카카오, VMWare 인프라 최적 VM 집적도 테스트 결과 공개

카카오 시스템엔지니어가 VMWare 인프라 운영 효율성을 높이기 위해 CPU 관점의 최적 VM 집적도를 도출하는 테스트를 수행했다. PM 한 대에서 실행 가능한 최대 VM 개수를 찾기 위해, VM의 CPU 사용량과 Flavor를 다양하게 변경하며 벤치마크를 진행했다.

테스트 방법 및 환경

테스트는 Intel Xeon Silver 4410Y와 4214 CPU를 탑재한 PM을 대상으로, VM 개수를 1대에서 60대까지 늘려가며 CoreMark와 stress-ng를 실행하는 방식으로 진행됐다. VM의 Flavor는 2 vCPU, 4 vCPU, 8 vCPU 세 가지로 구분했으며, 각 VM의 CPU 사용량을 10%부터 100%까지 10% 단위로 제한하여 실제 운영 환경을 시뮬레이션했다.

성능 저하 원인 분석

VM 개수가 증가함에 따라 VM의 CPU 성능이 감소하는 현상은 크게 두 단계로 분석되었다. 초기 단계에서는 Cache Misses(%) 증가로 인해 **Instructions(/cycle)**가 감소하며 성능이 저하된다. 이후 PM의 CPU 리소스가 포화되는 단계에서는 CPU Cycles(/sec) 자체가 감소하면서 성능 저하가 가속화된다. 특히 VM의 Flavor가 고사양이거나 CPU 사용량이 높을수록 적은 VM 개수에서도 급격한 성능 감소가 발생했다.

최적 집적도 도출 및 시사점

테스트 결과를 바탕으로 VM의 CPU 성능 저하 허용 범위(10%, 20%, 30%)에 따른 PM당 최대 수용 VM 개수를 제시했다. 예를 들어, Cascade CPU PM에서 4 vCPU VM의 평균 CPU 사용량이 40%일 때, 성능 저하를 20% 이내로 유지하려면 PM당 약 21대의 VM을 운영하는 것이 권장된다. 다만 이 결과는 CPU 자원만 고려한 것이므로, 메모리와 디스크 스펙을 함께 고려한 종합적인 설계가 필요하다.