kvm虚拟机存储速度
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了kvm虚拟机存储速度相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
参考技术A kvm性能优化，主要集中在cpu、内存、磁盘、网络，4个方面，当然对于这里面的优化，也是要分场景的，不同的场景其优化方向也是不同的，下面具体聊聊这4个方面的优化细节。1. CPU
cpu优化需要搞清楚node、socket、core、logic processor的关系，知道内存、l3-cache、l2-cache、l1-cache和cpu的关系。
针对kvm的优化，一般情况，都是通过pin，将vm上的cpu绑定到某一个node上，让其共享l3-cache，优先选择node上的内存，bind方法可以通过virt-manage processor里面的pinning动态绑定。这个绑定是实时生效的。
由于没有下载到speccpu2005，所以写了个大量消费cpu和内存的程序，来检验绑定cpu所带来的性能提升，程序如下：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#define BUF_SIZE 512*1024*1024
#define MAX 512*1024
#define COUNT 16*1024*1024
char * buf_1 = NULL;
char * buf_2 = NULL;
void *pth_1(void *data)
char * p1 = NULL;
char * p2 = NULL;
int value1 = 0;
int value2 = 0;
int value_total = 0;
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i <=COUNT; i++)
value1 = rand() % (MAX + 1);
value2 = rand() % (MAX + 1);
p1 = buf_1 + value1*1024;
p2 = buf_2 + value2*1024;
for (j = 0; j < 1024; j++)
value_total += p1[j];
value_total += p2[j];
return NULL;
void *pth_2(void *data)
char * p1 = NULL;
char * p2 = NULL;
int value1 = 0;
int value2 = 0;
int value_total = 0;
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i <=COUNT; i++)
value1 = rand() % (MAX + 1);
value2 = rand() % (MAX + 1);
p1 = buf_1 + value1*1024;
p2 = buf_2 + value2*1024;
for (j = 0; j < 1024; j++)
value_total += p1[j];
value_total += p2[j];
return NULL;
int main(void)
buf_1 = (char *)calloc(1, BUF_SIZE);
buf_2 = (char *)calloc(1, BUF_SIZE);
memset(buf_1, 0, BUF_SIZE);
memset(buf_2, 0, BUF_SIZE);
pthread_t th_a, th_b;
void *retval;
pthread_create(&th_a, NULL, pth_1, 0);
pthread_create(&th_b, NULL, pth_2, 0);
pthread_join(th_a, &retval);
pthread_join(th_b, &retval);
return 0;
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偶数cpu在node 0 上，奇数cpu在node 1上，vm有2个cpu，程序有2个线程，分别将vm绑定到8,9和10,12，通过time命令运行程序，time ./test，测试结果如下
8,9
real 1m53.999s
user 3m34.377s
sys 0m3.020s
10,12
real 1m25.706s
user 2m49.497s
sys 0m0.699s
可以看出，绑定到同一个node上，比绑到不同node上其消耗时间小不少。测试过程中，也发现如果提供8、9、10、11的cpu，系统会在大部分时间选择8、10和9、11，所以猜测，kvm在cpu bind上，可能已经做了优化，会尽可能的往同一个node上绑定。
这里需要注意的一点是，通过virt-manage pin cpu，仅仅进行cpu bind，会共享l3-cache，并没有限制一定用某一个node上的内存，所以仍然会出现跨node使用内存的情况
2. 内存
优化项包括EPT、透明大页、内存碎片整理、ksm，下面一个一个来介绍
2.1 EPT
针对内存的使用，存在逻辑地址和物理地址的转换，这个转换时通过page table来进行的，并且转换过程由cpu vmm硬件加速，速度是很块的。
但是引入vm之后，vm vaddr----->vm padddr--------->host paddr，首先vm需要进行逻辑地址和物理地址的转换，但是vm的物理地址还是host机的逻辑地址，需要再进行一次逻辑地址到物理地址的转换，所以这个过程有2次地址转换，效率非常低。
幸亏intel提供了EPT技术，将两次地址转换变成了一次。这个EPT技术是在bios中，随着VT技术开启一起开启的。
2.2 透明大页
逻辑地址向物理地址的转换，在做转换时，cpu保持一个翻译后备缓冲器TLB，用来缓存转换结果，而TLB容量很小，所以如果page很小，TLB很容易就充满，这样就很容易导致cache miss，相反page变大，TLB需要保存的缓存项就变少，减少cache miss。
透明大页的开启：echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
内存碎片整理的开启：echo always> /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
2.3 KSM
简单理解就是可以将host机内容相同的内存合并，节省内存的使用，特别是当vm操作系统都一样的情况，肯定会有很多内容相同的内存，开启了KSM，则会将这些内存合并为一个，当然这个过程会有性能损耗，所以开启与否，需要考虑使用场景，如果不注重vm性能，而注重host内存使用率，可以考虑开启，反之则关闭，在/etc/init.d/下，会有两个服务，服务名称为ksm和ksmtuned，都需要关闭
3. 磁盘
磁盘的优化包括：virtio-blk、缓存模式、aio、块设备io调度器
3.1 virtio
