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Prozessoren und deren Herausforderungen mit Hyper-V

HYPER-V

Prozessoren und deren Funktionen sind ein wichtiger Bestanteil für die Server Virtualisierung. In einem älteren Artikel (Hyper-V CPU Anforderungen) wurde bereits detailliert beschrieben, welche Funktionen Hyper-V voraussetzt und wie diese aktiviert werden können.

Anders als bei Memory findet bei Prozessoren generell ein over-commit statt. Das heisst es werden den Virtual Machines mehr Ressourcen zugewiesen, als physikalisch vorhanden sind. Damit dies am Schluss sich nicht negativ auf die Performance der Virtual Machines und den Host auswirkt, sollte die Empfehlung von Microsoft befolgt werden. Aktuell wird die Limite auf ein Maximum von 8 v-procs pro logical Processor festgelegt. Für die beste Performance sollte aber wenn möglich eine Ratio von 1:4 nicht überschritten werden. Um die aktuelle Auslatung auslesen zu können, kann eine Zeile PowerShell Code ausgeführt werden: write-host (@(gwmi -ns root\virtualization MSVM_Processor).count / (@(gwmi Win32_Processor) | measure -p NumberOfLogicalProcessors -sum).Sum) "virtual processor(s) per logical processor" -f yellow

Damit stell Ben Armstrong ein sehr nützliches Hilfsmittel bereits um die aktuelle Auslastung genauer zu prüfen, indem die Anzahl “MSVM_Processor” Instanzen ausgelesen werden um die aktuell laufenden Virtual Machines respektive der zugewiesenen v-procs auszulesen:

Neue Funktionen, SLAT und RemoteFX

Seit Windows Server 2008 R2 wird auch “Second Level Address Translation” (SLAT) unterstützt. SLAT-fähige Hardware ist für die Virtualisierung nicht zwingend erforderlich, aber wird durch Microsoft. wärmstens empfohlen. Denn der Einsatz von SLAT-fähiger Hardware ermöglicht eine erhebliche Verbesserung der Performance. Zum Beispiel hat James Baker vom Remote Desktop Services Team (aka Terminal Services) vor einigen Monaten einen Artikel bezüglich SLAT und RDS veröffentlicht. Diese Tests von der Product Group haben ergeben, dass mit SLAT-fähigen Prozessoren zwischen 1.6x und 2.5x mehr Sessions gleichzeitig laufen konnten. Wichtig zu wissen, je nach Hersteller wird diese Technologie wieder unter einem eigenen Namen geführt:

  • AMD: Nested Page Tables (NPT) oder Rapid Virtualization Indexing (RVI)
    • z.B. AMD Opteron
  • Intel: Extended Page Tables (EPT)
    • Intel Xeon 5500 (Intel Core i3/5/7)

Mit Service Pack 1 für Windows Server 2008 R2 kommen neue Funktionen und Möglichkeiten für virtualisierte Desktops. RemoteFX nutzt SLAT, weswegen diese Hardware nun eine Voraussetzung ist. Genaue Angaben zu der erforderlichen Hardware wird bei Microsoft TechNet beschrieben.

Prozessor Kompatibilität

Primär muss man bei Hyper-V zwischen den einzelnen Komponenten Unterscheiden, Failover Cluster und dem Hypervisor Hyper-V. Die Failover Cluster Technologie unterstützt unterschiedliche Prozessoren (Intel / AMD) sowie auch unterschiedliche Modelle / Versionen. In einem Windows Cluster wird allerdings eine Mix von x86, x64, amd64 Prozessor Typen nicht supportet.

Damit eine Migration im laufenden Betrieb durchgeführt werden kann, setzt Hyper-V (wie auch alle andere Hypervisor) Prozessoren der gleichen Serie voraus. Werden unterschiedliche Versionen eingesetzt, kann der “Compatibility Mode” eingesetzt werden.

