Tổng quan toàn diện về các vấn đề hiệu suất của máy ảo VMware
Các vấn đề về phần cứng và phần mềm đôi khi dẫn đến hiệu suất máy ảo (VM) kém. Điều này có thể làm giảm sự tiện lợi và tính linh hoạt của môi trường ảo của bạn. Hãy đọc bài viết trên blog này để tìm hiểu các phương pháp cải thiện hiệu suất máy ảo VMware khi gặp phải tình trạng máy ảo chạy chậm. Khám phá những vấn đề phổ biến nhất dẫn đến sự suy giảm hiệu suất máy ảo và tìm hiểu các giải pháp khắc phục khả thi.
Các lý do để cải thiện hiệu suất máy ảo
Hãy cùng xem xét các lý do chính để thực hiện chẩn đoán và cải thiện hiệu suất máy ảo:
- Hiệu suất máy ảo chậm hơn so với hiệu suất của một máy ảo giống hệt trên một máy chủ khác.
- Các ứng dụng chạy chậm hơn mức bình thường. Tuy nhiên, khi di chuyển máy ảo sang một máy chủ khác, hiệu suất của các ứng dụng lại trở lại bình thường.
- Các ứng dụng mất nhiều thời gian để khởi động.
- Các ứng dụng đang chạy không phản hồi.
- Sử dụng CPU, bộ nhớ hoặc đĩa đạt 100%.
CPU và Bộ nhớ
Thiếu tài nguyên phần cứng là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiệu suất chậm của máy ảo. Nếu bạn không cung cấp đủ tài nguyên CPU cho máy ảo, phần mềm bên trong máy ảo có thể chạy chậm và bị giật. Để khắc phục điều này, hãy thiết lập máy ảo sử dụng nhiều lõi CPU hơn hoặc thêm nhiều bộ xử lý ảo. Ngoài ra, hãy cân nhắc nâng cấp phần cứng của máy chủ nếu bạn đang sử dụng bộ xử lý cũ với số lõi ít, bộ nhớ đệm thấp và tần số thấp.
Khi thiết lập dung lượng RAM cho máy ảo, hãy đảm bảo rằng lượng RAM này đủ cho máy ảo. Đồng thời, máy chủ cũng phải có đủ RAM. Nếu không cung cấp đủ bộ nhớ cho máy ảo, hệ điều hành khách (guest OS) sẽ sử dụng tệp swap một cách quá mức, dẫn đến hiệu suất tổng thể của máy ảo bị chậm. Nếu cung cấp quá nhiều bộ nhớ cho máy ảo mà không để lại đủ bộ nhớ cho hệ điều hành máy chủ, thì hệ điều hành máy chủ sẽ sử dụng tệp swap. Điều này dẫn đến suy giảm hiệu suất của hệ điều hành và ứng dụng. Hơn nữa, hiệu suất của máy ảo cũng bị suy giảm trong trường hợp này. Đừng phân bổ quá nhiều bộ nhớ cho một VM, đồng thời hãy để lại một phần cho máy chủ. Luôn đảm bảo máy chủ có đủ bộ nhớ.
Đọc yêu cầu hệ thống cho hệ điều hành và ứng dụng của bạn. Hãy xem xét một ví dụ. Máy chủ của bạn có 8 GB bộ nhớ và chạy ESXi 7.0 hoặc Windows 10 với VMware Workstation. Một máy ảo Windows Server 2019 đang chạy trên máy chủ này. Nếu bạn cấp 4 GB RAM cho máy ảo Windows Server 2019, sẽ còn lại 4 GB RAM cho hệ điều hành chủ. Điều này đủ để cả hệ điều hành chủ và hệ điều hành khách hoạt động bình thường (không chạy các ứng dụng bổ sung tiêu tốn tài nguyên). Tỷ lệ là 1:2 (4 GB/8 GB), và 1/2-1=-0.5 là giá trị trung bình hiện tại của MEM overcommit tại và . Nếu bạn cấp 2 GB RAM cho một máy ảo chạy Windows Server 2019, trong trường hợp này, hiệu suất của máy ảo sẽ chậm. Nếu bạn cấp 6 GB RAM cho một máy ảo Windows Server 2019, dung lượng bộ nhớ dành cho máy chủ vật lý sẽ không đủ, và do đó, cả máy vật lý lẫn máy ảo đều hoạt động chậm.
