65、VMware vSphere 性能监控全解析

VMware vSphere 性能监控全解析

1. 监控主机 CPU 使用率

在 VMware vSphere 环境中，监控主机的 CPU 使用率是了解系统性能的关键。以下是创建主机 CPU 使用率实时图表的详细步骤：
1. 启动并连接 ：若 vSphere Web Client 未运行，先启动它，然后连接到 vCenter Server 实例。
2. 导航视图 ：进入“Hosts And Clusters”或“VMs And Templates”视图。
3. 选择主机 ：在导航器中选择一个主机，此时会显示“Summary”选项卡。
4. 切换视图 ：点击“Performance”选项卡，并切换到“Advanced”视图。
5. 打开选项 ：点击“Chart Options”链接。
6. 选择类型和间隔 ：在“Chart Options”对话框中，选择“CPU”资源类型和“Real - Time”显示间隔。
7. 设置图表类型 ：将图表类型设置为“Stacked Graph (Per VM)”。
8. 选择对象 ：选择所有对象，每个在所选 ESXi 主机上运行的 VM 都会有单独的对象显示。
9. 选择计数器 ：选择“CPU Usage (Average)”性能计数器。
10. 应用设置 ：点击“OK”应用图表设置并返回“Performance”选项卡。

这个图表会以堆叠的方式显示所选 ESXi 主机上所有 VM 的 CPU 使用率，通过它可以判断是否有特定的 VM 或一组 VM 消耗了异常多的 CPU 资源。

此外，在资源超订的 ESXi 主机上，VMkernel 会根据当前负载、预留资源和各 VM 或资源池的份额来对 VMs 进行负载均衡。如果发现 VM 性能不佳且确定应用是 CPU 密集型的，可能是 ESXi 主机的 CPU 容量不足，这时可以使用资源分配工具来确保应用获得足够的资源。

2. 监控内存使用情况

监控主机或 VM 的内存使用情况具有一定挑战性，主要困难在于物理资源的可用性。内存是四种资源中最容易超订的，根据选择的 VMware ESXi 主机物理形态，很容易出现物理 RAM 不足的情况。例如，刀片式服务器虽然能实现高度整合，但有时会受限于可安装的物理内存和网络适配器数量；其他常规形态的服务器，安装足够的内存则取决于物理服务器的容纳能力和预算。

如果怀疑内存使用是性能问题的根源，首先要确定是主机内存短缺（物理内存超订，需要添加更多内存），还是仅影响特定 VM 的内存限制问题（需要为该 VM 分配更多内存或更改资源分配策略）。通常，当 ESXi 主机内存利用率过高时，vCenter Server 预定义的警报会触发，提醒 vSphere 管理员，但该警报无法深入了解主机内存的具体使用情况，这时就需要性能图表。

以下是创建主机内存使用情况实时图表的步骤：
1. 连接服务器 ：使用 vSphere Web Client 连接到 vCenter Server 实例。
2. 导航视图 ：导航到“Hosts And Clusters”视图。
3. 选择主机 ：在导航器中点击一个 ESXi 主机，显示“Summary”选项卡。
4. 切换视图 ：点击“Performance”选项卡，切换到“Advanced”视图。
5. 打开选项 ：点击“Chart Options”链接。
6. 选择类型和间隔 ：在“Chart Options”对话框中，选择“Memory”资源类型和“Real - Time”显示间隔。
7. 设置图表类型 ：选择“Line Graph”作为图表类型，主机将作为唯一可用对象被选中。
8. 选择计数器 ：在计数器区域，选择“Memory Usage (Average)”、“Memory Overhead (Average)”、“Memory Active (Average)”、“Memory Consumed (Average)”、“Memory Used by VMkernel”和“Memory Swap Used (Average)”计数器，这些计数器能清晰展示 ESXi 主机的内存使用情况。
9. 应用设置 ：点击“OK”应用图表选项并返回“Performance”选项卡。

除了上述常用计数器，还可以使用大量其他计数器来监控主机的内存使用情况，具体选择取决于要监控的内容。例如，“Ballooning”、“Unreserved”、“VMkernel Swap”和“Shared”等计数器也可能有用。选择合适计数器的能力需要经验积累，并取决于具体的监控目标。

