目前剛好在整理 Resource Management 的部份，所以本月教學文開放 vSphere 4 書裡的部分內容，這些觀念從以前到現在都是通用的喔～ 
VM的資源設定與分配
前面已經提到在虛擬化環境中，實體CPU與Memory資源怎樣運作，由Hypervisor統一調度、分配給VM來使用。但是在企業環境裡頭，一定有很多時候，不同的應用其實是有分優先順序的，對於重要的服務，當然會擺在首位，得到最多的關愛眼神。
如今，VM已經都集中化在虛擬環境互相競爭，我們當然也可以針對不同的VM給予不同的資源，經由這些設定，來確保某些VM能夠享有更豐富硬體資源。
CPU與Memory的資源有三種設定：Limit、Reservation、Share。
Limit
限制VM的CPU或記憶體資源，訂出一個上限值，此VM無論如何不能使用超過這個數值的資源，CPU數值單位是MHz，Memory數值單位是MB。
l 例（CPU）：VM A的CPU Limit設定為1000MHz，則無論實體CPU有多少運算資源，有沒有其他的VM參與競爭，VM A「最多」就是拿到1000MHz的資源。
l 例（Memory）：VM A的Memory Limit設為1000MB的話，表示不管有多少實體記憶體可分配，也不管VM配置多少RAM，「最多」就是拿到1GB記憶體使用。
註：Memory Limit的最大上限值取決於VM的上一層（ESX host或Resource Pool）最大擁有的可分配記憶體資源。而CPU Limit則受限VM有多少vCPU、實體CPU的運算時脈、以及VM的上一層（ESX host或Resource Pool）最大擁有的可分配資源。
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Q：Memory Limit設定的意義在哪裡？不是可以一開始就配置VM需要多少RAM嗎？而且Virtual Hardware也可以隨時更改配置呀？ |
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其實Memory Limit比較常用於Resource Pool這個等級，增加臨時調度需求的彈性。通常一般情況下，不用針對個別VM設定Memory Limit。VM的available memory自動等於Memory Limit。 例如VMA配置了2GB的記憶體，如果Memory Limit你設定為3GB，這樣並無意義，因為VM不會使用超過2GB。
不過VM設定Memory Limit的好處是，可隨時限制VM的記憶體使用量而不用重新開機。舉例來說，VMA目前配置2GB的記憶體，但你認為它只要1GB就足夠使用，那就設Limit為1000MB即可，不用關機後重新更改Virtual Hardware的記憶體配置。等到VM需要更多，再取消Memory Limit就好了。 |
Reservation
Reservation是保留值，簡單的說就是「保證」VM一定會有的資源。VM設定了Reservation，如果開機起來，就一定會拿到這些專屬、獨占的實體資源，這個部份是不會被分享或被別人搶走的。
l 例（CPU）：若VM A的Reservation設定為500MHz，則當VM A成功開機後，保證至少會有500MHz的運算效能可用。
l 例（Memory）：若VM A的Reservation設定為500MB，則當VM A成功開機後，保證至少會有500MB的實體記憶體可用。既然確定會有500MB記憶體，所以VM A的vswp檔案就會少掉這500MB的大小，因為這個部份不會進入硬碟做Virtual Swap。
註：Reservation預設值是0，代表沒有設定保留。在如果完全沒有實體記憶體可分配的最壞情況下，則Guest OS自認為擁有的記憶體，其實全部來自VMkernel Swap。反過來說，為了避免用到vswp而影響效能，為VM設定保留值也是一個解決方案。但是實際上有沒有辦法設定這麼多的Reservation？這是必須要思考的問題。
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Q：假設實體CPU或記憶體已經沒有剩餘，VM又設了Reservation，那如何能保證VM能得到這些資源？ |
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答案是既然無法保證，就不讓你的VM開機。因為Hypervisor已經沒有足夠的實體資源，無法保證給你這麼多，VM此時就不能PowerOn。這時候也不能以vswp來取代，因為Reservation要求的是實體的記憶體資源。所以設定Reservation，是可能造成VM無法開機的原因之一。 |
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Q：所以如果VM A是很重要的VM，配置2GB的RAM，我應該也要設定2GB Reservation，確保它實際有百分之百的記憶體可以使用嗎？ |