Nếu bạn chạy các ứng dụng nặng như cơ sở dữ liệu trên máy ảo, hãy điều chỉnh cấu hình máy ảo và bổ sung thêm tài nguyên CPU và bộ nhớ cho phù hợp.
Quá tải bộ nhớ là tình trạng tổng lượng tài nguyên được phân bổ vượt quá dung lượng thực tế. Nếu bạn có một máy chủ với 8 GB RAM và chạy năm máy ảo được cấu hình để sử dụng 2 GB RAM mỗi máy, tất cả các máy ảo và máy chủ có thể hoạt động chậm vì bộ nhớ bị quá tải (nếu tất cả các máy ảo đều sử dụng bộ nhớ một cách tích cực). Nếu một số máy ảo đang chạy nhưng tải nhẹ, bộ nhớ chủ yếu được sử dụng bởi các máy ảo có tải nặng vì ESXi tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ. Việc quá tải bộ nhớ có ý nghĩa trong môi trường thử nghiệm.
Ngoài ra, hãy kiểm tra tính năng “memory ballooning” và cấu hình tính năng này để thu hồi bộ nhớ chưa sử dụng từ các VM, nhằm tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ vật lý. Đôi khi, tính năng này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của VM khi VM cần sử dụng đĩa để làm vùng swap.
Quá tải CPU . VMware cung cấp các kỹ thuật để sử dụng tài nguyên hợp lý, cho phép bạn cấp phát nhiều bộ xử lý ảo cho các VM hơn số lõi CPU vật lý trên máy chủ. Tham số CPU overcommitment là tỷ lệ giữa số bộ xử lý ảo được gán cho các VM và số lõi CPU vật lý trên máy chủ. Nếu giá trị là 3:1 – không có lý do gì để lo lắng. Nếu giá trị là 5:1, hiệu suất của VM sẽ giảm sút. Nếu giá trị CPU overcommitment là 6:1 hoặc cao hơn, hiệu suất của VM sẽ chậm lại và điều đó có thể gây ra nhiều vấn đề.
Cách giải quyết các vấn đề về CPU và bộ nhớ?
Xem xét nâng cấp phần cứng và thêm RAM cho máy vật lý nơi bạn chạy các máy ảo. Cố gắng đảm bảo có đủ bộ nhớ để ngăn hệ điều hành chủ và khách sử dụng tệp swap. Tránh tình trạng quá tải bộ nhớ.
Đôi khi các tính năng quản lý năng lượng CPU có thể gây ra hiệu suất VM thấp. Hãy thử tắt chúng.
Kiểm tra tài nguyên CPU và bộ nhớ trống trên máy chủ.
Trên ESXi, chạy lệnh này trong dòng lệnh để kiểm tra xem máy chủ của bạn có bị quá tải hay không:
esxtop
Kiểm tra thông số load average trong .
1.0 – có nghĩa là CPU đang được sử dụng hết công suất
0.5 – có nghĩa là CPU đang được sử dụng một nửa (50%)
2.0 – có nghĩa là CPU đang bị quá tải gấp đôi, và bạn phải thực hiện các biện pháp khắc phục
Nhấn các phím này để thay đổi chế độ xem: c – Chỉ số CPU (được hiển thị theo mặc định), m – bộ nhớ, n – mạng, d – đĩa. Nhấn phím cách để cập nhật các giá trị hiển thị (các giá trị được cập nhật tự động cứ sau 5 giây). Nhấn h để xem trợ giúp và q để thoát.
Kiểm tra tham số MEM overcommit avg để xem xét việc sử dụng bộ nhớ trên ESXi. Giá trị MEM overcommit avg được tính như sau: tỷ lệ giữa bộ nhớ được yêu cầu và bộ nhớ khả dụng trừ đi 1. Giá trị khuyến nghị của tham số này là 0 hoặc nhỏ hơn.
