चोरी: जो व्हर्च्युअल मशीनमधून प्रोसेसरचा वेळ चोरतो

नमस्कार! मला तुम्हाला व्हर्च्युअल मशीनमधील चोरीच्या यांत्रिकीबद्दल आणि काही स्पष्ट नसलेल्या कलाकृतींबद्दल सांगायचे आहे जे आम्ही त्याच्या संशोधनादरम्यान शोधू शकलो, ज्यामध्ये मला क्लाउड प्लॅटफॉर्मचे तांत्रिक संचालक म्हणून डुबकी मारावी लागली. Mail.ru क्लाउड सोल्यूशन्स. प्लॅटफॉर्म KVM वर चालतो.

CPU चोरीचा वेळ ही अशी वेळ आहे ज्या दरम्यान व्हर्च्युअल मशीनला त्याच्या अंमलबजावणीसाठी प्रोसेसर संसाधने मिळत नाहीत. हा वेळ फक्त अतिथी ऑपरेटिंग सिस्टममध्ये वर्च्युअलायझेशन वातावरणात मोजला जातो. जीवनाप्रमाणेच ही सर्वाधिक वाटप केलेली संसाधने कोठे जातात याची कारणे अतिशय अस्पष्ट आहेत. परंतु आम्ही ते शोधण्याचा निर्णय घेतला आणि बरेच प्रयोग केले. असे नाही की आता आम्हाला चोरीबद्दल सर्व काही माहित आहे, परंतु आम्ही आता तुम्हाला एक मनोरंजक गोष्ट सांगू.

1. चोरी म्हणजे काय

तर, चोरी हे एक मेट्रिक आहे जे व्हर्च्युअल मशीनमधील प्रक्रियेसाठी प्रोसेसर वेळेची कमतरता दर्शवते. सांगितल्या प्रमाणे KVM कर्नल पॅचमध्येस्टिल्थ ही अशी वेळ आहे ज्या दरम्यान हायपरवाइजर होस्ट OS वर इतर प्रक्रिया कार्यान्वित करत आहे तरीही त्याने व्हर्च्युअल मशीन प्रक्रियेच्या अंमलबजावणीसाठी रांगेत उभे केले आहे. म्हणजेच, प्रक्रिया कार्यान्वित होण्यासाठी तयार असलेला वेळ आणि प्रक्रियेला प्रोसेसर वेळ वाटप करण्यात आलेला वेळ यांच्यातील फरक म्हणून चोरीची गणना केली जाते.

वर्च्युअल मशीन कर्नल हायपरवाइजरकडून चोरी मेट्रिक प्राप्त करते. त्याच वेळी, हायपरवाइजर नेमक्या कोणत्या इतर प्रक्रिया चालू आहे हे निर्दिष्ट करत नाही, तो फक्त म्हणतो "मी व्यस्त असताना, मी तुम्हाला वेळ देऊ शकत नाही." KVM वर, चोरीच्या गणनेसाठी समर्थन जोडले आहे पॅच. येथे दोन मुख्य मुद्दे आहेत:

• व्हर्च्युअल मशीन हायपरवाइजरकडून चोरी करण्याबद्दल शिकते. म्हणजेच, नुकसानाच्या दृष्टिकोनातून, आभासी मशीनवरील प्रक्रियेसाठी हे एक अप्रत्यक्ष मापन आहे जे विविध विकृतींच्या अधीन असू शकते.
• हायपरवाइजर व्हर्च्युअल मशीनसह इतर काय करत आहे याबद्दल माहिती सामायिक करत नाही - मुख्य गोष्ट अशी आहे की तो त्यासाठी वेळ घालवत नाही. यामुळे, व्हर्च्युअल मशीन स्वतःच चोरी निर्देशकातील विकृती शोधू शकत नाही, ज्याचे मुल्यांकन प्रतिस्पर्धी प्रक्रियेच्या स्वरूपाद्वारे केले जाऊ शकते.

