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Otimizar sua VM do Linux no Azure

  • Artigo

É fácil criar uma máquina virtual (VM) Linux desde a linha de comando ou do portal. Este tutorial mostra como garantir que você configurou uma VM para otimizar o desempenho na plataforma Microsoft Azure. Este tópico usa uma VM do Ubuntu Server, mas é possível também criar uma máquina virtual do Linux usando suas próprias imagens como modelos.

Pré-requisitos

Este tópico pressupõe que você já tenha uma Assinatura do Azure ativa (inscrição de avaliação gratuita) e já tenha provisionado uma VM na sua Assinatura do Azure. Certifique-se de que você tenha a versão mais recente da CLI do Azure instalada e conectada à sua assinatura do Azure com logon az antes de criar uma VM.

Disco do sistema operacional do Azure

Depois de criar uma VM Linux no Azure, ela terá dois discos associados. /dev/sda é o disco do sistema operacional, /dev/sdb é o disco temporário. Use o disco do sistema operacional principal ( /dev/sda) somente para o sistema operacional, pois ele é otimizado para um tempo de inicialização rápido da VM e não fornece bom desempenho para suas cargas de trabalho. Você deseja anexar um ou mais discos à sua VM para obter um armazenamento persistente e otimizado para seus dados.

Adicionando discos para metas de desempenho e tamanho

Com base no tamanho da VM, é possível anexar até 16 discos adicionais em um computador da série A, 32 discos em uma da série D e 64 discos em uma da série G, cada uma com até 32 TB de tamanho. Adicione discos adicionais conforme necessário para seus requisitos de IOps e espaço. Cada disco tem uma meta de desempenho de 500 IOps para o Armazenamento Standard e até 20.000 IOps por disco para Armazenamento Premium.

Para atingir os IOps mais altos nos discos de Armazenamento Premium com configuração de cache definidas como ReadOnly ou None, você deve desabilitar as barreiras durante a montagem do sistema de arquivos no Linux. Você não precisa de barreiras, pois as gravações em discos de backup do Armazenamento Premium são duráveis para essas configurações de cache.

  • Se você usar reiserFS, desabilite as barreiras usando a opção de montagem barrier=none (para habilitar as barreiras, use barrier=flush)
  • Se você usar ext3/ext4, desabilite as barreiras usando a opção de montagem barrier=0 (para habilitar as barreiras, use barrier=1)
  • Se você usar XFS, desabilite as barreiras usando a opção de montagem nobarrier (para habilitar as barreiras, use a opção barrier)

Considerações sobre a conta de armazenamento não gerenciado

A ação padrão ao criar uma VM com a CLI do Azure é usar o Azure Managed Disks. Esses discos são tratados pela plataforma do Azure e não exigem nenhuma preparação ou local para armazenamento. Os discos não gerenciados exigem uma conta de armazenamento e têm algumas considerações adicionais de desempenho. Para saber mais sobre discos gerenciados, veja Visão geral dos Azure Managed Disks. A seção a seguir descreve as considerações de desempenho somente quando você usa os discos não gerenciados. Novamente, o padrão e a solução de armazenamento recomendada é usar discos gerenciados.

Se você criar uma VM com discos não gerenciados, certifique-se de anexar discos de contas de armazenamento que residam na mesma região que sua VM para garantir a proximidade e minimizar a latência de rede. Cada conta de Armazenamento Standard tem um máximo de 20k IOps e uma capacidade de tamanho de 500 TB. Esse limite funciona para aproximadamente 40 discos de uso intensivo, incluindo o disco do sistema operacional e os discos de dados que você criar. Para contas de Armazenamento Premium, não há nenhum limite máximo de IOps, mas há um limite de tamanho de 32 TB.

Ao lidar com cargas de trabalho de IOps altas e se tiver escolhido o Armazenamento Standard para seus discos, talvez seja necessário dividir os discos em várias contas de armazenamento para certificar-se de que você não tenha atingido o limite de 20.000 IOps para contas de Armazenamento Standard. Sua VM pode conter uma combinação de discos em diferentes contas de armazenamento e tipos de conta de armazenamento para atingir a configuração ideal.