Damit werden nur die “alten” Funktionen der Prozessoren ausgeführt, damit Live Migration auch weiterhin ausgeführt werden kann. Folgende Tabelle zeigt in Details auf, welche Migrationen mit aktiviertem “Compatibility Mode” ausgeführt werden und wie die Einschränkungen dabei aussehen:

Host A Prozessor Funktionsumfang Host B Prozessor Funktionsumfang VM Migration Migrations Ergebnis Verfügbare Funktionen
Wie Host B (Features: X, Y, Z) Wie Host A (Features: X, Y, Z) Host A nach Host B Host B nach Host A Erfolgreich
Erfolgreich
X, Y, Z
Subset von Host B (Features: X, Y, Z) Subset von Host A (Features: X, Y) Host A nach Host B Host B nach Host A Erfolgreich
Erfolgreich
X, Y
Subset von Host B (Features: X, Y) Subset von Host A (Features: X, Y, Z) Host A nach Host B Host B nach Host A Erfolgreich
Erfolgreich
X, Y
Anderes Set als Host B (Features: X, Y) Anderes Set als Host B (Features: Y, Z) Host A nach Host B Host B nach Host A Erfolgreich
Erfolgreich
Y

Dieser Modus kann für alle Funktionen verwendet werden, welche kein Neustart einer Virtual Machine zur Folge haben (Live Migration, Quick Migration, Save State). Bei eine “Power off / on” spielt der Prozessor sozusagen keine Rolle, da kann auch von Intel auf AMD gewechselt werden.

Um zu prüfen welche Funktionen durch die Prozessoren unterstützt werden, respektive welche Migration möglich ist, kann mit dem “Virtual Machine Migration Test Wizard” ein Check durchgeführt werden. Das Tool kann direkt bei MSDN heruntergeladen werden.

Wichtige Updates

Neue Hardware, besonders neue Prozessoren müssen vor dem Produktiveinsatz intensiv getestet werden. Da die neuen Prozessoren von AMD und Intel immer neuere Funktionen und Instruktionen unterstützen, müssen dafür spezifische Updates für Hyper-V installiert werden.

Ohne entsprechende Updates können Fehler, oder Bluescreens den Hypervisor abrupt stoppen:

… … … …
Hotfix Prozessor Beschreibung
KB 975530 Intel Xeon 5500 Bei Hosts mit Intel Xeon 5500, oder Intel Core-I Serie Prozessoren kann es zu einem Bluescreen kommen: “STOP: 0x00000101 – CLOCK_WATCHDOG_TIMEOUT”
KB 981618 AMD K10 Bei Hosts mit AMD Family 10h (K10) Prozessoren kann zu Restarts und/oder Bluescreens während einer Hyper-V Live Migration kommen.
KB 981791 Intel Westmere Bei Hosts mit Intel Westmere Serie Prozessoren kann es zu einem Bluescreen kommen: “STOP: 0x0000001a – MEMORY_MANAGEMENT”
KB 2517374 Intel Sandy Bridge Virtual Machines können bei Hosts mit Intel Sandy Bridge Prozessoren nicht gesartet werden: “%MyVM% could not initialize”
KB 2517329 Intel Westmere
Intel Sandy Bridge
Langer Boot-Vorgang von Windows Server / Hohe CPU Last beim kopieren grosser Dateien / i/O Performance Probleme

Im Update Rollup (KB 2264080) von August 2010 werden die beiden Hotfixes für Intel Prozessoren (KB 975530 und 981791) nun über Windows Update bereitgestellt. Zudem sind diese Hotfixes auch im Windows Server 2008 R2 Service Pack 1 integriert.

Weitere Informationen

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About the Author

Michel Luescher is a solution architect in the worldwide Datacenter & Cloud Infrastructure Center of Excellence (CoE) at Microsoft Corporation based out of Zurich, Switzerland. Primarily, Michel is focused on hybrid cloud solutions (Hyper-V, System Center and Microsoft Azure). In addition Michel is speaker, blogger and author of several books.

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