2. चोरीवर काय परिणाम होतो

२.१. हिशोब चोरणे

मूलत:, चोरीची गणना साधारण CPU वापराच्या वेळेप्रमाणे केली जाते. पुनर्वापराचा विचार कसा केला जातो याबद्दल फारशी माहिती नाही. कदाचित कारण बहुतेक लोक हा प्रश्न स्पष्ट मानतात. पण इथेही तोटे आहेत. या प्रक्रियेसह स्वत: ला परिचित करण्यासाठी, आपण वाचू शकता ब्रेंडन ग्रेगचा लेख: आपण वापराची गणना करताना बर्‍याच बारकावे शिकू शकाल आणि खालील कारणांमुळे ही गणना चुकीची असेल अशा परिस्थितींबद्दल जाणून घ्याल:

• प्रोसेसर जास्त गरम होतो, ज्यामुळे सायकल वगळली जाते.
• टर्बो बूस्ट सक्षम/अक्षम करा, जे प्रोसेसर घड्याळ गती बदलते.
• प्रोसेसर पॉवर-सेव्हिंग तंत्रज्ञान जसे की स्पीडस्टेप वापरताना वेळेच्या स्लाइसच्या लांबीमध्ये बदल होतो.
• सरासरी काढण्यात समस्या: 80% वर एका मिनिटाच्या वापराचा अंदाज लावणे 100% च्या अल्प-मुदतीचा स्फोट लपवू शकते.
• स्पिन लॉकमुळे प्रोसेसरवर पुन्हा दावा केला जातो, परंतु वापरकर्ता प्रक्रियेला त्याच्या अंमलबजावणीमध्ये कोणतीही प्रगती दिसत नाही. परिणामी, प्रक्रियेद्वारे गणना केलेला प्रोसेसर वापर शंभर टक्के असेल, जरी प्रक्रिया भौतिकरित्या प्रोसेसर वेळ घेणार नाही.

मला चोरीच्या समान गणनाचे वर्णन करणारा लेख सापडला नाही (तुम्हाला माहित असल्यास, टिप्पण्यांमध्ये सामायिक करा). परंतु, स्त्रोत कोडनुसार, गणना यंत्रणा पुनर्वापरासाठी समान आहे. फक्त, KVM प्रक्रियेसाठी (व्हर्च्युअल मशीन प्रक्रिया) थेट कर्नलमध्ये दुसरा काउंटर जोडला जातो, जो CPU वेळेची प्रतीक्षा करत असलेल्या KVM प्रक्रियेचा कालावधी मोजतो. काउंटर प्रोसेसरबद्दल त्याच्या तपशीलावरून माहिती घेतो आणि व्हर्च्युअल मशीन प्रक्रियेद्वारे त्याच्या सर्व टिक्स वापरल्या गेल्या आहेत की नाही हे तपासतो. हे सर्व असल्यास, आम्ही असे गृहीत धरू की प्रोसेसर केवळ आभासी मशीन प्रक्रियेसह व्यापलेला होता. अन्यथा, आम्ही सूचित करतो की प्रोसेसर काहीतरी वेगळे करत होता, चोरी दिसून आली.

चोरी मोजणी प्रक्रिया नियमित पुनर्वापर मोजणी सारख्याच समस्यांच्या अधीन आहे. असे म्हणायचे नाही की अशा समस्या वारंवार दिसतात, परंतु त्या निराशाजनक दिसतात.

२.२. KVM वर आभासीकरणाचे प्रकार

विस्तृतपणे सांगायचे तर, तीन प्रकारचे आभासीकरण आहेत, जे सर्व KVM द्वारे समर्थित आहेत. चोरीच्या घटनेची यंत्रणा आभासीकरणाच्या प्रकारावर अवलंबून असू शकते.

प्रसारण. या प्रकरणात, भौतिक हायपरवाइजर डिव्हाइसेससह व्हर्च्युअल मशीन ऑपरेटिंग सिस्टमचे ऑपरेशन असे काहीतरी होते:

1. अतिथी ऑपरेटिंग सिस्टम त्याच्या अतिथी उपकरणाला कमांड पाठवते.
2. अतिथी डिव्हाइस ड्रायव्हर कमांड प्राप्त करतो, डिव्हाइस BIOS साठी विनंती व्युत्पन्न करतो आणि हायपरवाइजरला पाठवतो.
3. हायपरवाइजर प्रक्रिया भौतिक उपकरणासाठी कमांड टू कमांडचे भाषांतर करते, ज्यामुळे ते इतर गोष्टींबरोबरच अधिक सुरक्षित होते.
4. फिजिकल डिव्हाईस ड्रायव्हर सुधारित कमांड स्वीकारतो आणि भौतिक उपकरणावरच पाठवतो.
5. कमांड कार्यान्वित करण्याचे परिणाम त्याच मार्गावर परत जातात.