下面是创建主机内存使用情况实时图表的流程：

graph LR
    A[连接到 vCenter Server 实例] --> B[导航到 Hosts And Clusters 视图]
    B --> C[点击 ESXi 主机]
    C --> D[点击 Performance 选项卡并切换到 Advanced 视图]
    D --> E[点击 Chart Options 链接]
    E --> F[选择 Memory 资源类型和 Real - Time 显示间隔]
    F --> G[选择 Line Graph 图表类型]
    G --> H[选择相关计数器]
    H --> I[点击 OK 应用设置]

3. 监控网络使用情况

vCenter Server 的图表是测量 VM 或主机网络使用情况的有力工具。与监控 CPU 或内存不同，监控网络使用需要不同的方法。CPU 和内存可以通过预留、限制和份额来控制每个 VM 的资源消耗，但网络使用无法通过这些机制进行约束。VM 连接到 VM 端口组（属于单个主机上的 vSwitch），其与 vSwitch 的交互可以通过虚拟交换机或端口组的策略进行调整。例如，如果需要限制 VM 的整体网络输出，可以在端口组上配置流量整形，将 VM 的出站带宽限制在特定值。不过，除非使用 vSphere Distributed Switches 或 Nexus 1000V 第三方分布式虚拟交换机，否则无法限制 ESXi 主机上 VM 的入站带宽。

某些 VM 可能需要限制出站带宽，如 FTP、文件和打印、Web 和代理服务器等。将这些 VM 隔离到单独的 vSwitch 可能是更好的解决方案，但这需要适当的硬件配置。

为了了解实际产生的网络流量，可以使用 vCenter Server 的图表测量 VM 或主机的出入站网络流量，尤其是使用“Stacked Graph”图表类型时，能清晰显示特定 VM 是否独占了虚拟交换机。

以下是创建 ESXi 主机上每个 VM 网络传输使用情况堆叠图实时图表的步骤：
1. 启动并连接 ：若 vSphere Web Client 未运行，启动它并连接到 vCenter Server 实例。
2. 导航视图 ：导航到“Hosts And Clusters”或“VMs And Templates”视图。
3. 选择主机 ：在导航器中点击一个 ESXi 主机，显示“Summary”选项卡。
4. 切换视图 ：点击“Performance”选项卡，切换到“Advanced”视图。
5. 打开选项 ：点击“Chart Options”链接。
6. 选择类型和间隔 ：在“Chart Options”对话框中，选择“Network”资源类型和“Real - Time”显示间隔。
7. 设置图表类型 ：选择“Stacked Graph (Per VM)”图表类型。
8. 选择对象 ：确保选择所有 VMs。
9. 选择计数器 ：选择“Network Data Transmit Rate”计数器，该计数器能显示每个 VM 在 ESXi 主机上的出站网络带宽消耗情况。
10. 应用设置 ：点击“OK”应用更改并返回“Performance”选项卡。

如果想了解 ESXi 主机上每个网络接口卡（NIC）的流量分布，可以再次回到“Chart Options”对话框进行设置。以下是创建主机按 NIC 划分的网络传输使用情况实时图表的步骤：
1. 连接服务器 ：使用 vSphere Web Client 连接到 vCenter Server 实例。
2. 导航视图 ：导航到“Hosts And Clusters”视图。
3. 选择主机 ：在导航器中选择一个 ESXi 主机，右侧内容区域将显示“Summary”选项卡。
4. 切换视图 ：选择“Monitor ➢ Performance”子部分，并切换到“Advanced”视图。
5. 打开选项 ：点击“Chart Options”链接。
6. 选择类型和间隔 ：在“Chart Options”对话框中，选择“Network”资源类型和“Real - Time”显示间隔。
7. 设置图表类型 ：将图表类型设置为“Line Graph”。
8. 选择对象 ：选择 ESXi 主机以及所有特定的 NICs。
9. 选择计数器 ：选择“Network Data Transmit Rate”和“Network Packets Transmitted”计数器，这两个计数器能展示每个物理 NIC 的出站网络活动情况。
10. 应用设置 ：点击“OK”应用更改并返回“Performance”选项卡。