Unidade temporária da VM

Por padrão, quando você cria uma VM, o Azure fornece um disco de sistema operacional ( /dev/sda) e um disco temporário ( /dev/sdb). Todos os discos extras que você adicionar aparecerão como /dev/sdc, /dev/sdd, /dev/sde e assim por diante. Todos os dados no disco temporário ( /dev/sdb) não são duráveis e poderão ser perdidos se eventos específicos, como redimensionamento de VM, reimplantação ou manutenção, forçarem uma reinicialização da VM. O tamanho e tipo de disco temporário está relacionado ao tamanho da VM escolhida no momento da implantação. Todas as VMs de tamanho Premium (séries DS, G e DS_V2) e a unidade temporária contam com um SSD local para desempenho adicional de até 48k IOps.

Partição de permuta do Linux

Se a sua VM do Azure for de uma imagem do Ubuntu ou CoreOS, você poderá usar o CustomData para enviar um cloud-config para cloud-init. Se você carregou uma imagem do Linux personalizada que usa a inicialização de nuvem, configure também as partições de troca usando a inicialização de nuvem.

Você não pode usar o arquivo /etc/waagent.conf para gerenciar a troca de todas as imagens que são provisionadas e têm suporte do Cloud-init. Para obter a lista completa de imagens, consulte usando Cloud-init.

A maneira mais fácil de gerenciar a troca dessas imagens é concluir estas etapas:

  1. Na pasta /var/lib/Cloud/scripts/per-boot , crie um arquivo chamado create_swapfile. sh:

    $ sudo Touch/var/lib/Cloud/scripts/per-boot/create_swapfile. sh

  2. Adicione as seguintes linhas ao arquivo:

    $ sudo vi/var/lib/Cloud/scripts/per-boot/create_swapfile. sh

    #!/bin/sh
if [ ! -f '/mnt/swapfile' ]; then
fallocate --length 2GiB /mnt/swapfile
chmod 600 /mnt/swapfile
mkswap /mnt/swapfile
swapon /mnt/swapfile
swapon -a ; fi

    Observação

    Você pode alterar o valor de acordo com sua necessidade e com base no espaço disponível no disco de recursos, que varia com base no tamanho da VM que está sendo usado.

  3. Faça o arquivo executável:

    $ sudo chmod + x/var/lib/Cloud/scripts/per-boot/create_swapfile. sh

  4. Para criar o Swapfile, execute o script logo após a última etapa:

    $ sudo/var/lib/Cloud/scripts/per-boot/./create_swapfile. sh

Para imagens sem suporte à inicialização de nuvem, as imagens de VM implantadas no Azure Marketplace têm um agente Linux de VM integrado com o sistema operacional. Esse agente permite que a VM interaja com vários serviços do Azure. Supondo que você implantou uma imagem padrão do Azure Marketplace, você precisaria fazer o seguinte para configurar corretamente as configurações de arquivo de permuta do Linux:

Localizar e modificar duas entradas no arquivo /etc/waagent.conf . Eles controlam a existência de um arquivo de permuta dedicado e o tamanho do arquivo de permuta. Os parâmetros que você precisa verificar são ResourceDisk.EnableSwap e ResourceDisk.SwapSizeMB

Verifique se os parâmetros têm as seguintes configurações para habilitar um disco habilitado corretamente e o arquivo de permuta montado:

  • ResourceDisk.EnableSwap=Y
  • ResourceDisk.SwapSizeMB={tamanho em MB para atender às suas necessidades}

Depois de fazer a alteração, você precisará reiniciar o waagent ou sua VM Linux para refletir essas alterações. Você sabe que as alterações foram implementadas e que um arquivo de permuta foi criado ao usar o comando free para exibir o espaço livre. O exemplo a seguir tem um arquivo de permuta de 512 MB criado como resultado da modificação do arquivo waagent.conf:

azuseruser@myVM:~$ free
            total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       3525156     804168    2720988        408       8428     633192
-/+ buffers/cache:     162548    3362608
Swap:       524284          0     524284