भाषांतराचा फायदा असा आहे की ते तुम्हाला कोणत्याही उपकरणाचे अनुकरण करण्यास अनुमती देते आणि ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नलची विशेष तयारी आवश्यक नसते. परंतु तुम्हाला यासाठी पैसे द्यावे लागतील, सर्व प्रथम, वेगाने.

हार्डवेअर आभासीकरण. या प्रकरणात, हार्डवेअर स्तरावरील डिव्हाइस ऑपरेटिंग सिस्टमच्या आदेशांना समजते. हा सर्वात वेगवान आणि सर्वोत्तम मार्ग आहे. परंतु, दुर्दैवाने, हे सर्व भौतिक उपकरणे, हायपरवाइजर आणि अतिथी ऑपरेटिंग सिस्टमद्वारे समर्थित नाही. सध्या, हार्डवेअर वर्च्युअलायझेशनला समर्थन देणारी मुख्य उपकरणे प्रोसेसर आहेत.

पॅराव्हर्च्युअलायझेशन. KVM वर डिव्हाइस वर्च्युअलायझेशनसाठी सर्वात सामान्य पर्याय आणि अतिथी ऑपरेटिंग सिस्टमसाठी सामान्यतः सर्वात सामान्य वर्च्युअलायझेशन मोड. त्याची खासियत अशी आहे की काही हायपरवाइजर उपप्रणालींसह कार्य करणे (उदाहरणार्थ, नेटवर्क किंवा डिस्क स्टॅकसह) किंवा मेमरी पृष्ठांचे वाटप हायपरवाइजर API वापरून, निम्न-स्तरीय आदेशांचे भाषांतर न करता होते. या व्हर्च्युअलायझेशन पद्धतीचा तोटा असा आहे की अतिथी ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नल सुधारित करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते या API वापरून हायपरवाइजरशी संवाद साधू शकेल. परंतु हे सहसा अतिथी ऑपरेटिंग सिस्टमवर विशेष ड्रायव्हर्स स्थापित करून सोडवले जाते. KVM मध्ये या API म्हणतात virtio API.

पॅराव्हर्च्युअलायझेशनसह, ब्रॉडकास्टिंगच्या तुलनेत, व्हर्च्युअल मशीनवरून थेट होस्टवरील हायपरवाइजर प्रक्रियेकडे कमांड पाठवून भौतिक उपकरणाचा मार्ग लक्षणीयरीत्या कमी केला जातो. हे तुम्हाला व्हर्च्युअल मशीनमधील सर्व सूचनांच्या अंमलबजावणीची गती वाढविण्यास अनुमती देते. KVM मध्ये, हे virtio API द्वारे केले जाते, जे फक्त ठराविक उपकरणांसाठी कार्य करते, जसे की नेटवर्क किंवा डिस्क अडॅप्टर. म्हणूनच व्हर्च्युअल मशीनमध्ये व्हर्टिओ ड्रायव्हर्स स्थापित केले जातात.

या प्रवेगाचा तोटा असा आहे की व्हर्च्युअल मशीनमध्ये चालणाऱ्या सर्व प्रक्रिया त्यामध्ये राहत नाहीत. यामुळे काही विशेष प्रभाव निर्माण होतात ज्याचा परिणाम चोरीवर स्पॉनिंग होऊ शकतो. मी या समस्येचा तपशीलवार अभ्यास सुरू करण्याची शिफारस करतो आभासी I/O साठी API: virtio.

२.३. "वाजवी" शेड्युलिंग

हायपरव्हायझरवरील व्हर्च्युअल मशीन ही खरेतर लिनक्स कर्नलमधील शेड्युलिंग (प्रक्रियांमधील संसाधनांचे वितरण) नियमांचे पालन करणारी एक सामान्य प्रक्रिया आहे, म्हणून आपण त्यावर बारकाईने नजर टाकूया.

लिनक्स तथाकथित CFS, कम्प्लीटली फेअर शेड्युलर वापरते, जे कर्नल 2.6.23 पासून डीफॉल्ट शेड्युलर बनले आहे. हे अल्गोरिदम समजून घेण्यासाठी, तुम्ही लिनक्स कर्नल आर्किटेक्चर किंवा सोर्स कोड वाचू शकता. CFS चे सार म्हणजे प्रोसेसर वेळ त्यांच्या अंमलबजावणीच्या कालावधीनुसार प्रक्रियांमध्ये वितरीत करणे. प्रक्रियेला जितका जास्त CPU वेळ लागेल, तितका कमी CPU वेळ मिळेल. हे सुनिश्चित करते की सर्व प्रक्रिया "योग्यरित्या" कार्यान्वित केल्या जातात - जेणेकरून एक प्रक्रिया सतत सर्व प्रोसेसर व्यापत नाही आणि इतर प्रक्रिया देखील कार्यान्वित करू शकतात.

कधीकधी हा नमुना मनोरंजक कलाकृतींकडे नेतो. दीर्घकाळ लिनक्स वापरकर्त्यांना कदाचित कॉम्पायलरसारखे संसाधन-केंद्रित अनुप्रयोग चालवताना डेस्कटॉपवर नियमित मजकूर संपादक गोठवल्याचे आठवते. हे घडले कारण डेस्कटॉप ऍप्लिकेशन्समधील गैर-संसाधन-गहन कार्ये संसाधन-केंद्रित कार्यांशी स्पर्धा करतात, जसे की कंपाइलर. CFS ला वाटते की हे अयोग्य आहे, म्हणून ते वेळोवेळी मजकूर संपादक थांबवते आणि प्रोसेसरला कंपाइलरची कार्ये हाताळू देते. ही यंत्रणा वापरून दुरुस्त करण्यात आली sched_autogroup, परंतु कार्यांमधील प्रोसेसर वेळेच्या वितरणाची इतर अनेक वैशिष्ट्ये राहिली. वास्तविक, ही CFS मध्ये सर्वकाही किती वाईट आहे याबद्दलची कथा नाही, परंतु प्रोसेसर वेळेचे "वाजवी" वितरण हे सर्वात क्षुल्लक काम नाही या वस्तुस्थितीकडे लक्ष वेधण्याचा प्रयत्न आहे.

शेड्युलरमधील आणखी एक महत्त्वाचा मुद्दा म्हणजे प्रीम्प्शन. प्रोसेसरमधून स्निकरिंग प्रक्रिया बाहेर काढण्यासाठी आणि इतरांना काम करू देण्यासाठी हे आवश्यक आहे. इजेक्शन प्रक्रियेला संदर्भ स्विचिंग म्हणतात. या प्रकरणात, कार्याचा संपूर्ण संदर्भ जतन केला जातो: स्टॅकची स्थिती, नोंदणी इ., ज्यानंतर प्रक्रिया प्रतीक्षा करण्यासाठी पाठविली जाते आणि दुसरी त्याची जागा घेते. हे OS साठी एक महाग ऑपरेशन आहे आणि क्वचितच वापरले जाते, परंतु त्यात मूळतः काहीही चुकीचे नाही. वारंवार संदर्भ स्विचिंग OS मध्ये समस्या दर्शवू शकते, परंतु सहसा ते सतत असते आणि विशेषत: काहीही सूचित करत नाही.

एक सत्य समजावून सांगण्यासाठी एवढी मोठी कथा आवश्यक आहे: प्रामाणिक लिनक्स शेड्युलरमध्ये प्रक्रिया जितकी जास्त प्रोसेसर संसाधने वापरण्याचा प्रयत्न करेल, तितक्या वेगाने ते थांबवले जाईल जेणेकरून इतर प्रक्रिया देखील कार्य करू शकतील. हे बरोबर आहे की नाही हा एक जटिल प्रश्न आहे जो वेगवेगळ्या भारांखाली वेगळ्या पद्धतीने सोडवला जाऊ शकतो. विंडोजमध्ये, अलीकडे पर्यंत, शेड्यूलर डेस्कटॉप अनुप्रयोगांच्या प्राधान्य प्रक्रियेवर केंद्रित होते, ज्यामुळे पार्श्वभूमी प्रक्रिया गोठवू शकतात. सन सोलारिसचे शेड्युलरचे पाच वेगवेगळे वर्ग होते. जेव्हा आम्ही व्हर्च्युअलायझेशन लाँच केले, तेव्हा आम्ही सहावा जोडला, वाजवी शेअर शेड्यूलर, कारण मागील पाच सोलारिस झोन वर्च्युअलायझेशनसह पुरेसे कार्य करत नाहीत. सारख्या पुस्तकांसह या समस्येचा तपशीलवार अभ्यास सुरू करण्याची मी शिफारस करतो सोलारिस इंटर्नल्स: सोलारिस 10 आणि ओपनसोलारिस कर्नल आर्किटेक्चर किंवा लिनक्स कर्नल समजून घेणे.