监控类型	步骤数量	关键操作
主机 CPU 使用率监控	10	选择 CPU 资源类型、Stacked Graph (Per VM) 图表类型和 CPU Usage (Average) 计数器
主机内存使用情况监控	9	选择 Memory 资源类型、Line Graph 图表类型和多个内存相关计数器
主机按 VM 网络传输监控	10	选择 Network 资源类型、Stacked Graph (Per VM) 图表类型和 Network Data Transmit Rate 计数器
主机按 NIC 网络传输监控	10	选择 Network 资源类型、Line Graph 图表类型和 Network Data Transmit Rate 及 Network Packets Transmitted 计数器

4. 监控磁盘使用情况

监控主机的控制器或 VM 的虚拟磁盘使用情况与监控网络使用情况类似。该资源（代表控制器或 VM 虚拟磁盘在支持的存储类型上的存储）不受 CPU 或内存的预留、限制和份额机制的约束。限制 VM 磁盘活动的唯一方法是为单个 VM 分配份额，而这些 VM 可能需要与同一存储卷上运行的其他 VM 竞争资源。vCenter Server 的图表可以展示 ESXi 主机和 VMs 的实际磁盘使用情况。

以下是创建显示主机磁盘控制器利用率图表的步骤：
1. 连接服务器 ：使用 vSphere Web Client 连接到 vCenter Server 实例。
2. 导航视图 ：导航到“Hosts And Clusters”视图。
3. 选择主机 ：在导航器中选择一个 ESXi 主机，右侧详细信息部分将显示“Summary”选项卡。
4. 切换视图 ：选择“Performance”选项卡，并切换到“Advanced”视图。
5. 打开选项 ：点击“Chart Options”链接，打开“Chart Options”对话框。
6. 选择类型和间隔 ：在“Chart Options”下，为“Disk”资源类型选择“Real - Time”显示间隔。
7. 设置图表类型 ：将图表类型设置为“Line Graph”。
8. 选择对象 ：选择代表 ESXi 主机和一个磁盘控制器的对象。
9. 选择计数器 ：在计数器列表中，选择“Disk Read Rate”、“Disk Write Rate”和“Disk Usage (Average/Rate)”，以全面了解所选控制器的活动情况。
10. 应用设置 ：点击“OK”返回“Performance”选项卡。

这个性能图表能让你了解所选磁盘控制器的活动情况。如果想查看整个主机上每个 VM 的磁盘活动情况，可以使用“Stacked Graph”视图，它有助于识别是否有特定的 VM 独占了存储卷，导致其他 VM 的虚拟磁盘性能下降。

以下是创建 VM 实时磁盘控制器利用率图表的步骤：
1. 启动并连接 ：若 vSphere Web Client 未运行，启动它并连接到 vCenter Server 实例。
2. 导航视图 ：导航到“Hosts And Clusters”或“VMs And Templates”视图。
3. 选择 VM ：在导航器中点击一个虚拟机器，右侧详细信息部分将显示“Summary”选项卡。
4. 切换视图 ：选择“Performance”选项卡，并切换到“Advanced”视图。
5. 打开选项 ：点击“Chart Options”链接，打开“Chart Options”对话框。
6. 选择类型和间隔 ：在“Chart Options”下，选择“Virtual Disk”资源类型和“Real - Time”显示间隔。
7. 设置图表类型 ：将图表类型设置为“Line Graph”。
8. 选择对象 ：设置列表中列出的两个对象。
9. 选择计数器 ：在计数器列表中，选择“Read Rate”、“Write Rate (Average/Rate)”。
10. 应用设置 ：点击“OK”应用更改并返回“Performance”选项卡。

通过这个图表可以了解 VM 的磁盘 I/O 行为，判断其是否满足服务级别协议，或者是否需要调整资源。如果 I/O 量只是略有下降，可以调整 VM 的份额来优先处理其磁盘 I/O；如果份额调整无法达到预期效果，管理员可能需要使用 Storage VMotion 将 VM 的虚拟磁盘迁移到其他存储卷或 LUN，以实现负载均衡且不影响最终用户。

