Tricks für Memory Paging auf Servern

Die Optimierung von Memory Paging wirkt sich positiv auf die Leistung des Data Centers aus. Das gilt für physikalische Server und virtuelle Maschinen.

Mit einfachen Maßnahmen können Sie Speicherauslagerungen (Memory Paging) optimieren oder gar komplett verhindern. Damit verbessern Sie die Performance virtueller Maschinen.

Eine Datei einer virtuellen Maschine (VM) befindet sich im physikalischen Arbeitsspeicher des Servers. Durch die Konsolidierung laufen immer mehr virtuelle Maschinen auf dem selben physikalischen Host. Arbeitsspeicher spielt daher eine große Rolle hinsichtlich der Performance des Servers. Das gilt vor allen Dingen bei Memory Paging und Arbeitsspeicher-Knappheit.

Bei der Speicherauslagerung wird Festplatten-Platz verwendet, um den Arbeitsspeicher zu erweitern. Unbenutzte Sektionen (Pages) wandern vom Arbeitsspeicher in eine Datei (Page- oder auch Swap-Datei). Das Betriebssystem kann Pages zwischen Festplatte und Arbeitsspeicher je nach Bedarf verschieben.

Memory Paging stellt sicher, dass dem System der Arbeitsspeicher nicht ausgeht und verhindert einen Absturz. Allerdings kann die Verwendung der lokalen Festplatte die Performance belasten. Da Arbeitsspeicher wesentlich schneller als die Festplattenspeicher ist, muss das System jedes Mal warten, wenn eine Page umgelagert wird.

Einfache Tricks für eine Leistungssteigerung

Bei leistungssensiblen Anwendungen sollten Sie nicht auf Paging setzen. Vermeiden sie außerdem, dass sich mehrere virtuelle Maschinen um begrenzten Arbeitsspeicher auf einem System streiten.

Benutzen Sie mehr als eine Festplatte und legen Sie die Page-Datei auf eine lokale Festplatte, auf der weder das Betriebssystem noch andere Workloads ablaufen. Somit reduzieren Sie die Konkurrenz auf der gleichen Festplatte. Sollten Sie mehrere Page-Dateien benötigen, benutzen Sie mehrere Festplatten oder ein Array. Somit vermeiden Sie, dass mehrere Page-Dateien auf der selben physikalischen Festplatte liegen. Setzt Ihr Unternehmen auf Storage-Virtualisierung, müssen Sie sicherstellen, dass die logischen Partitionen den physikalischen Festplatten zugewiesen sind. Möglicherweise ist auf den anderen Partitionen reichlich Platz. Allerdings könnten diese auf der selben Festplatte liegen.

Vermeiden Sie Fehlertoleranz (Fault Tolerance) - außer Sie brauchen das für hochverfügbare Applikationen. Das Schreiben von Page-Dateien auf ein redundantes Array billiger Fesplatten reduziert oftmals die Performance. Der Grund ist, dass Daten möglicherweise dedupliziert oder an verschiedene Stellen geschrieben werden. Platzieren Sie die Page-Datei auf eine Festplatte, die nicht durch Fehlertoleranz geschützt ist. Die Performance profitiert davon. Ein Ausfall der Festplatte könnte allerdings zu einem Systemabsturz führen, weil die Page-Datei plötzlich nicht mehr verfügbar ist.

Mit der richtigen Größe ist Memory Paging entspannt

Sollte das System mit reichlich physikalischem Arbeitsspeicher für Spitzenbelastungen ausgestattet sein, können Sie Memory Paging komplett vermeiden.

Bevor Virtualisierung existierte, haben Administratoren einfach die Arbeitsspeicher-Anforderungen von Betriebssystem und Applikationen überschlagen. Danach wurde ein Server eingesetzt, der diese übertroffen hat. Bei virtuellen Maschinen geht man ähnlich vor. Man beobachtet mit Hilfe von einfachen Performance-Tools den benutzten Arbeitsspeicher auf der physikalischen Maschine. Windows Performance Counters kann zum Beispiel den durchschnittlich belegten Arbeitsspeicher und Spitzen herausfinden. Im Anschluss weist man den virtuellen Maschinen entsprechend Arbeitsspeicher zu. Es gibt Tools, die so etwas automatisieren. Das in Windows Server 2008 R2 enthaltene Dynamic Memory ist ein Beispiel.

Die Benutzung von Arbeitsspeicher ist keine statische Angelegenheit. Überwachsen Sie daher kontinuierlich die Performance. Windows Server und andere Plattformen bieten diverse Performance-Messmethoden hierfür an. Zum Beispiel sollte der Durchschnitt für den Input von Memory-Pages pro Sekunde (innerhalb einer Stunde) zehn nicht übersteigen. Ist der Durchschnitt höher, ist das ein Zeichen für eine umfangreichere Speicherauslagerung. Dies wirkt sich wiederum negativ auf die Performance aus.

Werfen Sie außerdem einen Blick auf Memory-Standby Cache-Reserve-Bytes sowie Free & Zero Page List Bytes. Rechnen sie beide zusammen: Das Ergebnis sollte 200 Megabyte übersteigen, wenn das System ein Gigabyte Arbeitsspeicher hat. Bei zwei Gigabyte RAM liegt die ideale Summe bei rund 300 Megabyte. Ist das Ergebnis kleiner als erwartet, könnte das auf unzureichend freien Arbeitsspeicher und unerwartete Anforderungen hinweisen.

Versuchen Sie bei virtuellen Maschinen Workload-Balancing. Das bedeutet, einen oder mehrere Workloads auf Server zu verschieben, die mehr Ressourcen verfügbar haben. Sie müssen dem System somit nicht gleich mehr Arbeitsspeicher spendieren.

Ist das Paging niedrig und es steht ausreichend Arbeitsspeicher zur Verfügung, können Administratoren das Auslagern komplett deaktivieren. Sie brauchen lediglich die Swap-Datei des Betriebssystems abschalten. Es passiert zwar nicht häufig, dennoch könnte eine deaktivierte Swap-Datei einen Systemabsturz verursachen, da dem System der Arbeitsspeicher ausgeht. System-Administratoren ziehen es in der Regel vor, das Paging aktiviert zu lassen. Im Idealfall wird es aber nicht benutzt.

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