Algoritmo de agendamento de E/S para o Armazenamento Premium

Com o kernel do Linux 2.6.18, o padrão de algoritmo de agendamento de E/S foi alterado de Deadline para CFQ (algoritmo de fila completamente justa). Para padrões de E/S de acesso aleatório, há uma diferença insignificante nas diferenças de desempenho entre CFQ e Deadline. Para discos baseados em SSD nos quais o padrão de E/S de disco é predominantemente sequencial, alternar de volta para o algoritmo NOOP ou Deadline pode resultar um melhor desempenho de E/S.

Exibir o agendador de E/S atual

Use o seguinte comando:

cat /sys/block/sda/queue/scheduler

Você verá o seguinte resultado, que indica o agendador atual.

noop [deadline] cfq

Alterar o dispositivo atual (/dev/sda) do algoritmo de agendamento de e/s

Use os seguintes comandos:

azureuser@myVM:~$ sudo su -
root@myVM:~# echo "noop" >/sys/block/sda/queue/scheduler
root@myVM:~# sed -i 's/GRUB_CMDLINE_LINUX=""/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash elevator=noop"/g' /etc/default/grub
root@myVM:~# update-grub

Observação

Aplicar esta configuração somente para /dev/sda não é útil. Ela precisa ser definida em todos os discos de dados, nos quais a E/S sequencial domina o padrão de E/S.

Você verá o seguinte resultado, que indica que grub.cfg foi recriado com êxito e que o agendador padrão foi atualizado para o NOOP.

Generating grub configuration file ...
Found linux image: /boot/vmlinuz-3.13.0-34-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-3.13.0-34-generic
Found linux image: /boot/vmlinuz-3.13.0-32-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-3.13.0-32-generic
Found memtest86+ image: /memtest86+.elf
Found memtest86+ image: /memtest86+.bin
done

Para a família de distribuição Red Hat, só é necessário o seguinte comando:

echo 'echo noop >/sys/block/sda/queue/scheduler' >> /etc/rc.local

O Ubuntu 18.04 com o kernel ajustado pelo Azure usa agendadores de E/S de várias filas. Nesse cenário, none é a seleção adequada em vez de noop. Para obter mais informações, consulte Agendadores de E/S do Ubuntu.

Usando o RAID de software para alcançar I/Ops mais altos

Se suas cargas de trabalho exigem mais IOps que um único disco pode fornecer, você precisa usar uma configuração RAID de software de vários discos. Como o Azure já executa a resiliência do disco na camada de malha local, você obterá o maior nível de desempenho de uma configuração de distribuição de RAID-0. Provisione e crie discos no ambiente do Azure e anexe-os à sua VM Linux antes do particionamento, da formatação e da montagem das unidades. Mais detalhes sobre como definir uma configuração de RAID de software em sua VM Linux no Azure podem ser encontrados no documento Configuração do RAID de software no Linux .

Como alternativa a uma configuração de RAID tradicional, você também pode optar por instalar o LVM (gerenciador de volumes lógicos) para configurar um número de discos físicos em um único volume de armazenamento lógico distribuído. Nesta configuração, as leituras e gravações são distribuídas para vários discos contidos no grupo de volumes (semelhante ao RAID0). Por motivos de desempenho, é provável que você queira distribuir seus volumes lógicos para que as leituras e gravações utilizem todos os seus discos de dados conectados. Mais detalhes sobre como configurar um volume lógico distribuído na sua VM Linux no Azure podem ser encontrados no documento Configurar LVM em uma VM Linux no Azure .

Próximas etapas

Lembre-se de que, como com todas as discussões de otimização, você precisará executar testes antes e após cada alteração para medir o impacto que elas causarão. A otimização é um processo passo a passo que tem resultados distintos em computadores diferentes no seu ambiente. O que funciona para uma configuração pode não funcionar para outras.

Alguns links úteis para recursos adicionais: