Im persistenten Speicher (PMem), auch bekannt als nicht flüchtiger Speicher (NVM, Non-Volatile Memory) können Daten selbst nach einem Stromausfall beibehalten werden. PMem kann von Anwendungen verwendet werden, die häufig ausfallen und hohe Leistung erfordern.

VMs können so konfiguriert werden, dass sie PMem auf einem eigenständigen Host oder in einem Cluster verwenden. PMem wird als lokaler Datenspeicher behandelt. Durch persistenten Speicher wird Speicherlatenz erheblich reduziert. In ESXi können Sie VMs erstellen, die mit PMem konfiguriert sind. Anwendungen innerhalb dieser VMs können dann die Vorteile der erhöhten Geschwindigkeit nutzen. Sobald eine virtuelle Maschine erstmals eingeschaltet wird, wird PMem für sie reserviert. Dabei spielt es keine Rolle, ob die virtuelle Maschine ein- oder ausgeschaltet ist. Dieser PMem bleibt solange reserviert, bis die virtuelle Maschine migriert oder entfernt wird.

Persistenter Speicher kann von virtuellen Maschinen in zwei verschiedenen Modi verbraucht werden. Ältere Gastbetriebssysteme können weiterhin die Vorteile der vPMemDisk-Funktion nutzen.

  • Virtual Persistent Memory (vPMem)
    Mithilfe von vPMem wird der Speicher einem Gastbetriebssystem als virtuelles NVDIMM zur Verfügung gestellt. Dadurch kann das Gastbetriebssystem den PMem im byte-adressierbaren Zufallsmodus verwenden.
    Hinweis: Sie müssen die VM-Hardwareversion 14 und ein Gastbetriebssystem verwenden, das NVM-Technologie unterstützt.
    Hinweis: Sie müssen für die vSphere HA-Konfiguration für PMem-VMs die VM-Hardwareversion 19 verwenden. Weitere Informationen finden Sie unter Konfigurieren von vSphere HA für PMem-VMs.
  • Virtual Persistent Memory Disk (vPMemDisk)

    Unter Verwendung von vPMemDisk kann das Gastbetriebssystem als virtuelles SCSI-Gerät auf den Speicher zugreifen, die virtuelle Festplatte wird jedoch in einem PMem-Datenspeicher abgelegt.

Bei der Erstellung einer virtuellen Maschine mit PMem wird zum Zeitpunkt der Festplattenerstellung Speicher für sie reserviert. Die Zugangssteuerung erfolgt auch zum Zeitpunkt der Festplattenerstellung. Weitere Informationen finden Sie unter PMem-Reservierung für die vSphere HA-Zugangssteuerung.

In einem Cluster verfügt jede VM über eine bestimmte Kapazität für den PMem. Die PMem-Gesamtmenge darf nicht größer als die im Cluster verfügbare Gesamtmenge sein. Der PMem-Verbrauch bezieht sich auf eingeschaltete und ausgeschaltete VMs. Wenn eine virtuelle Maschine zur Verwendung von PMem konfiguriert ist und DRS nicht verwendet wird, müssen Sie manuell einen Host mit ausreichend PMem zum Platzieren der VM auswählen.

NVDIMM und herkömmlicher Speicher

Auf NVDIMM wird als Speicher zugegriffen. Bei Verwendung von herkömmlichem Speicher befindet sich zwischen Anwendungen und Speichergeräten Software, die Verzögerungen bei der Verarbeitung auslösen kann. Bei Einsatz von PMem verwenden die Anwendungen den Speicher direkt. Dies bedeutet, dass die PMem-Leistung höher als die des herkömmlichen Speichers ist. Der Speicher befindet sich lokal auf dem Host. Da die Systemsoftware die Änderungen jedoch nicht verfolgen kann, können Lösungen wie Backups derzeit nicht mit dem PMem verwendet werden.

Lösungen wie vSphere HA haben einen begrenzten Geltungsbereich, wenn vPMem in einem Modus verwendet wird, der kein Write-Through-Modus zu einem Nicht-PMem-Datenspeicher ist. Wenn vSphere HA für vPMem-VMs mit aktiviertem Failover aktiviert ist, kann ein Failover der VM auf einen anderen Host ausgeführt werden. In diesem Fall verwendet die VM die PMem-Ressourcen auf dem neuen Host. Um die Ressourcen auf dem alten Host freizugeben, identifiziert ein Garbage Collector diese Ressourcen in regelmäßigen Abständen und gibt sie für die Verwendung durch andere VMs frei.

Namespaces

Namespaces für PMem werden vor dem Starten von ESXi konfiguriert. Namespaces sind mit Festplatten auf dem System vergleichbar. ESXi liest Namespaces und fasst mehrere Namespaces durch Schreiben von GPT-Headern in einem logischen Volume zusammen. Die Formatierung erfolgt standardmäßig automatisch, wenn Sie das Volume nicht zuvor konfiguriert haben. Wenn Sie es bereits formatiert haben, versucht ESXi, den PMem zu mounten.

GPT-Tabellen

Wenn die Daten im PMem-Speicher beschädigt sind, kann dies zum Fehlschlagen von ESXi führen. Um dies zu vermeiden, führt ESXi während des Mountens des PMem eine Überprüfung auf Fehler in den Metadaten durch.

PMem-Regionen

Bei PMem-Regionen handelt es sich um ununterbrochene Byte-Streams, die ein einzelnes vNVDimm oder eine vPMemDisk darstellen. Jedes PMem-Volume gehört zu einem einzelnen Host. Die Verwaltung könnte unter Umständen schwierig sein, wenn ein Administrator jeden einzelnen Host in einem Cluster mit vielen Hosts verwalten müsste. Es ist aber nicht notwendig, jeden einzelnen Datenspeicher zu verwalten. Stattdessen können Sie die gesamte PMem-Kapazität im Cluster als einen Datenspeicher betrachten.

VC und DRS automatisieren die erstmalige Platzierung von PMem-Datenspeichern. Wählen Sie ein lokales PMem-Speicherprofil aus, wenn die virtuelle Maschine erstellt oder das Gerät zur VM hinzugefügt wird. Der Rest der Konfiguration ist automatisiert. Eine Beschränkung besteht darin, dass ESXi nicht zulässt, dass Sie das Basisverzeichnis der virtuellen Maschine in einem PMem-Datenspeicher ablegen. Der Grund hierfür besteht darin, dass dieser Vorgang wertvollen Speicherplatz zum Ablegen von Protokoll- und Statistikdateien der virtuellen Maschine beansprucht. Diese Regionen werden zum Darstellen der VM-Daten verwendet und können als byte-adressierbare nvDimms oder vPMem-Festplatten bereitgestellt werden.

Migration

Da es sich bei dem PMem um einen lokalen Datenspeicher handelt, müssen Sie Storage vMotion zum Verschieben einer virtuellen Maschine verwenden. Eine virtuelle Maschine mit vPMem kann nur mit einer PMem-Ressource auf einen ESX-Host migriert werden. Eine virtuelle Maschine mit vPMemDisk kann ohne eine PMem-Ressource zu einem ESX-Host migriert werden.

Fehlerbehandlung und NVDimm-Verwaltung

Hostfehler können zu einem Verlust der Verfügbarkeit auf vPMem-VMs führen, die sich nicht im Write-Through-Modus befinden. Bei schwerwiegenden Fehlern gehen unter Umständen alle Daten verloren und es müssen manuelle Schritte zum Neuformatieren des PMem durchgeführt werden.

Persistenter vSphere-Arbeitsspeicher mit dem vSphere Client

Eine kurze konzeptuelle Einführung in persistenten Arbeitsspeicher finden Sie unter:

Verbesserungen bei der Arbeit mit PMem im vSphere Client

Eine kurze Übersicht über Verbesserungen im HTML5-basierten vSphere Client beim Arbeiten mit PMem finden Sie unter:

Migrieren und Klonen von VMs mithilfe von PMem im vSphere Client

Eine kurze Übersicht über das Migrieren und Klonen von virtuellen Maschinen, die PMem verwenden, finden Sie unter:

Konfigurieren von vSphere HA für PMem-VMs

Sie können vSphere HA für PMem-VMs im Write-Through-Modus konfigurieren, damit die VMs bei einem Host-Fehler auf einem anderen funktionierenden Host wiederhergestellt werden können.

Voraussetzungen

  • Sie müssen die Hardwareversion 19 auswählen.
  • PMem-VMs mit vPMemDisks werden nicht unterstützt.