Nếu bạn sử dụng VMware Workstation cài đặt trên Linux hoặc Windows để chạy máy ảo, hãy sử dụng các công cụ giám sát hệ thống tiêu chuẩn có sẵn trên hệ điều hành của bạn.
Kiểm tra việc sử dụng CPU/bộ nhớ trên hệ điều hành khách. Một số ứng dụng có thể không hoạt động đúng cách và tiêu tốn hết tài nguyên CPU (lõi CPU). Kiểm tra các tiến trình đang chạy và tìm ra tiến trình gây tải nặng cho CPU. Kiểm tra nhiệt độ của các bộ xử lý vật lý trên máy chủ vì nhiệt độ quá cao (trên 80 °C) gây ra vấn đề về hiệu suất và tạo ra rủi ro cho bộ xử lý (bộ xử lý có thể bị hỏng).
Nâng cấp phần cứng – cài đặt CPU mạnh hơn hoặc thêm bộ xử lý trên máy chủ. Kiểm tra cấu hình VM. Nếu số lượng bộ xử lý ảo cho các VM nhiều hơn cần thiết, hãy giảm số lượng bộ xử lý ảo để giải phóng tài nguyên cho máy chủ.
Trong VMware vSphere, bạn có thể sử dụng cụm DRS (Bộ điều phối tài nguyên phân tán) để di chuyển các VM từ máy chủ ESXi quá tải sang máy chủ ESXi có tài nguyên phần cứng trống.
Vấn đề về đĩa
Hiệu suất thấp của hệ thống lưu trữ sẽ gây ra hiệu suất thấp cho các máy ảo lưu trữ đĩa ảo trên hệ thống lưu trữ đó. Độ trễ lưu trữ là yếu tố quan trọng đối với hiệu suất của máy ảo. Hãy cố gắng sử dụng đĩa SSD (Solid State Drive) để lưu trữ máy ảo. Nếu không thể sử dụng đĩa SSD, hãy sử dụng đĩa HDD (Hard Disk Drive) có tốc độ 7200 RPM hoặc 10000 RPM. Ổ cứng có tốc độ 5400 RPM cung cấp hiệu suất rất thấp. Nên sử dụng ổ đĩa có giao diện SAS.
Nếu bạn sử dụng VMware Workstation, bạn có thể lưu trữ máy ảo trên ổ đĩa SATA ngoài (eSATA) hoặc USB 3.0, đồng thời tuân thủ các khuyến nghị trên. Không ngắt kết nối ổ đĩa ngoài cho đến khi tắt nguồn máy ảo.
Trong môi trường sản xuất, hãy sử dụng ổ đĩa dày không thể mở rộng hoặc được phân bổ trước. Ổ đĩa được xóa ngay lập tức (Eager-zeroed) cấu hình dung lượng lớn sẽ nhanh hơn cho các thao tác ghi đầu tiên.
Nếu bạn sử dụng ổ HDD để lưu trữ máy ảo, hãy thực hiện chống phân mảnh cho ổ đĩa vật lý hoặc mảng đĩa này, đồng thời thực hiện chống phân mảnh cho ổ đĩa ảo trong cài đặt máy ảo. Sử dụng phân vùng để giảm phân mảnh đĩa. Cài đặt hệ điều hành trên một phân vùng, lưu trữ các tệp được các ứng dụng sử dụng (ví dụ: cơ sở dữ liệu) trên một phân vùng khác.
Kiểm tra xem phần mềm cơ sở của HBA (Bộ điều hợp bus máy chủ) đã được cập nhật chưa. Cập nhật firmware của HBA trên máy chủ.
Kiểm tra tình trạng ổ đĩa. Thực hiện chẩn đoán ổ đĩa và hệ thống tệp. Nếu ổ đĩa bị hỏng, hãy thay thế ổ đĩa ngay lập tức.
Kiểm tra cáp giao diện (SAS, SATA).
Mã hóa ổ đĩa làm giảm hiệu suất do chi phí xử lý. Di chuyển tệp VM sang lưu trữ không mã hóa nếu mã hóa không quan trọng đối với VM, hoặc tắt mã hóa ổ đĩa.
