Почему загрузка процессоров меряется в мегагерцах?

Поспорили тут с товарищем за бутылочкой вина, правомерно ли измерять загрузку процессоров так, как это делается у VMware, в мегагерцах. До полпятого утра спорили :)

Разумеется, сама концепция измерения загрузки ресурсов в мегагерцах прямо скажем, удивительна, но лишь на первый взгляд. И вот почему.

Уточню. Не совсем загрузку процессоров мы меряем.
Предположим, есть кластер из M ESX серверов с разным количеством процессоров, и с разными частотами. На нем работает N >> M виртуальных машин с количеством виртуальных процессоров от 1 до 4. Для простоты, считаем, что процессоры на хостах все одного семейства, отличаются лишь частотами.

Итого, у нас есть некоторые вычислительные ресурсы под хорошо распараллеливающиеся задачи (много виртуальных машин). Как можно оценить общую вычислительную мощность кластера из трех машин физических, причем на одной 4 ядра по 2.33ГГц, на другой 8 по 3.0, а на третьей 16 по 2.66?

В процентах мерять загрузку явно не получится. Просто потому что взяв одну 1vCPU машину с запущенной числогрызкой (например, SETI@Home), обеспечивающей 100% загрузки виртуального процессора мы получим полностью загруженное ядро на одном из физических процессоров. 25%, 12.5% или 6.25% мощности хоста. Но ведь, что самое интересное, при 100% нагрузке на vCPU мы имеем еще и различную производительность, практически полностью зависящую от частоты процессора. Возьмем другой пример, машину с 4 vCPU и средней нагрузкой на vCPU около 20% (в обоих случаях полагаем отсутствие конкурецнии между машинами за ресурсы). Как посчитать, какой процент ресурсов отъедает машина от кластера?

Исходя из предположения о том, что виртуальные машины могут мигрировать по физическим в любом сочетании, остается только одно - брать абстрактную вычислительную мощность кластера. С учетом того, что виртуальные машины отлично параллелятся (причем лучше всего однопроцессорные), а задачи на них непредсказуемы, то остается лишь зависимость производительности от частоты процессора и количества ядер.
Грубо говоря, суммарная мощность = сумме (количество ядер*частоту).

Почему это правомерно? Исходя из архитектуры процессоров x86, у нас есть некоторый поток команд. Причем время исполнения этого потока команд заранее известно - мы точно знаем количество тактов процессора на каждую команду. Чтобы узнать время из количества тактов - ндо знать опять же только частоту процессора.

И что в итоге? В итоге мы получили, что именно в распараллеливаемых задачах общего плана остается единственное средство измерения вычислительной мощности - сумма частот процессоров. Это и есть наш вычислительный ресурс. Несколько парадоксально, конечно. Тем не менее, надо иметь в виду много ограничений и условий.

Итак, перейдем от измерения к управлению. Есть ситуация борьбы за ресурсы - 100% загрузка задачами физического сервера. Как нам делить его процессорное время? И снова можно делить лишь в мегагерцах, ибо в общем случае мы не знаем даже количества процессоров в машине, как и их частоту. А задача стоит именно дать виртуальной машине гарантированную производительность. Итого, мы выставляем резерв (сколько мегагерц, а точнее процессорного времени с учетом частоты процессора и количества ядер, получит виртуальная машина всегда), и дальше выставляем вес машины - какую долю от оставшихся ресурсов (процессорного времени) должна получить машина.

Обращаю ваше внимание, что данное рассуждение не претендует на истину в Высшей инстанции и имеет место быть лишь при определенных условиях и допущениях, основанных на непредсказуемости типа нагрузки.