5. 内外结合的性能监控

在虚拟化环境中，不能将从客户操作系统（guest OS）内部获取的性能指标作为整体资源利用率的指示。因为在虚拟化环境中，每个 guest OS 只能“看到”VMkernel 呈现给它的那部分硬件资源。例如，一个报告 CPU 利用率为 100% 的 guest OS，实际上只是使用了虚拟机管理程序分配给它的 CPU 容量的 100%，而不是物理服务器 CPU 的 100%；报告 RAM 利用率为 90% 的 guest OS，也只是使用了虚拟机管理程序分配给它的 RAM 的 90%。

这并不意味着从 guest OS 内部收集的性能指标毫无用处，只是不能用它们来确定整体资源使用情况，只能用于相对资源使用情况的分析。必须将从 guest OS 内部收集的性能指标与从外部收集的匹配指标相结合，这样才能更全面地了解 guest OS 对特定类型资源的使用情况，从而更好地解决资源约束问题。例如，如果 guest OS 报告高内存利用率，但 vCenter Server 资源管理工具显示物理系统有足够的可用内存，这表明 guest OS 已使用了分配给它的所有内存，为其分配更多内存可能会提高性能。

6. 监控工具与技巧总结

在 VMware vSphere 环境中，有多种工具和方法可用于监控资源使用情况，以下是一些关键要点总结：
- 使用警报进行主动监控 ：vCenter Server 提供了广泛的警报功能，可提醒 vSphere 管理员资源过度消耗或潜在的负面事件。可以在几乎任何 vCenter Server 中的对象（如数据中心、集群、ESXi 主机和 VMs）上创建警报，警报可以监控资源消耗或特定事件的发生，还能触发如运行脚本、迁移 VM 或发送通知邮件等操作。在创建自定义警报前，vSphere 管理员应考虑一些关键问题，如要监控的具体指标、触发警报的阈值以及警报触发后应采取的行动等。
- 利用性能图表 ：vCenter Server 的详细性能图表是解决 ESXi 主机或 VM 性能问题的关键。这些图表展示了多种资源类型的大量性能计数器，并且 vCenter Server 支持保存自定义图表设置、将性能图表导出为图形文件或 Excel 工作簿，还能在单独的窗口中查看性能图表。如果经常使用“Chart Options”链接在“Performance”选项卡的高级布局中设置相同的图表，可以利用保存自定义图表设置的功能来节省时间和精力。
- 了解 vCenter Operations Manager ：vCenter Operations Manager 增强了 vSphere 的功能，可辅助进行性能监控和故障排除。vC Ops 分析 VM 会收集主机和 vCenter 的指标来计算徽章，Web UI VM 提供独立的 Web 界面并可与 vSphere Web Client 集成。所有标准 vCenter 服务器许可证都包含 vCenter Operations Manager Foundation 版本，该版本有四个主要功能。
- 使用命令行工具收集性能信息 ：VMware 提供了一些有用的命令行工具来收集性能信息。对于 VMware ESXi 主机，resxtop 可提供 CPU、内存、网络或磁盘利用率的实时信息，应从 VMware vMA 运行 resxtop；vm - support 工具可以收集性能信息，之后可以使用 resxtop 回放这些信息。要掌握从 VMware vMA 命令行运行 resxtop 的方法。

总之，监控 CPU、内存、网络和磁盘这四种关键资源的使用情况有时会很困难，但 VMware 在 vCenter Server 中提供的各种工具可以帮助 vSphere 管理员找到正确的解决方案。特别是使用自定义性能图表，能够揭示有助于管理员找出性能问题根源的关键信息。例如，当初级 vSphere 管理员试图解决 VM 的性能问题并认为是 CPU 问题时，不能仅仅依据 VM 内部的 CPU 利用率高就判断需要更多的 CPU 容量，因为如前文所述，guest OS 内部的指标不能直接反映整体资源使用情况，需要结合外部指标进行综合判断。

对于新的 vSphere 管理员来说，花时间使用 vCenter Server 的性能图表建立一些基线行为是很有价值的，这有助于更熟悉 VMs 的正常运行情况，从而在出现异常时更容易发现问题。

graph LR
    A[监控类型选择] --> B{CPU 监控}
    A --> C{内存监控}
    A --> D{网络监控}
    A --> E{磁盘监控}
    B --> B1(创建主机 CPU 使用率实时图表)
    C --> C1(创建主机内存使用情况实时图表)
    C --> C2(创建 VM 内存使用情况实时图表)
    D --> D1(创建主机按 VM 网络传输实时图表)
    D --> D2(创建主机按 NIC 网络传输实时图表)
    E --> E1(创建主机磁盘控制器利用率图表)
    E --> E2(创建 VM 实时磁盘控制器利用率图表)