Sử dụng bộ điều khiển RAID độc lập (phần cứng) để đạt hiệu suất và độ tin cậy cao hơn.
Đảm bảo có không gian trống trên đĩa trong VM. Không gian đĩa không đủ sẽ làm giảm hiệu suất vì hệ điều hành và ứng dụng không thể ghi tệp tạm thời.
Bạn có thể di chuyển VM sang đĩa hoặc mảng đĩa khác không bị quá tải. Trong VMware vSphere, hãy xem xét sử dụng DRS và Storage DRS. Giảm số lượng VM đang chạy trên cùng một LUN hoặc kho dữ liệu.
Bản sao lưu (Snapshots)
Bản sao lưu đĩa ảo làm giảm hiệu suất đĩa ảo. Mỗi bản sao lưu tạo ra một tệp VMDK delta bổ sung của đĩa ảo. Cơ chế sao chép khi ghi (Copy-on-Write) được sử dụng. Mỗi tệp VMDK delta chứa các khác biệt dữ liệu (nhật ký thay đổi) so với tệp VMDK gốc, và máy ảo sẽ đọc toàn bộ dữ liệu này khi tương tác với đĩa ảo. Kết quả là, dữ liệu được đọc từ nhiều tệp đĩa ảo trên cùng một đĩa vật lý, điều này làm giảm hiệu suất của máy ảo. Vì lý do tương tự, không nên sử dụng các tệp VMDK chia nhỏ cho các máy ảo trong VMware Workstation (tùy chọn này được tạo ra cho các hệ thống tệp cũ không hỗ trợ tệp lớn hơn 4 GB). Tải trọng đĩa tăng lên khi số lượng bản sao lưu tăng. Ảnh chụp nhanh thường được sử dụng cho mục đích tạm thời (ví dụ: khi sao chép dữ liệu trong quá trình sao lưu hoặc cài đặt hoặc thử nghiệm ứng dụng bên trong máy ảo). Xóa hoặc cam kết các bản sao lưu càng sớm càng tốt.
Trong VMware Workstation, bạn nên tắt máy ảo, đóng VMware Workstation và chạy lệnh trong đó chỉ định đường dẫn đến tệp VMDK chính hiện có và đường dẫn đến tệp đĩa ảo mới:
"C:Program Files (x86)usernameVMware Workstationvmware-vdiskmanager.exe" -r
"D:VMsVM-foldervm-name.vmdk" -t 0 "D:VMsVM-folderNewDisk.vmdk"
Sau đó, cấu hình lại máy ảo để sử dụng đĩa ảo mới hoặc tạo máy ảo mới và thiết lập để sử dụng đĩa ảo đã hợp nhất mới.
Trên ESXi, chạy lệnh này để xóa các bản chụp nhanh:
vmware-cmd path_to_vmx_file removesnapshots
hoặc
vim-cmd vmsvc/snapshot.removeall VMID
Bạn có thể xem ID máy ảo bằng lệnh này:
vim-cmd vmsvc/getallvms
Hợp nhất các tệp VMDK đã tách nếu chúng đang được sử dụng. Thực hiện thao tác này trên máy tính Windows đã cài đặt VMware Workstation bằng lệnh:
"C:Program Files (x86)VMwareVMware Workstationvmware-vdiskmanager.exe" -r splitdisk.vmdk -t 0 mergeddisk.vmdk
Lưu trữ dữ liệu nhạy cảm với hiệu suất trên một ổ đĩa nhanh hơn.
VMware Tools
Đảm bảo rằng VMware Tools đã được cài đặt trên hệ điều hành khách. VMware Tools là bộ trình điều khiển và tiện ích được sử dụng để cải thiện hiệu suất máy ảo và trải nghiệm người dùng. Hiệu suất đồ họa được nâng cao sau khi cài đặt VMware Tools. Chuột được đồng bộ hóa và hoạt động mượt mà, không bị giật lag. Với VMware Tools, bạn có thể sử dụng máy ảo ở chế độ toàn màn hình với hiệu suất cao hơn. Kiểm tra xem VMware Tools đã được cài đặt chưa.
