VMware vSphere为虚拟化带来了强大的功能。然而，实现顶级性能需要跨硬件、虚拟机管理程序设置和虚拟机配置进行智能调整。根据官方指导，本文重点介绍了优化环境的关键实践。这些提示可帮助您最大限度地提高吞吐量、减少延迟并确保平稳运行。

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关键硬件

  1. vSphere 9.0在现代硬件平台上表现卓越，尤其当硬件支持其高级功能时。首选内置侧信道漏洞防护机制的CPU，这类处理器能在不影响工作负载性能的前提下实现安全防护，尤其适合高密度环境。
  2. 选择擅长硬件虚拟化的芯片：VT-x、AMD-V、EPT和RVI等技术可显著降低虚拟机运行开销。搭配足够的多核处理器架构，确保轻松应对高I/O负载场景。
  3. 内存配置同样关键：优先支持内存分层技术的系统，将DRAM与NVMe存储结合实现经济高效的容量扩展。这种方案既能保持活跃数据的高速访问，又能在控制成本的前提下扩大总内存容量。
  4. 存储方面首选NVMe设备：其低延迟特性和超高IOPS性能完美契合 demanding 应用需求。若采用存储网络架构，基于RDMA的NVMe over Fabrics可大幅提升远程访问效率。
  5. 网络设备应包含DPU智能网卡：通过将任务从主CPU卸载，为核心工作负载释放更多资源。确保配备10Gb/s及以上速率网卡，并支持TSO和LRO等卸载功能。

BIOS设置

  1. BIOS设置是vSphere 9.0性能优化的基石。首先激活所有CPU核心与插槽，确保多线程场景下实现完整性能释放。
  2. 开启睿频加速技术可获得动态频率提升。该功能能在突发负载时自动提升运行频率，特别适合波动型工作负载。同时保持超线程开启状态，使每个物理核心能并行处理两个逻辑线程。
  3. 电源管理方面，将BIOS设置为允许操作系统管控。这使得vSphere能自主调节能效而不受硬件限制。若启用加密功能，请确认AES-NI指令集处于激活状态——该技术可大幅降低数据加密的CPU开销。
  4. AMD EPYC平台需特别注意NUMA配置。多数场景建议采用NPS-1模式，可在延迟与带宽间取得最佳平衡。仅对经过NUMA优化且需要极高带宽的工作负载才考虑使用NPS-4模式。
  5. 侦听模式的选择因处理器而异。请遵循厂商建议——在大型部署中，采用”目录辅助主场侦听”等选项可优化缓存一致性。

CPU策略

  1. vSphere 9.0 中的 ESXi 能有效处理 CPU 超分配，但需监控资源饱和状况。使用 esxtop 检查负载平均值——超过1即表示可能存在过载风险。
  2. 跨 NUMA 节点的宽虚拟机可通过虚拟拓扑功能获得优化。该功能自动优化核心布局，有效减少远程内存访问延迟。
  3. 超线程在此场景下优势显著。ESXi 能智能地在核心间调度线程，无需额外硬件即可提升吞吐性能。
  4. 如需防护侧信道攻击，可启用 SCAv2 调度程序。它在保持多线程优势的同时实现虚拟机隔离，性能损耗较旧方案更低。
  5. 避免过度分配 vCPU。应根据实际工作负载需求配置——过多的 vCPU 会因中断和缓存未命中导致系统开销陡增。

内存管理

  1. vSphere 9.0 新增的内存分层功能通过NVMe扩展内存容量。建议将活跃数据控制在DRAM的50%以内以实现最佳性能，非活跃数据则自动移至低速存储层。
  2. 通过内存回收与压缩技术实现智能超分配。这些技术可在不触发交换操作的情况下回收闲置内存页，有效保持低延迟。
  3. 大内存页（2MB）自动减少TLB未命中。ESXi会在适当时机自动启用此功能，显著提升具有大工作集应用的性能。
  4. 为关键虚拟机设置内存预留可避免主机交换。通过客户端设置此项，确保活跃内存集常驻RAM。
  5. 主机SSD缓存可在内存超分配激增时吸收交换文件，其速度远胜传统磁盘，最大限度降低峰值期间的性能影响。
记忆技术 效益 何时使用
分层 廉价地扩展容量 高密度设置
气球运动 回收空闲内存 过量使用的主机
大页面 减少TLB开销 数据库工作负载
主机高速缓存 速度交换 配备闪存的服务器

存储优化

  1. 运用VAAI将存储任务卸载至阵列。该技术能显著加速克隆和清零操作，对VDI及大规模部署场景尤为关键。
  2. 启用高性能NVMe插件充分发挥NVMe优势。通过增加队列深度提升并行I/O处理能力，在多虚拟机环境中实现峰值吞吐量。
  3. 部署NVMe-oF时请在网络中启用RoCE v2协议。可大幅降低远程存储的CPU开销，特别适合分布式架构。
  4. 统一数据传输协议可加速冷迁移过程。在集群范围内启用此功能，可显著提升已关机虚拟机的vMotion速度。
  5. 循环多路径策略实现动态负载均衡。在双活存储阵列上使用此策略，可最大化带宽利用率。