通过合理运用这些监控方法和工具，能够有效管理 VMware vSphere 环境的性能，确保系统的稳定运行和资源的合理分配。

VMware vSphere 性能监控全解析

7. 不同监控场景下的操作要点对比

为了更清晰地对比不同监控场景下的操作要点，下面以表格形式呈现：
| 监控场景 | 连接操作 | 导航视图 | 选择对象 | 图表类型 | 关键计数器 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 主机 CPU 使用率监控 | 启动 vSphere Web Client 并连接到 vCenter Server 实例 | Hosts And Clusters 或 VMs And Templates 视图 | 一个 ESXi 主机 | Stacked Graph (Per VM) | CPU Usage (Average) |
| 主机内存使用情况监控 | 使用 vSphere Web Client 连接到 vCenter Server 实例 | Hosts And Clusters 视图 | 一个 ESXi 主机 | Line Graph | Memory Usage (Average)、Memory Overhead (Average) 等 |
| 主机按 VM 网络传输监控 | 启动 vSphere Web Client 并连接到 vCenter Server 实例 | Hosts And Clusters 或 VMs And Templates 视图 | 一个 ESXi 主机及所有 VMs | Stacked Graph (Per VM) | Network Data Transmit Rate |
| 主机按 NIC 网络传输监控 | 使用 vSphere Web Client 连接到 vCenter Server 实例 | Hosts And Clusters 视图 | 一个 ESXi 主机及所有特定 NICs | Line Graph | Network Data Transmit Rate、Network Packets Transmitted |
| 主机磁盘控制器利用率监控 | 使用 vSphere Web Client 连接到 vCenter Server 实例 | Hosts And Clusters 视图 | 一个 ESXi 主机和一个磁盘控制器 | Line Graph | Disk Read Rate、Disk Write Rate、Disk Usage (Average/Rate) |
| VM 实时磁盘控制器利用率监控 | 启动 vSphere Web Client 并连接到 vCenter Server 实例 | Hosts And Clusters 或 VMs And Templates 视图 | 一个虚拟机器 | Line Graph | Read Rate、Write Rate (Average/Rate) |

从这个表格可以看出，不同的监控场景在连接操作、导航视图、选择对象、图表类型和关键计数器等方面存在差异。在实际操作中，需要根据具体的监控需求准确选择相应的操作步骤。

8. 监控工具的综合运用建议

在 VMware vSphere 环境中，各种监控工具都有其独特的优势，综合运用这些工具可以更全面地监控系统性能。
- 警报与图表结合 ：vCenter Server 的警报功能可以及时提醒管理员潜在的问题，但警报信息相对简略。结合性能图表可以深入分析问题的根源。例如，当内存警报触发时，通过查看主机内存使用情况的实时图表，能够详细了解内存的各项指标，如内存使用率、内存开销等，从而准确判断是主机内存短缺还是 VM 内存限制问题。
- 命令行工具辅助 ：对于一些需要实时、详细信息的场景，命令行工具如 resxtop 和 vm - support 非常有用。当需要快速了解 ESXi 主机的资源利用率时，可以使用 resxtop 从 VMware vMA 运行获取实时数据。而 vm - support 工具收集的信息可以在后续进行回放分析，帮助管理员对历史性能数据进行深入研究。
- vCenter Operations Manager 深化分析 ：vCenter Operations Manager 可以对主机和 vCenter 的指标进行分析计算，提供更高级的性能洞察。通过其 Web UI VM 提供的界面，管理员可以更直观地查看系统的整体性能状况，发现潜在的性能瓶颈和趋势。