Prozedur

  1. Wählen Sie beim Erstellen einer neuen VM im Assistenten Neue virtuelle Maschine die Option Hardware benutzerdefinieren aus.
    1. Klicken Sie auf die Schaltfläche NEUES GERÄT HINZUFÜGEN und wählen Sie NVDIMM hinzufügen aus dem Dropdown-Menü aus.
    2. Klicken Sie in das Kontrollkästchen Failover auf einem anderen Host für alle NVDIMM-Geräte zulassen.
    3. Klicken Sie auf WEITER und führen Sie den Assistenten Neue virtuelle Maschine aus.
      Bei einem Hostfehler können NVDIMM-PMem-Daten nicht wiederhergestellt werden. Standardmäßig versucht HA nicht, diese virtuelle Maschine auf einem anderen Host neu zu starten. Wenn HA auf dem Host kein Failover der virtuellen Maschine durchführen kann, startet die virtuelle Maschine auf einem anderen Host mit einem neuen, leeren NVDIMM neu.
  2. Um HA auf einer vorhandenen VM zu aktivieren, navigieren Sie zur VM.
    1. Klicken Sie unter VM-Hardware auf BEARBEITEN.
    2. Wählen Sie den NVDIMM aus.
    3. Klicken Sie in das Kontrollkästchen Failover auf einem anderen Host für alle NVDIMM-Geräte zulassen.
    4. Klicken Sie auf OK.
      Bei einem Hostausfall startet HA diese virtuelle Maschine auf einem anderen Host mit neuen, leeren NVDIMMs neu.

PMem-Reservierung für die vSphere HA-Zugangssteuerung

Die Zugangssteuerung ist eine von vSphere HA verwendete Richtlinie, um die Failover-Kapazität in einem Cluster zu gewährleisten.

Wenn Sie die Anzahl der zu tolerierenden potenziellen Hostfehler erhöhen, erhöhen sich die Verfügbarkeit und die reservierte Kapazität. Sie können einen bestimmten Prozentsatz des persistenten Arbeitsspeichers für die Failover-Kapazität des Hosts reservieren. Dies ist die tatsächliche Speicherkapazität, die blockiert ist und für das Ausschalten des Hosts berücksichtigt werden muss.

Unter Edit-Clustereinstellungen können Sie Zugangssteuerung auswählen, um die Anzahl der vom Host tolerierten Fehler anzugeben.

Wenn Sie die CPU-/Arbeitsspeicherreservierung auswählen, die definiert ist durch:

  • Cluster-Ressourcenprozentsatz: Ein Teil der Kapazität des persistenten Arbeitsspeichers im Cluster dient Failover-Zwecken, selbst wenn die virtuellen Maschinen im Cluster derzeit keinen persistenten Arbeitsspeicher verwenden. Dieser Prozentsatz kann entweder durch eine Außerkraftsetzung angegeben werden oder er wird automatisch gemäß der Einstellung Zu tolerierende Host-Fehler berechnet. Wenn die PMem-Zugangssteuerung aktiviert ist, wird die PMem-Kapazität im Cluster reserviert, selbst wenn PMem von VMs als Festplatten verwendet werden.
  • Steckplatzrichtlinie (eingeschaltete VMs) , die Zugangssteuerung für persistenten Arbeitsspeicher überschreibt die Richtlinie für die Steckplatzeinstellung mit der Richtlinie „Prozentsatz der Clusterressourcen“, nur für persistente Arbeitsspeicherressourcen. Der Prozentwert wird automatisch anhand der Einstellung Host-Fehler, die der Cluster toleriert berechnet und kann nicht außer Kraft gesetzt werden.
  • Dedizierte Failover-Hosts, der persistente Arbeitsspeicher der dedizierten Failover-Hosts ist für Failover-Zwecke vorgesehen und Sie können virtuellen Maschinen keinen persistenten Arbeitsspeicher auf diesen Hosts bereitstellen.
Hinweis: Nachdem Sie eine Zugangssteuerungsrichtlinie ausgewählt haben, müssen Sie zur Aktivierung der PMem-Zugangssteuerung auch das Kontrollkästchen Failover-Kapazität des persistenten Arbeitsspeichers aktivieren.

vSphere vMMR (Memory Monitoring and Remediation)

vMMR erfasst Daten und bietet einen Überblick über Leistungsstatistiken, sodass Sie feststellen können, ob Ihre Anwendungsarbeitslast aufgrund des Arbeitsspeichermodus rückläufig ist.

Der persistente Intel Optane-Arbeitsspeicher kann in den BIOS-Einstellungen im App Direct- oder im Arbeitsspeichermodus konfiguriert werden. Im App Direct-Modus kann auf den persistenten Arbeitsspeicher als byte-adressierbarer, persistenter Arbeitsspeicher zusammen mit dem DRAM zugegriffen werden. Im Arbeitsspeichermodus wird der DRAM zum Hardwarecache, und der größere PMem wird zum flüchtigen Arbeitsspeicher und als Systemarbeitsspeicher angezeigt.

Der Arbeitsspeichermodus ist für VMs unsichtbar und transparent. Sobald Sie das System im Arbeitsspeichermodus konfiguriert haben, wird es als herkömmliches System mit DRAM angezeigt. Ein Cluster kann über eine Kombination von Hosts mit unterschiedlichen Konfigurationen verfügen. vSphere zeigt zusätzliche Informationen über das System an, das sich im Arbeitsspeichermodus befindet. In ESXi werden Leistungsindikatoren programmiert, die Informationen zu Statistiken auf Host- und VM-Ebene erfassen. Diese Leistungsstatistiken werden zum Erstellen von Alarmen herangezogen. Darüber hinaus werden Statistiken auch in Leistungsdiagrammen nachverfolgt.

