができます。
前提条件
- メモリー割り当てで huge page を使用するようにホストが設定されている。手順については、起動時の HugeTLB の設定 を参照してください。
手順
- 選択した仮想マシンが実行中の場合はシャットダウンします。
1 GiB の huge page を使用するように仮想マシンを設定するために、仮想マシンの XML 定義を開いて編集します。たとえば、
testguest仮想マシンを編集するには、次のコマンドを実行します。# virsh edit testguestXML 定義の
<memoryBacking>セクションに次の行を追加します。<memoryBacking> <hugepages> <page size='1' unit='GiB'/> </hugepages> </memoryBacking>
検証
- 仮想マシンを起動します。
ホストが実行中の仮想マシンに huge page を正常に割り当てたことを確認します。ホスト上で次のコマンドを実行します。
# cat /proc/meminfo | grep Huge HugePages_Total: 4 HugePages_Free: 2 HugePages_Rsvd: 1 Hugepagesize: 1024000 kB空き huge page と予約済み huge page の数 (
HugePages_Free+HugePages_Rsvd) を足すと、結果が huge page の合計数 (HugePages_Total) よりも少なくなるはずです。この差は、実行中の仮想マシンによって使用される huge page の数によるものです。
18.5.3. virtio-mem を使用した仮想マシンメモリーの追加および削除 リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
RHEL 9 は、virtio-mem 準仮想化メモリーデバイスを提供します。このデバイスを使用すると、仮想マシン (VM) 内のホストメモリーを動的に追加または削除できます。たとえば、virtio-mem を使用して、実行中の仮想マシン間でメモリーリソースを移動したり、現在の要件に基づいてクラウドセットアップの仮想マシンメモリーのサイズを変更したりできます。
18.5.3.1. virtio-mem の概要 リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
virtio-mem は、仮想マシンでホストメモリーを動的に追加または削除するために使用できる準仮想化メモリーデバイスです。たとえば、このデバイスを使用して、実行中の仮想マシン間でメモリーリソースを移動したり、現在の要件に基づいてクラウドセットアップの仮想マシンメモリーのサイズを変更したりできます。
virtio-mem を使用すると、4 から数百メビバイト (MiB) の単位で、仮想マシンのメモリーを初期サイズより増やしたり、元のサイズに縮小したりできます。ただし、virtio-mem は、特にメモリーを確実にアンプラグするために、特定のゲストオペレーティングシステム設定にも依存していることに注意してください。
virtio-mem 機能の制限
virtio-mem は現在、以下の機能と互換性がありません。
- ホスト上のリアルタイムアプリケーションのメモリーロックの使用
- ホストでの暗号化された仮想化の使用
-
virtio-memとホスト上でのmemballoon膨張および収縮の組み合わせ -
仮想マシンでの
virtio_memドライバーのアンロードまたはリロード -
virtiofsを除く vhost-user デバイスの使用
18.5.3.2. 仮想マシンでのメモリーのオンライン化設定 リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
virtio-mem を使用して実行中の仮想マシンにメモリーを接続する (メモリーのホットプラグとも呼ばれます) 前に、ホットプラグされたメモリーが自動的にオンライン状態に設定されるように仮想マシン (VM) オペレーティングシステムを設定する必要があります。そうしないと、ゲストオペレーティングシステムは追加メモリーを使用できなくなります。メモリーのオンライン化については、次のいずれかの設定から選択できます。
-
online_movable -
online_kernel -
auto-movable
これらの設定の違いについては、メモリーのオンライン化設定の比較 を参照してください。
RHEL では、メモリーのオンライン化はデフォルトで udev ルールで設定されます。ただし、virtio-mem を使用する場合は、カーネル内でメモリーのオンライン化を直接設定することを推奨します。
前提条件
- ホストは Intel 64、AMD64、ARM 64、または IBM Z CPU アーキテクチャーを使用している。
ホストは、以下のいずれかのオペレーティングシステムバージョンを使用します。
- Intel 64 ホストおよび AMD64 ホスト - RHEL 9.4 以降
- ARM 64 ホストの場合:RHEL 9.6 以降
- IBM Z ホストの場合:RHEL 9.7 以降
ホスト上で実行されている仮想マシンが、次のいずれかのオペレーティングシステムバージョンを使用している。
Intel 64 ホストおよび AMD64 ホスト - RHEL 8.10、RHEL 9.4 以降、または RHEL 10.0 以降
重要RHEL 8.10 仮想マシンでは、実行中の仮想マシンからメモリーをアンプラグすることはデフォルトで無効になっています。
- ARM 64 ホストの場合:RHEL 9.6 以降または RHEL 10.0 以降
- IBM Z ホストの場合:RHEL 9.7 以降または RHEL 10.1 以降
手順
仮想マシンで
online_movable設定を使用するようにメモリーオンライン化を設定するには、以下を実行します。memhp_default_stateカーネルコマンドラインパラメーターをonline_movableに設定します。# grubby --update-kernel=ALL --remove-args=memhp_default_state --args=memhp_default_state=online_movable- 仮想マシンを再起動します。
仮想マシンで
online_kernel設定を使用するようにメモリーオンライン化を設定するには、以下を実行します。以下のように、