9. 解决性能问题的决策流程

当遇到 VM 或主机性能问题时，可以按照以下决策流程进行解决：

graph TD
    A[发现性能问题] --> B{判断问题类型}
    B --> C{CPU 问题}
    B --> D{内存问题}
    B --> E{网络问题}
    B --> F{磁盘问题}
    C --> C1(查看主机 CPU 使用率实时图表)
    C1 --> C2{是否有 VM 消耗异常 CPU 资源}
    C2 -->|是| C3(调整资源分配)
    C2 -->|否| C4(检查物理 CPU 容量)
    D --> D1(查看主机或 VM 内存使用情况实时图表)
    D1 --> D2{是主机内存短缺还是 VM 内存限制}
    D2 -->|主机内存短缺| D3(添加物理内存)
    D2 -->|VM 内存限制| D4(调整 VM 内存分配)
    E --> E1(查看主机网络使用情况实时图表)
    E1 --> E2{是否有 VM 独占网络资源}
    E2 -->|是| E3(调整网络策略)
    E2 -->|否| E4(检查网络硬件)
    F --> F1(查看主机或 VM 磁盘使用情况实时图表)
    F1 --> F2{是否有 VM 独占磁盘资源}
    F2 -->|是| F3(调整磁盘份额或迁移磁盘)
    F2 -->|否| F4(检查磁盘硬件)

这个决策流程可以帮助管理员有条不紊地排查和解决性能问题。首先确定问题的类型，然后根据具体类型查看相应的性能图表，根据图表分析结果采取针对性的措施。

10. 监控工作的持续优化

性能监控是一个持续的过程，需要不断优化以适应系统的变化和业务需求。
- 定期审查监控指标 ：随着系统的运行和业务的发展，某些监控指标可能变得不再重要，而新的指标可能需要纳入监控范围。定期审查监控指标，确保监控的针对性和有效性。
- 优化图表设置 ：根据实际使用情况，优化性能图表的设置。例如，调整显示间隔、选择更合适的图表类型和计数器，以便更清晰地展示关键信息。
- 更新警报规则 ：根据系统的历史数据和业务要求，更新警报规则。合理设置警报阈值，避免过多的误报，同时确保重要问题能够及时被发现。

11. 常见问题解答

在 VMware vSphere 性能监控过程中，可能会遇到一些常见问题，以下是一些解答：
- 问题 1：为什么 VM 内部显示的 CPU 利用率与主机监控图表中的数据不一致？
- 解答：如前文所述，在虚拟化环境中，VM 内部的 guest OS 只能看到虚拟机管理程序分配给它的资源。VM 内部报告的 CPU 利用率是其使用分配 CPU 容量的比例，而主机监控图表显示的是在物理层面的 CPU 资源使用情况，两者的计算基础不同，因此数据会不一致。
- 问题 2：如何判断是主机内存问题还是 VM 内存问题？
- 解答：可以通过查看主机和 VM 的内存使用情况实时图表进行判断。如果主机的内存使用率很高，且内存开销等指标异常，可能是主机内存短缺；如果某个 VM 的内存使用率接近或达到其分配的内存上限，而主机还有可用内存，则可能是该 VM 的内存限制问题。
- 问题 3：使用命令行工具 resxtop 时需要注意什么？
- 解答：resxtop 应从 VMware vMA 运行，以确保获取准确的实时信息。在运行过程中，要注意其输出的各项指标含义，根据需要进行数据记录和分析。同时，要注意系统资源的使用情况，避免因长时间运行 resxtop 影响系统性能。

12. 总结与展望

在 VMware vSphere 环境中，监控 CPU、内存、网络和磁盘这四种关键资源的使用情况是保障系统性能和稳定性的重要工作。通过使用 vCenter Server 提供的各种工具，如警报、性能图表、vCenter Operations Manager 以及命令行工具等，管理员可以全面了解系统的资源利用情况，及时发现并解决性能问题。

在未来，随着虚拟化技术的不断发展和业务需求的日益复杂，性能监控也将面临新的挑战和机遇。例如，随着容器技术的兴起，如何将容器的性能监控与 VMware vSphere 环境相结合，是一个值得研究的方向。同时，人工智能和机器学习技术在性能监控中的应用也将为管理员提供更智能、更精准的监控和决策支持。管理员需要不断学习和掌握新的技术和方法，以适应不断变化的监控需求，确保 VMware vSphere 环境的高效运行。

通过对不同监控场景的详细介绍、监控工具的综合运用建议、解决性能问题的决策流程以及监控工作的持续优化等方面的阐述，希望能为 VMware vSphere 管理员提供全面、实用的性能监控指导，帮助他们更好地管理和维护系统。