Auf der Registerkarte Übersicht des Hosts können Sie unter Mehrstufiger Arbeitsspeicher: Hardware (mit einigen zusätzlichen Details) feststellen, ob sich das System im Arbeitsspeichermodus befindet.

Der Screenshot zeigt das System im Arbeitsspeichermodus auf der Registerkarte „Übersicht“ des Hosts unter „Mehrstufiger Arbeitsspeicher: Hardware“ mit zusätzlichen Details.

Sie können die Größe von DRAM und PMem auch unter Konfigurieren > Hardware > Überblick > Arbeitsspeicher anzeigen.

Der Screenshot zeigt die Größe von DRAM und PMEM unter „Konfigurieren“, dann „Hardware, anschließend „Übersicht“ und schließlich „Arbeitsspeicher“.

ESXi erfasst zwei Arten von Arbeitsspeicherstatistiken und macht diese verfügbar:

  • Statistiken auf Hostebene: Eine Unterkomponente des Arbeitsspeichers misst die DRAM- und PMem-Leistung und programmiert dazu Leistungsindikatoren. Die Statistiken auf Hostebene beziehen sich auf die Gesamtgröße, Lese-/Schreibbandbreite, Lese-/Schreiblatenz und Fehlerrate für die verschiedenen Arbeitsspeichertypen (DRAM, PMem).
  • Statistiken auf VM-Ebene: vSphere überwacht Leistungsindikatoren, um Daten zur DRAM- und PMem-Lesebandbreite der VM abzurufen.

Sowohl Host als auch VM verfügen unter Leistungsdiagrammen über einen neuen Bereich „Arbeitsspeicher“. Hier werden Arbeitsspeicherdetails, beispielsweise die Arbeitsspeichernutzung und -rückgewinnung, sowie neue Statistiken angezeigt. Auf der ESXi-Hostebene können Sie die Diagramme „Arbeitsspeicherbandbreite“ und „Arbeitsspeicherfehlerrate“ überwachen. Auf VM-Ebene können Sie die PMem-Lesebandbreite und die DRAM-Lesebandbreite anzeigen. Die erweiterten Leistungsdiagramme können zur selektiven Darstellung neuer Statistiken verwendet werden. Sie können beispielsweise die Lese-/Schreiblatenz und die Fehlerrate überwachen.

Auf der Registerkarte VMs eines ESXi-Hosts können Sie eine Liste mit Leistungsinformationen zu allen virtuellen Maschinen anzeigen, die sich auf dem Host befinden. Um Informationen über die Auswirkungen des Arbeitsspeichermodus auf eine virtuelle Maschine anzuzeigen, klicken Sie auf das Symbol zum Anzeigen von Spalten (Symbol zum Anzeigen von Spalten) und wählen Sie die Metriken „Aktiver Arbeitsspeicher“, „DRAM-Lesebandbreite“ und „PMem-Lesebandbreite“ aus.

Es gibt zwei vorkonfigurierte Standardalarme: einer auf Hostebene („Hohe aktive DRAM-Nutzung im Host-Arbeitsspeichermodus“) und ein anderer auf VM-Ebene („Hohe PMem-Bandbreitennutzung der virtuellen Maschine“). Ist die Bedingung für einen Alarm erfüllt, wird ein Ereignis zur Auslösung des entsprechenden Alarms veröffentlicht. Sie können auch benutzerdefinierte Alarme basierend auf Leistungsmetriken erstellen. vMMR-Alarme funktionieren nur auf Hosts, die mit dem Arbeitsspeichermodus konfiguriert sind.

Wenn DRS im Cluster aktiviert und vollständig automatisiert ist und die aktive Arbeitsspeichernutzung des Hosts einen bestimmten Prozentsatz der DRAM-Cachegröße übersteigt, verschiebt DRS möglicherweise einige VMs aus dem Host, um die Last auszugleichen.

Weitere Informationen finden Sie unter vSphere-Überwachung und -Leistung.

Hinweis: vMMR wird auf Intel Broadwell-, Skylake-, Cascade Lake- und Ice Lake-Plattformen unterstützt. DRAM-Statistiken auf Hostebene sind auf diesen Plattformen verfügbar. PMem-Statistiken auf Host- und VM-Ebene sind nur auf Cascade Lake- und Ice Lake-Hosts verfügbar, die im Arbeitsspeichermodus konfiguriert sind.