२.४. चोरीचे निरीक्षण कसे करावे?

व्हर्च्युअल मशीनमध्ये चोरीचे निरीक्षण करणे, इतर कोणत्याही प्रोसेसर मेट्रिकप्रमाणे, सोपे आहे: तुम्ही कोणतेही प्रोसेसर मेट्रिक टूल वापरू शकता. मुख्य म्हणजे व्हर्च्युअल मशीन लिनक्सवर आहे. काही कारणास्तव विंडोज आपल्या वापरकर्त्यांना ही माहिती देत ​​नाही. 🙁

शीर्ष कमांडचे आउटपुट: प्रोसेसर लोडचे तपशील, सर्वात उजव्या स्तंभात - चोरी

हायपरवाइजरकडून ही माहिती मिळवण्याचा प्रयत्न करताना अडचण निर्माण होते. आपण होस्ट मशीनवर चोरीचा अंदाज लावण्याचा प्रयत्न करू शकता, उदाहरणार्थ, लोड अॅव्हरेज (LA) पॅरामीटर वापरून - अंमलबजावणीच्या रांगेत प्रतीक्षा केलेल्या प्रक्रियेच्या संख्येचे सरासरी मूल्य. या पॅरामीटरची गणना करण्याची पद्धत सोपी नाही, परंतु सर्वसाधारणपणे, प्रोसेसर थ्रेड्सच्या संख्येने LA सामान्यीकृत केल्यास 1 पेक्षा जास्त असल्यास, हे सूचित करते की लिनक्स सर्व्हर काहीतरी ओव्हरलोड आहे.

या सर्व प्रक्रिया कशाची वाट पाहत आहेत? स्पष्ट उत्तर प्रोसेसर आहे. परंतु उत्तर पूर्णपणे बरोबर नाही, कारण कधीकधी प्रोसेसर विनामूल्य असतो, परंतु एलए स्केल बंद होतो. लक्षात ठेवा NFS कसे कमी होते आणि LA कसे वाढते. डिस्क आणि इतर इनपुट/आउटपुट उपकरणांसोबतही असेच घडू शकते. परंतु प्रत्यक्षात, प्रक्रिया कोणत्याही लॉकच्या समाप्तीची प्रतीक्षा करू शकतात, एकतर भौतिक, I/O उपकरणाशी संबंधित, किंवा तार्किक, जसे की म्यूटेक्स. यामध्ये हार्डवेअरच्या स्तरावर लॉकिंग (डिस्कमधून समान प्रतिसाद) किंवा लॉजिक (तथाकथित लॉकिंग प्रिमिटिव्हज, ज्यामध्ये अनेक घटकांचा समावेश आहे, म्युटेक्स अ‍ॅडॉप्टिव्ह आणि स्पिन, सेमफोर्स, कंडिशन व्हेरिएबल्स, आरडब्ल्यू लॉक्स, आयपीसी लॉक) यांचा समावेश आहे. ...).

LA चे आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे ते ऑपरेटिंग सिस्टम सरासरी मानले जाते. उदाहरणार्थ, 100 प्रक्रिया एका फाईलसाठी स्पर्धा करत आहेत आणि नंतर LA=50. इतके मोठे मूल्य ऑपरेटिंग सिस्टीम खराब असल्याचे सूचित करते. परंतु इतर कुटिल लिखित कोडसाठी, ही एक सामान्य स्थिती असू शकते, केवळ ती खराब आहे आणि ऑपरेटिंग सिस्टममधील इतर प्रक्रियांना त्रास होत नाही.