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錯。Reservation是專屬、保證的硬體資源，給出去後，即使VM A的記憶體閒置，Hypervisor也不會將VM A 的Reservation資源，收回（reclaim）給其它的VM來使用。也就是說這將會減少實體記憶體在分配上的彈性，Reservation設定的越多，VM開機後ESX / ESXi host實體記憶體被獨占的就越多，所以正確的設定Reservation方式應該是以VM的「最低運作需求」為原則來給予保留資源。 舉例來說，若VMA配置為2GB，但它的服務對於記憶體的基本要求是800MB的話，那Reservation就設定800MB就好。在最低的限度，VMA也會有800MB的實體記憶體可用，維持最基本，但足以提供服務的效能。等到有多餘的記憶體，再多分配給VM A使用。 |
Shares
如果說VM設定了Limit與Reservation，例如VM A 的Memory Limit設定1000，Reservation設定500，代表VM A最少會有500MB可以用，最多不能超過1GB，那請問VM到底可以用到多少呢？600MB？還是800MB？
答案是不一定，這個時候到底能額外得到多少資源，就由Shares來決定。
Shares是一個相對比重的數值，並非絕對，每一個VM創建出來的時候就會帶有Shares Number，可隨時更改數字來改變資源比重。我們以CPU Shares舉例。
l CPU Shares有Low（500）、Normal（1000）、High（2000）以及Custom。所佔比重即為1：2：4
l VM的CPU Shares預設皆為Normal（Shares Value為1000）
現在假設有3個VM（A、B、C）在ESX / ESXi運作：
1. 每個VM預設為Normal（1000），表示總共的Shares Number為3000。
2. 當3個VM開始競爭硬體資源時，每個VM會按造Shares比例分配資源，此例目前VM的Shares都是1000，所以每個VM都分配到三分之一（33%）的CPU運算資源。
3. 如果我們將VM C的Shares調整為High（2000），那此時Share Number總和就變成4000，而VM C握有2000，所分到的CPU資源就有二分之一（50％），VM A跟VM B雖然Shares數字不變，但是就資源就被稀釋，每個VM得到四分之一（25％）。
4. 現在將VM C關機，Share Number總和就變成2000，VM A與VM B各握有1000，所以每個VM分到了50％的運算資源。
上述的例子是VM都同時在搶CPU資源時才會發生，很重要的一個觀念是，Shares Number平時並不起作用，在沒有競爭的狀態下，VM可獨享所有資源，只有當VM間彼此產生競爭的時候，才會依照Shares來分配硬體資源的比例。
再來看下圖的範例（假設不考慮額外開銷的問題），如果實體CPU的運作時脈是4GHz，有三個VM「同時」需要取用運算能力，這個時候就產生了競爭，按照Shares來分配資源比重。如果三個VM都設了Reservation，保留值為500MHz，那麼首先三個VM至少都有500MHz的運算效能，是獨享不會被瓜分的。至於想要用到額外的效能，這個部份就要靠Shares競爭來取得。
總實體運算資源（4GHz）扣掉了已經給出去的Reservation（500MHz X 3），剩下2500MHz提供，讓每個VM來做競爭。當三個VM的Shares為Normal（1000）的時候，每一個VM都額外拿到了2.5GHz的三分之一資源（約833MHz，下圖左）。
如果這個時候我們將VM A的Shares調整為High（2000），VM B、VM C改為Low（500）的話，那麼這三個VM各取得多少CPU資源呢？答案是VM A拿到2500MHz的三分之二（1666MHz）資源，VM B、VMC各拿六分之一（416MHz），再加上各自的Reservation，就可得知每個VM大約的運算效能了（上圖右）。
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Q：如果沒有設置Reservation，在競爭時大家就完全依照Shares比重分配嗎？ |
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是的，不過Memory會稍牽扯微複雜一點。例如ESX / ESXi host有4GB的記憶體，VM A、B、C通通配置2GB的RAM，但是若三個VM目前都只使用了1GB RAM，此時實體記憶體足夠供應，並沒有競爭的問題。 一旦每個VM使用到了2GB的記憶體，就產生競爭狀態了，此時VM就依照Shares Number來分配實體記憶體的比重，若此時假設VM A的Shares比重佔三分之二，那它應該要拿到2.65GB的記憶體。但是實際上VM A只有配置2GB，所以不會使用超過2GB。那0.65GB不會分配給VM A，會回到Hypervisor手上再重新配發給其它VM使用。 |
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