memhp_default_stateカーネルコマンドラインパラメーターをonline_kernelに設定します。# grubby --update-kernel=ALL --remove-args=memhp_default_state --args=memhp_default_state=online_kernel- 仮想マシンを再起動します。
仮想マシンで
auto-movableメモリーオンライン化ポリシーを使用するには、以下の手順を実行します。memhp_default_stateカーネルコマンドラインパラメーターをonlineに設定します。# grubby --update-kernel=ALL --remove-args=memhp_default_state --args=memhp_default_state=onlinememory_hotplug.online_policyカーネルコマンドラインパラメーターをauto-movableに設定します。# grubby --update-kernel=ALL --remove-args="memory_hotplug.online_policy" --args=memory_hotplug.online_policy=auto-movableオプション:
auto-movableオンライン化ポリシーをさらにチューニングするには、memory_hotplug.auto_movable_ratioおよびmemory_hotplug.auto_movable_numa_awareパラメーターを変更します。# grubby --update-kernel=ALL --remove-args="memory_hotplug.auto_movable_ratio" --args=memory_hotplug.auto_movable_ratio=<percentage> # grubby --update-kernel=ALL --remove-args="memory_hotplug.memory_auto_movable_numa_aware" --args=memory_hotplug.auto_movable_numa_aware=<y/n>-
memory_hotplug.auto_movable_ratio parameterは、任意の割り当てに使用できるメモリーと比較すると、移動可能な割り当てにのみ使用できるメモリーの最大比率を設定します。比率はパーセントで表され、デフォルト値は 3:1 の比率である 301 (%) です。 memory_hotplug.auto_movable_numa_awareパラメーターは、memory_hotplug.auto_movable_ratioパラメーターを使用可能なすべての NUMA ノードのメモリーに適用するか、単一の NUMA ノード内のメモリーのみに適用するかを制御します。デフォルト値は y (yes) です。たとえば、最大比率を 301% に設定し、
memory_hotplug.auto_movable_numa_awareが y (yes) に設定されている場合は、アタッチされたvirtio-memデバイスを持つ NUMA ノード内でも 3:1 の比率が適用されます。パラメーターが n (no) に設定されている場合、最大 3:1 の比率はすべての NUMA ノード全体に対してのみ適用されます。また、比率を超えていない場合、新しくホットプラグされたメモリーは、移動可能な割り当てに対してのみ利用できます。それ以外の場合では、新しくホットプラグされたメモリーは、移動可能な割り当てと移動不可能な割り当ての両方に使用できます。
-
- 仮想マシンを再起動します。
検証
online_movable設定が正しく設定されているかを確認するには、memhp_default_stateカーネルパラメーターの現在の値を確認します。# cat /sys/devices/system/memory/auto_online_blocks online_movableonline_kernel設定が正しく設定されているかを確認するには、memhp_default_stateカーネルパラメーターの現在の値を確認します。# cat /sys/devices/system/memory/auto_online_blocks online_kernelauto-movable設定が正しく設定されているかを確認するには、以下のカーネルパラメーターを確認してください。memhp_default_state:# cat /sys/devices/system/memory/auto_online_blocks onlinememory_hotplug.online_policy:# cat /sys/module/memory_hotplug/parameters/online_policy auto-movablememory_hotplug.auto_movable_ratio:# cat /sys/module/memory_hotplug/parameters/auto_movable_ratio 301memory_hotplug.auto_movable_numa_aware:# cat /sys/module/memory_hotplug/parameters/auto_movable_numa_aware y
18.5.3.3. Attaching a virtio-mem device to virtual machines リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
実行中の仮想マシンに追加のメモリーをアタッチ (メモリーのホットプラグとも呼ばれます) し、その後ホットプラグされたメモリーのサイズを変更できるようにするには、virtio-mem デバイスを使用できます。具体的には、libvirt XML 設定ファイルと virsh コマンドを使用し、virtio-mem デバイスを定義して仮想マシン (VM) に割り当てることができます。
前提条件
- ホストは Intel 64、AMD64、ARM 64、または IBM Z CPU アーキテクチャーを使用している。
ホストは、以下のいずれかのオペレーティングシステムバージョンを使用します。
- Intel 64 ホストおよび AMD64 ホスト - RHEL 9.4 以降
- ARM 64 ホストの場合:RHEL 9.6 以降
- IBM Z ホストの場合:RHEL 9.7 以降