网络优化

  1. 增强型数据路径模式（VCF 9.0标配）可提升数据包处理效能。该技术能降低高吞吐量网络场景的CPU占用——请在兼容网卡上启用此功能。
  2. 网络I/O控制支持带宽份额分配。为vMotion等关键流量预留专用通道，避免在共享的10Gb/s链路上产生争用。
  3. 卸载功能至关重要：启用RSS和SplitRx实现多队列扩展。这些技术能分发中断请求，有效缓解CPU压力。
  4. DPU可卸载管理程序协议栈。通过独立处理I/O操作，特别适合高密度云计算场景。
  5. 流量整形确保策略执行。设置突发容量以应对峰值流量，同时避免交换机过载。
网络功能 CPU节省 吞吐量提升
EDP模式 高 高达20%
NetIOC 中 均衡分配
RSS 低 多核扩展
DPUs 非常高 卸载处理

加密与安全

  1. 虚拟机加密以较低开销实现静态数据保护。选用支持AES-NI指令集的处理器可减轻CPU负担——新一代处理器对此有进一步优化。
  2. 仅加密必要对象：磁盘与交换文件虽会增加成本，但配合硬件加速功能影响甚微。
  3. 搭配vSAN可实现阵列级加密。与基于主机的方案不同，该方案支持数据消重和压缩功能。
  4. 实施加密后需验证工作负载性能。大多数场景性能衰减微乎其微，但高IOPS工作负载可能需要配置更多核心资源。
  5. 通过客户端指标进行监控：内存膨胀激增可能意味着加密操作产生了资源压力。

管理工具

  1. vMotion同样受益于AES-NI加速。该技术可提升加密传输速度，显著缩短迁移时间。
  2. DRS自动平衡负载。针对延迟敏感型应用需调整激进程度——适中设置可避免系统颠簸。
  3. DPM自动关闭空闲主机。建议主动制定调度策略，并与高可用性功能配合实现无缝故障切换。
  4. Storage DRS负责数据存储平衡。设置I/O阈值可在延迟累积前迁移虚拟机。
  5. vCenter数据库调优：嵌入式部署建议采用PostgreSQL，并确保底层存储性能优异。
    1. 标签使用策略：精简化设置以避免元数据膨胀。
    2. SDK调用：采用批量操作降低API开销。
    3. 内容库：本地缓存项目以加速部署流程。
    4. 生命周期管理器：启用快速启动功能提升补丁安装效率。

虚机设置

  1. 务必安装VMware Tools。该工具可实现内存膨胀回收与时间同步功能，对系统效能至关重要。
  2. vNUMA将NUMA拓扑呈现给客户机。通过保持与主机NUMA结构对齐，可显著减少宽虚拟机的跨节点访问性能损失。
  3. 无滴答内核减少空闲中断。现代Linux和Windows系统默认启用此功能，有效降低系统开销。
  4. PVSCSI或vNVMe适配器性能优于模拟适配器。请根据工作负载选择——vNVMe适用于高IOPS场景。
  5. 通过客户机工具进行监测。重点关注指示内存压力的交换活动。

vSAN和K8s

  1. 全闪存vSAN架构性能优于混合架构。请为缓存层级选用高耐久度固态硬盘。
  2. vSAN网络配置：采用25Gb/s以上速率并启用RoCE以实现RDMA加速，最大限度降低延迟。
  3. vSAN加密机制：基于阵列层面实现，可保留数据缩减等高级功能。
  4. vSphere上的Kubernetes：通过命名空间调整实现资源隔离，推荐使用监管集群获得集成扩缩容能力。
  5. vCenter监控策略：调整故障域策略以实现容错能力与运行速度的最佳平衡。

Q&A

  1. vSphere 9.0 会自动为虚拟机处理 NUMA 吗？
    是的，虚拟拓扑结构开箱即用，但自定义配置中手动调优仍可带来提升。

  2. 小型集群值得部署内存分层吗？
    绝对值得——若需扩展容量又不想全面升级DRAM，但需先测试活动内存比例。

  3. 加密会增加多少CPU开销？
    在启用AES-NI指令集的情况下，现代硬件上大多数工作负载的开销低于5%。

  4. EDP能用于所有网卡吗？
    不可以，需确认兼容性；该功能仅适用于VCF环境中特定高性能网卡。

  5. 延迟敏感型应用的最佳电源策略是什么？
    “高性能”模式可确保速度稳定，而”均衡”模式更适合能效优先场景。

最后说明

本文基于vSphere 9官方性能文档撰写，如需深入了解，请参阅完整版PDF手册。

译自：《Top 10 Ways to Boost Performance in vSphere 9.0》