या सरासरीमुळे (आणि एका मिनिटापेक्षा कमी वेळेत), LA इंडिकेटरद्वारे काहीही निश्चित करणे हे सर्वात फायद्याचे काम नाही, विशिष्ट प्रकरणांमध्ये अत्यंत अनिश्चित परिणामांसह. तुम्ही ते शोधण्याचा प्रयत्न केल्यास, तुम्हाला आढळेल की विकिपीडियावरील लेख आणि इतर उपलब्ध संसाधने प्रक्रियेचे सखोल स्पष्टीकरण न देता फक्त सोप्या प्रकरणांचे वर्णन करतात. स्वारस्य असलेल्या प्रत्येकाला मी पुन्हा पाठवतो, ब्रेंडन ग्रेग येथे  - खालील लिंक्सचे अनुसरण करा. कोण इंग्लिश बोलायला खूप आळशी आहे - LA बद्दलच्या त्याच्या लोकप्रिय लेखाचा अनुवाद.

3. विशेष प्रभाव

आता आपण समोर आलेल्या चोरीच्या मुख्य केसेस पाहू. ते वरील सर्व गोष्टींचे पालन कसे करतात आणि हायपरवाइजरवरील निर्देशकांशी ते कसे संबंधित आहेत हे मी तुम्हाला सांगेन.

पुनर्वापर. सर्वात सोपा आणि सर्वात सामान्य: हायपरवाइजर पुन्हा वापरला गेला आहे. खरंच, बरीच चालणारी व्हर्च्युअल मशीन्स आहेत, त्यांच्या आत प्रोसेसरचा जास्त वापर आहे, खूप स्पर्धा आहे, LA वापर 1 पेक्षा जास्त आहे (प्रोसेसर थ्रेड्सद्वारे सामान्यीकृत). सर्व व्हर्च्युअल मशीनमधील सर्व काही मंद होते. हायपरवाइजरमधून प्रसारित केलेली चोरी देखील वाढत आहे, लोडचे पुनर्वितरण करणे किंवा एखाद्याला बंद करणे आवश्यक आहे. सर्वसाधारणपणे, सर्वकाही तार्किक आणि समजण्यासारखे आहे.

पॅराव्हर्च्युअलायझेशन वि. सिंगल इंस्टेन्सेस. हायपरवाइजरवर फक्त एक आभासी मशीन आहे; ते त्याचा एक छोटासा भाग वापरते, परंतु एक मोठा I/O लोड तयार करते, उदाहरणार्थ डिस्कवर. आणि कुठून तरी त्यात एक छोटीशी चोरी दिसते, 10% पर्यंत (अनेक प्रयोगांद्वारे दर्शविल्याप्रमाणे).

प्रकरण रोचक आहे. पॅराव्हर्च्युअलाइज्ड ड्रायव्हर्सच्या स्तरावर ब्लॉक केल्यामुळे येथे चोरी तंतोतंत दिसते. व्हर्च्युअल मशीनमध्ये एक व्यत्यय तयार केला जातो, ड्रायव्हरद्वारे प्रक्रिया केली जाते आणि हायपरवाइजरला पाठविली जाते. हायपरवाइजरवरील व्यत्यय हाताळणीमुळे, व्हर्च्युअल मशीनसाठी ते पाठवलेल्या विनंतीसारखे दिसते, ते अंमलबजावणीसाठी तयार आहे आणि प्रोसेसरची वाट पाहत आहे, परंतु प्रोसेसरला वेळ दिला जात नाही. आभासी मुलीला वाटते की ही वेळ चोरीला गेली आहे.

हे बफर पाठवण्याच्या क्षणी घडते, ते हायपरवाइजरच्या कर्नल स्पेसमध्ये जाते आणि आम्ही त्याची वाट पाहण्यास सुरुवात करतो. जरी, आभासी मशीनच्या दृष्टिकोनातून, त्याने त्वरित परत यावे. म्हणून, चोरी गणना अल्गोरिदमनुसार, ही वेळ चोरीची मानली जाते. बहुधा, या परिस्थितीत इतर यंत्रणा असू शकतात (उदाहरणार्थ, काही इतर sys कॉलवर प्रक्रिया करणे), परंतु ते फारसे वेगळे नसावेत.