Trong Windows, nhấp vào biểu tượng VMware Tools trong khay hệ thống gần đồng hồ, hoặc truy cập C:Program FilesVMwareVMware Tools (đây là thư mục mặc định) và chạy lệnh:
VMwareToolboxCmd.exe -v
Trong Linux, chạy lệnh trong cửa sổ terminal:
vmware-toolbox-cmd -v
Kiểm tra phiên bản VMware Tools trên hệ điều hành khách của máy ảo bằng cách xem nhật ký máy ảo trong dòng lệnh ESXi:
grep toolbox /vmfs/volumes/datastore/vm_name/vmware.log
hoặc
grep build- /vmfs/volumes/datastore/vm_name/vmware.log
Trong VMware vSphere Client, kiểm tra xem VMware Tools đã được cài đặt trên hệ điều hành khách đang chạy trên máy ảo hay chưa. Thông tin về VMware Tools được hiển thị trong tab ” Summary ” của máy ảo (trạng thái và phiên bản).
Vấn đề mạng
Nếu máy chủ ESXi của bạn được kết nối với hệ thống lưu trữ như SAN (Storage Area Network) hoặc NAS (Network Attached Storage), hãy đảm bảo tốc độ mạng đủ cao và mạng không bị quá tải.
Bạn nên sử dụng mạng quản lý ESXi riêng biệt mạng, Mạng vMotion, và mạng lưu trữ trong vSphere để đạt hiệu suất cao.
Cấu hình NIC Teaming (tập hợp liên kết) trên các máy chủ ESXi sử dụng bộ chuyển mạch ảo.
Nếu băng thông mạng hiện tại của bạn không đủ để đáp ứng yêu cầu, hãy xem xét nâng cấp mạng. Ví dụ: thiết lập các bộ điều hợp mạng, bộ chuyển mạch và bộ định tuyến 5 Gbit hoặc 10 Gbit thay vì thiết bị 1 Gbit hiện có.
Phần mềm diệt virus
Đảm bảo phần mềm diệt virus trên máy chủ không quét các tệp đĩa ảo vì việc quét các tệp này có thể làm giảm hiệu suất máy ảo. Bạn có thể loại trừ các tệp VMDK trong thư mục máy ảo khỏi quá trình quét của phần mềm diệt virus.
Kiểm tra tình trạng hoạt động của hệ điều hành đang chạy trên hệ điều hành chủ (host OS) và hệ điều hành khách (guest OS). Đảm bảo không có virus hoặc phần mềm độc hại khác hoặc phần mềm tống tiền.
Cân nhắc sử dụng các giải pháp chống virus chuyên dụng hoạt động với VMware vShield trên các máy chủ ESXi thay vì cài đặt phần mềm chống virus trên từng hệ điều hành khách của các máy ảo. Cách tiếp cận này giúp bạn đạt được hiệu suất tốt hơn và là lựa chọn hợp lý cho các môi trường ảo quy mô lớn. Nếu bạn sử dụng vShield, hãy cấu hình phần mềm này đúng cách vì cấu hình sai có thể làm giảm hiệu suất của máy ảo.
Các vấn đề liên quan đến Hyper-V
Nếu bạn sử dụng VMware Workstation 15.5 hoặc các phiên bản mới hơn hỗ trợ chạy máy ảo VMware khi tính năng Hyper-V được cài đặt trên máy chủ Windows, hiệu suất của các máy ảo VMware có thể bị chậm lại. Khi vai trò Hyper-V được cài đặt, Hyper-V sẽ sử dụng trực tiếp các tính năng ảo hóa CPU như Intel VT-x hoặc AMD-V, những tính năng này không khả dụng đối với VMware Workstation do Trình giám sát máy ảo (VMM) của nó phải chạy ở chế độ đặc quyền. VMM của VMware Workstation chạy ở chế độ người dùng hoặc chế độ ULM (thay vì chế độ đặc quyền) vì lý do tương thích, do VMM không thể truy cập các tính năng ảo hóa phần cứng của CPU khi chúng đang được Hyper-V sử dụng. Trong trường hợp này, VMM sử dụng các API WHP của Microsoft, hoạt động như một lớp trung gian giữa VMM và CPU, dẫn đến giảm hiệu suất của máy ảo VMware.