ホスト上で実行されている仮想マシンが、次のいずれかのオペレーティングシステムバージョンを使用している。
Intel 64 ホストおよび AMD64 ホスト - RHEL 8.10、RHEL 9.4 以降、または RHEL 10.0 以降
重要RHEL 8.10 仮想マシンでは、実行中の仮想マシンからメモリーをアンプラグすることはデフォルトで無効になっています。
- ARM 64 ホストの場合:RHEL 9.6 以降または RHEL 10.0 以降
- IBM Z ホストの場合:RHEL 9.7 以降または RHEL 10.1 以降
- VM にメモリーオンライン化が設定されている。手順は、仮想マシンでのメモリーのオンライン化設定 を参照してください。
手順
ターゲット仮想マシンの XML 設定に
maxMemoryパラメーターが含まれるようにします。# virsh edit testguest1 <domain type='kvm'> <name>testguest1</name> ... <maxMemory unit='GiB'>128</maxMemory> ... </domain>この例では、
testguest1仮想マシンの XML 設定で、128 ギビバイト (GiB) のmaxMemoryパラメーターが定義されています。maxMemoryサイズは、仮想マシンが使用できる最大メモリーを指定します。これには、初期メモリーとホットプラグされたメモリーの両方が含まれます。XML ファイルを作成して開き、ホスト上の
virtio-memデバイスを定義します。次に例を示します。# vim virtio-mem-device.xmlvirtio-memデバイスの XML 定義をファイルに追加し、保存します。<memory model='virtio-mem'> <target> <size unit='GiB'>48</size> <node>0</node> <block unit='MiB'>2</block> <requested unit='GiB'>16</requested> <current unit='GiB'>16</current> </target> <alias name='ua-virtiomem0'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/> </memory> <memory model='virtio-mem'> <target> <size unit='GiB'>48</size> <node>1</node> <block unit='MiB'>2</block> <requested unit='GiB'>0</requested> <current unit='GiB'>0</current> </target> <alias name='ua-virtiomem1'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/> </memory>この例では、2 つの
virtio-memデバイスが以下のパラメーターで定義されます。-
size: これは、デバイスの最大サイズです。この例では 48 GiB です。sizeはblockサイズの倍数である必要があります。 -
node: これは、virtio-memデバイスに割り当てられた vNUMA ノードです。 -
block: これはデバイスのブロックサイズです。これは、少なくとも transparent huge page (THP) のサイズである必要があります。THP は、Intel 64 および AMD64 CPU アーキテクチャーでは 2 MiB です。ARM64 アーキテクチャーでは、THP のサイズはベースページサイズに応じて 2 MiB または 512 MiB になります。通常、Intel 64 または AMD64 アーキテクチャーでは、2 MiB ブロックサイズが適切なデフォルトの選択となります。virtio-memを Virtual Function I/O (VFIO) または 仲介デバイス (mdev) で使用する場合、すべてのvirtio-memデバイスにまたがるブロックの合計数は 32768 を超えることはできません。超えると、RAM のプラグインに失敗する可能性があります。 -
requested: これは、virtio-memデバイスを使用して仮想マシンに割り当てるメモリー量です。ただし、これは VM に対する単なるリクエストであり、VM が適切に設定されていない場合など、正常に解決されない可能性があります。requestedサイズはblockサイズの倍数である必要があり、定義された最大sizeを超えることはできません。 -
current: これは、virtio-memデバイスが仮想マシンに提供する現在のサイズを表します。たとえば、リクエストを完了できない場合や VM を再起動する場合など、currentサイズは、requestedサイズとは異なる場合があります。 alias: これは、libvirt コマンドでデバイスを編集する場合など、目的のvirtio-memデバイスを指定するために使用できるオプションのユーザー定義のエイリアスです。libvirt のすべてのユーザー定義のエイリアスは、"ua-" 接頭辞で始まる必要があります。これらの特定のパラメーターとは別に、
libvirtは、virtio-memデバイスを他の PCI デバイスと同様に処理します。VM に接続された PCI デバイスの管理の詳細は、仮想デバイスの管理 を参照してください。
-
XML ファイルを使用して、定義された
virtio-memデバイスを仮想マシンにアタッチします。たとえば、virtio-mem-device.xmlで定義された 2 つのデバイスを実行中の仮想マシンtestguest1に永続的にアタッチするには、次のコマンドを実行します。# virsh attach-device testguest1 virtio-mem-device.xml --live --config--liveオプションは、実行中の仮想マシンにのみデバイスを接続します。再起動後に永続性は維持されません。--configオプションは、設定の変更を永続化します。--liveオプションを指定せずに、デバイスをシャットダウンした仮想マシンに接続することもできます。オプション: 実行中の仮想マシンに接続されている
