リソース制御でサービスレベルを確保せよ：実践！ Xenで実現するサーバ統合（5）（1/3 ページ）

仮想化ソフトウェアの「Xen」を用いてサーバ統合を実践していく手順を具体的に紹介します。最終回ではゲストOSに対する各種リソースの割り当て・制限方法を紹介します（編集部）

[中嶋一樹, 高橋浩和，住商情報システム株式会社/VA Linux Systems Japan株式会社]

　Xenを用いてサーバを統合する手順を具体的に紹介してきたこの連載も、いよいよ最終回です。今回は、Xenをインストールして仮想マシンを立ち上げた後に、CPUやメモリ、ネットワーク帯域といったリソースを各ゲストOSにどのように割り当て、必要に応じて制限するかというリソース制御の方法を解説したいと思います。

【関連記事】

http://www.atmarkit.co.jp/flinux/special/xen01/xen01.html
仮想化技術の大本命「Xen」を使ってみよう〜インストール & Debian環境構築編〜

http://www.atmarkit.co.jp/flinux/special/xen02/xen01.html
仮想化技術の大本命「Xen」を使ってみよう〜Xen対応カスタムカーネル構築編〜

ゲストOSのリソース制御はなぜ必要？

　Xenは、デフォルトではゲストOSに対して何らリソースの制限を掛けていません。CPU、メモリ、ネットワーク帯域、ディスク帯域それぞれについて、ゲストOSがリソースを要求した際には、余裕さえあればできる限り要求元のゲストOSにリソースを割り当てようとします。

　しかしながら、さまざまな種類のゲストOSを1つのホストサーバ上に統合している場合は、これでは不都合なこともあります。VPS（Virtual Private Server）でホスティングサービスを提供している場合を想像してください。たいていのVPSサービスは保証するハードウェアリソース別に、そのサービスレベルを定義しています。

　例えば、以下のように2つのサービスレベルを用意しているとします。

サービスレベル	メモリ容量	ネットワーク帯域	ディスク容量
アドバンスド	512Mbytes	1Mbps	20Gbytes
スタンダード	256Mbytes	0.5Mbps	5Gbytes
表1　2つのサービスレベル

　そしてシステムは、図1のように、1台のホストサーバ上に異なるサービスレベルのゲストOSが混在している構成だとします。

図1　異なるサービスレベルのゲストOSが混在している環境

　メモリとディスク容量については、ゲストOSを作成する時点で必須のパラメータとなるので、特段意識する必要はありません。しかしネットワーク帯域については、デフォルトのままだと均等に割り当てられてしまいます。この結果、ネットワークに余裕があるときにはどのゲストOSでも十分なネットワーク帯域が確保できますが、込み合ってくると各ゲストOSに保証されるべき帯域が確保できないことになります。

　このような環境でサービスレベルに応じたリソース配分を実現するには、ホストOS側で、各ゲストOSのリソース制御の設定を施す必要があります。制御可能なリソースには以下のものがあります。

■CPU関連

• 仮想CPU数
• 仮想CPUと物理CPUのマッピング
• CPU利用率閾値
• CPUスケジュール優先度

■メモリ関連

• 割当量／最大値

■ネットワーク関連

• 帯域幅閾値（Linuxの機能で実現）
  ※ディスクについても優先度設定が可能ですが、ここでは割愛します

　では、上記の各項目について、その動作と設定方法について解説していきます。

CPUのリソース制御

　CPUおよびメモリ関連のリソース設定は、Xenがもともと備える機能として提供されています。設定方法は複数あり、ドメイン設定ファイルによって静的に行う方法と、xmコマンドで動的に行う方法があります。ドメイン設定ファイルは、デフォルトでは/etc/xen/以下に、各ゲストOSのドメイン名で保存されています。

　一方ネットワーク関連はXenの機能ではなく、OS側で提供されている機能に工夫を加えて設定を実現します。

■仮想CPU数

　ゲストOSに割り当てる仮想CPUの数です。これは実際にサーバ機に搭載されているCPU数とは関係ありません。

　例えば、サーバ機に搭載されているCPUがXeonデュアルコア×1ソケットだとすると、実CPU数は2になります（デュアルコアなので）。しかし仮想CPU個数として、例えば「4」のように、実CPU数よりも多い個数を指定することもできます。

図2　ゲストOSに仮想CPUを割り当てる

　ゲストOSはここで指定されたCPU数を認識しますが、当然ながら、たとえ実CPU数よりも大きい値を指定してもパフォーマンスは上がりません。従って、実運用では常に仮想CPU数は実CPU数以下にするべきです。設定可能な値は1〜32となっており、稼働中に動的に変更可能です。

設定ファイルでの書式 vcpus = 数

xmコマンドでの書式 # xm vcpu-set ドメイン名　数

確認方法 # xm list ドメイン名 Name       ID Mem(MiB) VCPUs  State    Time(s) vm01       14      511     2  -b----    379.1

■仮想CPUと物理CPUのマッピング

　前述のとおり、仮想CPU数は物理CPU数には依存しません。しかし実質的には、いずれかの物理CPUにマッピングされることになります。これは静的に固定することもできますし、動的にその場その場で選択されるよう設定することもできます。デフォルトでは動的に選択されるようになっています。

図3　仮想CPUと物理CPUのマッピング

　物理CPU当たりのキャパシティを正確に管理したい場合には、以下のように設定し、サービスレベルを差別化することができます。稼働中にも動的に変更可能ですが、起動時の値より大きい値には変更できません。

図4　仮想CPUと物理CPUのマッピングを変更する

設定ファイルでの書式 cpus = "物理CPU番号のリスト" 　　＜例＞ 　　cpus = "0-3,5,^1" 　　#CPU番号0,2,3,5が割り当てられる。 ^は除外を示す。 　　#設定されなかった場合はすべての物理CPUに動的にマッピングされる。

xmコマンドでの書式 # xm vcpu-pin ドメイン名　仮想CPU番号　物理CPU番号のリスト

確認方法 # xm vcpu-list ドメイン名 Name 　　　ID VCPUs CPU State 　Time(s) CPU Affinity vm01 　　　 4 　0 　　0 -b- 　　　0.6 　　0,2-3,5 vm01 　　　 4 　1 　　3 -b- 　　　0.4　　 0,2-3,5 vm01 　　　 4 　2 　　5 -b- 　　　0.0 　　0,2-3,5 vm01 　　　 4 　3 　　2 -b- 　　　0.0 　　0,2-3,5

第4回へ