Gỡ cài đặt Hyper-V và các tính năng liên quan như Bảo mật Dựa trên Ảo hóa (Virtualization Based Security) khỏi máy chủ Windows. Sau đó, VMM của VMware Workstation sẽ chạy ở chế độ đặc quyền và làm việc trực tiếp với các tính năng ảo hóa của CPU với hiệu suất cao. Giải pháp này sẽ giúp khắc phục tình trạng hiệu suất chậm của máy ảo VMware.
Theo dõi Hiệu suất Máy ảo
Theo dõi hiệu suất máy ảo là phương pháp phổ biến để phát hiện tình trạng quá tải và các vấn đề hiệu suất liên quan. Việc theo dõi này giúp bạn xác định nguyên nhân gốc rễ. Hãy nhớ theo dõi hiệu suất máy ảo ở cấp độ máy chủ chứ không phải bên trong hệ điều hành khách. Hệ điều hành khách không nhận biết các tính năng ảo hóa, chẳng hạn như phân bổ tài nguyên động, và có thể hiển thị dữ liệu không chính xác. VMware cung cấp các bộ đếm ở cấp độ máy chủ. Các bộ đếm này cung cấp thông tin chính xác và được sử dụng để theo dõi hiệu suất máy ảo. Nhận thức được cách thông tin hiệu suất được thu thập bên trong máy ảo, VMware đã phát triển các thư viện bộ đếm dành riêng cho máy ảo, cho phép bạn xem thông tin chính xác về hiệu suất máy ảo bằng cách sử dụng tiện ích Perfmon trong các hệ điều hành khách Windows. VMware Tools phải được cài đặt trên hệ điều hành khách để theo dõi hiệu suất VM.
Để kiểm tra tài nguyên phần cứng được sử dụng trong VMware vSphere Client, hãy chọn một máy ảo, mở tab Monitor, sau đó chọn ” Performance > Overview or Performance > Advanced ” để xem biểu đồ và thông tin khác. Trên trang ” Overview “, bạn có thể xem mức sử dụng CPU, bộ nhớ, mạng và lưu trữ (dung lượng trống, dung lượng đã sử dụng và hiệu suất đầu vào/đầu ra) theo thời gian thực cũng như cho ngày, tuần, tháng, năm trước hoặc khoảng thời gian tùy chỉnh. Chọn các tùy chọn này trong hai menu thả xuống trên trang này ( Period và View ). 
Nhấp vào Utilization trong tab Monitor để xem thêm thông tin về mức sử dụng CPU của máy ảo, bộ nhớ máy ảo và bộ nhớ khách.
Tương tự, bạn có thể chọn một máy chủ ESXi hoặc cụm trong vSphere Client và theo dõi các tài nguyên đã sử dụng và còn trống theo thời gian thực cũng như trong khoảng thời gian đã chọn.
Kết luận
Bài viết blog này đã giải thích những điểm chính cần lưu ý khi đề cập đến các vấn đề về hiệu suất máy ảo và các khuyến nghị giúp cải thiện hiệu suất máy ảo. Bạn nên sử dụng phần cứng có hiệu năng đủ mạnh, tránh tình trạng quá tải bộ nhớ và cấu hình phần mềm đúng cách. Sử dụng công cụ theo dõi hiệu năng máy ảo để xác định nguyên nhân khiến máy ảo chạy chậm.
Hư hỏng đĩa là vấn đề nguy hiểm nhất gây ra hiệu năng máy ảo chậm, vì ngoài việc máy ảo hoạt động kém, bạn còn có thể mất dữ liệu. Để tránh mất dữ liệu, hãy thực hiện sao lưu dữ liệu VMware thường xuyên. Sử dụng NAKIVO Backup & Replication cho Sao lưu VMware – giải pháp bảo vệ dữ liệu toàn diện hỗ trợ VMware vSphere 7.0 và cung cấp nhiều tính năng hữu ích để cải thiện tốc độ và độ tin cậy của quá trình sao lưu.