virtio-memデバイスのrequestedサイズを動的に変更するには、virsh update-memory-deviceコマンドを使用します。# virsh update-memory-device testguest1 --alias ua-virtiomem0 --requested-size 4GiBこの例では、以下が適用されます。
-
testguest1は、更新する仮想マシンです。 -
--alias ua-virtiomem0は、以前に定義されたエイリアスで指定されたvirtio-memデバイスです。 --requested-size 4GiBは、virtio-memデバイスのrequestedサイズを 4 GiB に変更します。警告requestedサイズを減らして実行中の仮想マシンからメモリーをアンプラグすると、信頼性が低下する可能性があります。このプロセスが成功するかどうかは、使用中のメモリーラインニングポリシーなど、さまざまな要因によって決まります。場合によっては、その時点でホットプラグされたメモリーの量を変更できないため、ゲストオペレーティングシステムが要求を正常に完了できないことがあります。
さらに、RHEL 8.10 仮想マシンでは、実行中の仮想マシンからメモリーをアンプラグすることはデフォルトで無効になっています。
-
オプション: シャットダウンした仮想マシンから
virtio-memデバイスを取り外すには、virsh detach-deviceコマンドを使用します。# virsh detach-device testguest1 virtio-mem-device.xmlオプション: 実行中の仮想マシンから
virtio-memデバイスを取り外すには、以下を実行します。virtio-memデバイスのrequestedサイズを 0 に変更します。そうしないと、実行中の仮想マシンからvirtio-memデバイスを取り外す試行が失敗します。# virsh update-memory-device testguest1 --alias ua-virtiomem0 --requested-size 0実行中の仮想マシンから
virtio-memデバイスを取り外します。# virsh detach-device testguest1 virtio-mem-device.xml --config
検証
仮想マシンで、利用可能な RAM を確認し、合計量にホットプラグされたメモリーが含まれているかを確認します。
# free -h total used free shared buff/cache available Mem: 31Gi 5.5Gi 14Gi 1.3Gi 11Gi 23Gi Swap: 8.0Gi 0B 8.0Gi# numactl -H available: 1 nodes (0) node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 6 7 node 0 size: 29564 MB node 0 free: 13351 MB node distances: node 0 0: 10実行中の仮想マシンの XML 設定を表示して、プラグイン RAM の現在の容量をホストで表示することもできます。
# virsh dumpxml testguest1 <domain type='kvm'> <name>testguest1</name> ... <currentMemory unit='GiB'>31</currentMemory> ... <memory model='virtio-mem'> <target> <size unit='GiB'>48</size> <node>0</node> <block unit='MiB'>2</block> <requested unit='GiB'>16</requested> <current unit='GiB'>16</current> </target> <alias name='ua-virtiomem0'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x08' slot='0x00' function='0x0'/> ... </domain>この例では、以下が適用されます。
-
<currentMemory unit='GiB'>31</currentMemory>は、すべてのソースから VM で利用可能な合計 RAM を表します。 -
<current unit='GiB'>16</current>は、virtio-memデバイスが提供するプラグイン RAM の現在のサイズを表します。
-
18.5.3.4. メモリーのオンライン化設定の比較 リンクのコピーリンクがクリップボードにコピーされました!
実行中の RHEL 仮想マシンにメモリーをアタッチする場合 (メモリーのホットプラグとも呼ばれます)、仮想マシン (VM) のオペレーティングシステムでホットプラグされたメモリーをオンライン状態に設定する必要があります。そうしないと、システムはメモリーを使用できなくなります。
次の表は、利用可能なメモリーのオンライン化設定を選択する際の主な考慮事項をまとめたものです。
| 設定名 | 仮想マシンからのメモリーのアンプラグ | メモリーゾーンの不均等性が発生するリスク | 潜在的なユースケース | 目的のワークロードのメモリー要件 |
|---|---|---|---|---|
|
| ホットプラグされたメモリーを確実に取り外すことができます。 | はい | 比較的少量のメモリーのホットプラグ | ほとんどがユーザー空間のメモリー |
|
| ホットプラグされたメモリーの可動部分は確実に取り外すことができます。 | 最小 | 大量のメモリーのホットプラグ | ほとんどがユーザー空間のメモリー |
|
| ホットプラグされたメモリーは確実に取り外すことができません。 | なし | 信頼性の低いメモリーの取り外しは許容されます。 | ユーザー空間またはカーネル空間のメモリー |
ゾーン不均衡 とは、Linux メモリーゾーンの 1 つに、使用可能なメモリーページがないことです。ゾーン不均衡 になると、システムのパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性があります。たとえば、移動不可能な割り当てが原因で空きメモリーが不足すると、カーネルがクラッシュする可能性があります。通常、移動可能な割り当てには、主にユーザー空間のメモリーページが含まれ、移動不可能な割り当てには、主にカーネル空間のメモリーページが含まれています。