शेड्युलर विरुद्ध अत्यंत लोड केलेल्या व्हर्च्युअल मशीन. जेव्हा एका आभासी मशीनला इतरांपेक्षा जास्त चोरीचा त्रास होतो, तेव्हा हे शेड्युलरमुळे होते. प्रोसेसर जितका जास्त लोड करेल तितक्या लवकर शेड्यूलर त्याला बाहेर काढेल जेणेकरून इतर देखील कार्य करू शकतील. जर व्हर्च्युअल मशीन थोडेसे वापरत असेल, तर ते चोरीला क्वचितच दिसेल: त्याची प्रक्रिया प्रामाणिकपणे बसली आणि वाट पाहिली, आम्हाला अधिक वेळ देणे आवश्यक आहे. जर एखादे व्हर्च्युअल मशीन त्याच्या सर्व कोरांवर जास्तीत जास्त भार निर्माण करत असेल, तर ते बहुतेक वेळा प्रोसेसरमधून बाहेर काढले जाते आणि ते त्याला जास्त वेळ न देण्याचा प्रयत्न करतात.

जेव्हा व्हर्च्युअल मशीनमधील प्रक्रिया अधिक प्रोसेसर मिळविण्याचा प्रयत्न करतात तेव्हा ते अधिक वाईट असते कारण ते डेटा प्रक्रियेचा सामना करू शकत नाहीत. मग हायपरवाइजरवरील ऑपरेटिंग सिस्टम, प्रामाणिक ऑप्टिमायझेशनमुळे, कमी आणि कमी प्रोसेसर वेळ प्रदान करेल. ही प्रक्रिया हिमस्खलनासारखी घडते आणि चोरून आकाशात उडी मारते, जरी इतर आभासी मशीन्सना ते फारसे लक्षात येत नाही. आणि अधिक कोर, प्रभावित मशीन वाईट. थोडक्यात, बर्‍याच कोर असलेल्या उच्च भारित व्हर्च्युअल मशीन्सना सर्वात जास्त त्रास होतो.

कमी LA, पण चोरी आहे. जर LA अंदाजे 0,7 असेल (म्हणजे हायपरवाइजर अंडरलोड केलेले दिसते), परंतु वैयक्तिक व्हर्च्युअल मशीनमध्ये चोरी दिसून येते:

• पॅराव्हर्च्युअलायझेशनसह पर्याय आधीच वर वर्णन केले आहे. हायपरवाइजर ठीक असले तरी आभासी मशीन चोरी दर्शविणारे मेट्रिक्स प्राप्त करू शकते. आमच्या प्रयोगांच्या परिणामांनुसार, हा चोरी पर्याय 10% पेक्षा जास्त नाही आणि आभासी मशीनमधील अनुप्रयोगांच्या कार्यक्षमतेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडू नये.
• LA पॅरामीटर चुकीच्या पद्धतीने मोजले गेले आहे. अधिक तंतोतंत, प्रत्येक विशिष्ट क्षणी ते योग्यरित्या मोजले जाते, परंतु जेव्हा एका मिनिटापेक्षा सरासरी काढले जाते तेव्हा ते कमी लेखले जाते. उदाहरणार्थ, हायपरवाइजरच्या प्रति तृतीयांश एक आभासी मशीन त्याचे सर्व प्रोसेसर अगदी अर्ध्या मिनिटासाठी वापरत असल्यास, हायपरवाइजरवर LA प्रति मिनिट 0,15 असेल; अशा चार व्हर्च्युअल मशीन एकाच वेळी काम करतील 0,6. आणि एलए निर्देशकानुसार त्या प्रत्येकावर अर्ध्या मिनिटासाठी 25% वर जंगली चोरी होती हे तथ्य यापुढे बाहेर काढले जाऊ शकत नाही.
• पुन्हा, शेड्यूलरमुळे ज्याने ठरवले की कोणीतरी जास्त खात आहे आणि कोणीतरी थांबू द्या. यादरम्यान, मी संदर्भ बदलेन, व्यत्यय हाताळेन आणि इतर महत्त्वाच्या सिस्टम गोष्टींची काळजी घेईन. परिणामी, काही व्हर्च्युअल मशीनमध्ये कोणतीही समस्या दिसत नाही, तर काहींना गंभीर कामगिरी कमी होत आहे.

4. इतर विकृती

व्हर्च्युअल मशीनवर प्रोसेसर वेळेचा वाजवी परतावा विकृत करण्यासाठी आणखी एक दशलक्ष कारणे आहेत. उदाहरणार्थ, हायपरथ्रेडिंग आणि NUMA गणनेमध्ये अडचणी आणतात. ते प्रक्रिया अंमलात आणण्यासाठी कर्नलची निवड पूर्णपणे गोंधळात टाकतात, कारण शेड्यूलर गुणांक - वजन वापरतो, जे संदर्भ स्विच करताना गणना आणखी कठीण करते.

टर्बो बूस्ट किंवा त्याउलट, ऊर्जा बचत मोड यासारख्या तंत्रज्ञानामुळे विकृती आहेत, जे वापराची गणना करताना, कृत्रिमरित्या वारंवारता वाढवू किंवा कमी करू शकतात किंवा सर्व्हरवरील वेळेचा तुकडा देखील वाढवू शकतात. टर्बो बूस्ट सक्षम केल्याने एका प्रोसेसर थ्रेडचे कार्यप्रदर्शन दुसर्‍याच्या कार्यक्षमतेत वाढ झाल्यामुळे कमी होते. या क्षणी, वर्तमान प्रोसेसर फ्रिक्वेंसीबद्दल माहिती आभासी मशीनवर प्रसारित केली जात नाही, आणि त्याचा विश्वास आहे की कोणीतरी त्याचा वेळ चोरत आहे (उदाहरणार्थ, त्याने 2 GHz विनंती केली, परंतु अर्धी मिळाली).

सर्वसाधारणपणे, विकृतीची अनेक कारणे असू शकतात. तुम्हाला एखाद्या विशिष्ट प्रणालीवर दुसरे काहीतरी सापडेल. मी वरील लिंक्स दिलेल्या पुस्तकांपासून सुरुवात करणे आणि perf, sysdig, systemtap यांसारख्या उपयुक्तता वापरून हायपरवाइजरकडून आकडेवारी मिळवणे चांगले आहे. डझनभर.

5. निष्कर्ष

1. पॅराव्हर्च्युअलायझेशनमुळे काही प्रमाणात चोरी होऊ शकते आणि ती सामान्य मानली जाऊ शकते. ते इंटरनेटवर लिहितात की हे मूल्य 5-10% असू शकते. व्हर्च्युअल मशीनमधील ऍप्लिकेशन्सवर आणि ते त्याच्या भौतिक उपकरणांवर ठेवलेल्या लोडवर अवलंबून असते. व्हर्च्युअल मशीन्समध्ये अॅप्लिकेशन्स कसे वाटतात याकडे लक्ष देणे येथे महत्त्वाचे आहे.
2. हायपरवाइजरवरील लोड आणि व्हर्च्युअल मशीनमधील चोरी यांचे गुणोत्तर नेहमीच स्पष्टपणे परस्परसंबंधित नसतात; चोरीचे दोन्ही अंदाज वेगवेगळ्या भारांच्या अंतर्गत विशिष्ट परिस्थितींमध्ये चुकीचे असू शकतात.
3. शेड्युलरची प्रक्रियांबद्दल वाईट वृत्ती आहे जी खूप विचारतात. जे जास्त मागतात त्यांना कमी देण्याचा तो प्रयत्न करतो. मोठ्या आभासी मशीन वाईट आहेत.
4. पॅराव्हर्च्युअलायझेशन न करताही थोडीशी चोरी करणे हे सर्वसामान्य प्रमाण असू शकते (आभासी मशीनमधील भार, शेजारच्या लोडची वैशिष्ट्ये, थ्रेड्सवर लोड वितरण आणि इतर घटक लक्षात घेऊन).
5. तुम्हाला एखाद्या विशिष्ट प्रणालीमध्ये चोरी शोधायची असल्यास, तुम्हाला विविध पर्याय एक्सप्लोर करावे लागतील, मेट्रिक्स गोळा कराव्या लागतील, त्यांचे काळजीपूर्वक विश्लेषण करावे लागेल आणि भार समान रीतीने कसा वितरित करायचा याचा विचार करावा लागेल. कोणत्याही प्रकरणातील विचलन शक्य आहे, ज्याची प्रायोगिकरित्या पुष्टी करणे आवश्यक आहे किंवा कर्नल डीबगरमध्ये पाहिले पाहिजे.

स्त्रोत: www.habr.com