半虚拟化io设备，针对cpu和内存，kvm全是全虚拟化设备，而针对磁盘和网络，则出现了半虚拟化io设备，目的是标准化guest和host之间数据交换接口，减少交互流程和内存拷贝，提升vm io效率，可以在libvirt xml中设置，disk中加入<target dev='vda' bus='virtio'/>
3.2 缓存模式
从vm写磁盘，有3个缓冲区，guest fs page cache、Brk Driver writeback cache（qemu的cache）、Host FS page cache，在host上的设置，无法改变guest fs page cache，但是可以改变后面2个cache，缓存模式有如下5种，当采用Host FS page cache，会有一个写同步，会实时将host cache中的数据flush到磁盘上，当然这样做比较安全，不会丢失数据，但写性能会受到影响。
writeback mode在mail server这种小文件 高io的服务器上，其性能是很差的，none模式大部分情况要比writethrough性能稍好一点，所以选择none。
启用方式在libvirt xml disk中加入<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>
3.3 aio
异步读写，分别包括Native aio: kernel AIO 和 threaded aio: user space AIO emulated by posix thread workers，内核方式要比用户态的方式性能稍好一点，所以一般情况都选择native，开启方式<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none' aio='native'/>
3.4 块设备调度器
cfq：perprocess IO queue，较好公平性，较低aggregate throughput
deadline：per-device IO queue，较好实时性，较好aggregate throughput，不够公平，当某些vm有大量io操作，占用了大量io资源时，其它后加入的vm很有可能抢占不到io资源。
这个目前笔者还没有做过测试，但是查看网易和美团云的方案，都将其设置为cfq。
开启方式：echo cfq > /sys/block/sdb/queue/scheduler
4. 网络
优化项包括virtio、vhost、macvtap、vepa、SRIOV 网卡，下面有几篇文章写的非常好
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/1312_xiawc_linuxvirtnet/
http://xiaoli110.blog.51cto.com/1724/1558984
4.1 virtio
更改虚拟网卡的类型，由全虚拟化网卡e1000、rtl8139，转变成半虚拟化网卡virtio，virtio需要qemu和vm内核virtio驱动的支持，这个原理和磁盘virtio原理一样，不再赘述。
4.2 vhost_net
vhost_net将virtiobackend处理程序由user space转入kernel space，将减少两个空间内存拷贝和cpu的切换，降低延时和提高cpu使用率
4.3 macvtap
代替传统的tap+bridge，有4中模式，bridge、vepa、private、passthrough
1 Bridge
完成与 Bridge 设备类似功能，数据可以在属于同一个母设备的子设备间交换转发. 当前的Linux实现有一个缺陷，此模式下MACVTAP子设备无法和Linux Host通讯，即虚拟机无法和Host通讯，而使用传统的Bridge设备，通过给Bridge设置IP可以完成。但使用VEPA模式可以去除这一限制. macvtap的这种bridge模式等同于传统的tap+bridge的模式.
2 VEPA
是对802.1Qbg标准中的VEPA机制的部分软件实现，工作在此模式下的MACVTAP设备简单的将数据转发到母设备中，完成数据汇聚功能，通常需要外部交换机支持Hairpin模式才能正常工作。
3 Private
Private模式和VEPA模式类似，区别是子 MACVTAP之间相互隔离。
4 Passthrough
可以配合直接使用SRIOV网卡, 内核的macvtap数据处理逻辑被跳过，硬件决定数据如何处理，从而释放了Host CPU资源。MACVTAP Passthrough 概念与PCI Passthrough概念不同，PCI Passthrough针对的是任意PCI设备，不一定是网络设备，目的是让Guest OS直接使用Host上的 PCI 硬件以提高效率。MACVTAP Passthrough仅仅针对 MACVTAP网络设备，目的是饶过内核里MACVTAP的部分软件处理过程，转而交给硬件处理。综上所述，对于一个 SRIOV 网络设备，可以用两种模式使用它：MACVTAP Passthrough 与 PCI Passthrough
4.4 PCI pass-through
直通，设备独享。
4.5 SO-IOV
优点是虚拟网卡的工作由host cpu交给了物理网卡来实现，降低了host cpu的使用率，缺点是，需要网卡、主板、hypervisor的支持。
测试结果，在实验室2台host，分别起1台vm（vm1、vm2），用iperf测试vm1和vm2之间的吞吐量，用ping测试2者之间的响应时间，host机为百兆网卡，结果如下表所示，可以看出随着优化的深入，其吞吐量和响应时间都有所改善，由于暂时没有硬件的支持，macvtap vepa和SR-IOV没有得到测试。
测试工具 Iperf(ping)
rtl8139
87Mb/s(1.239ms)
virtio
89Mb/s(1.140ms)
Virtio + host_net
92Mb/s(1.014ms)
Macvtap(bridge) + virtio + host_net
94Mb/s(0.989ms)
host
95Mb/s(0.698ms)
总结来看网络虚拟化具有三个层次:
1, 0成本，通过纯软件virtio、vhost、macvtap提升网络性能;
2, 也可以用非常低的成本按照802.1Qbg中的VEPA模型创建升级版的虚拟网络，引出虚拟机网络流量，减少Host cpu负载，但需要物理交换机的配合;
3, 如果网络性能还是达不到要求，可以尝试SR-IOV技术，不过需要SR-IOV网卡的支持。
总结：文章总共阐述了cpu、内存、磁盘、网络的性能优化方案，大部分都是通过kvm参数和系统内核参数的修改来实现。
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（1）热迁移基于共享存储
（2）热迁移基于本地存储
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（4）冷迁移基于本地存储
这里介绍的是热迁移基于本地存储
动态块迁移版本要求
qemu版本要求 大于或等于0.12.1
rpm -qa|grep qemu qemu-kvm-0.12.1.2-2.491.el6_8.1.x86_64 qemu-kvm-tools-0.12.1.2-2.491.el6_8.1.x86_64
目标宿主机：10.11.30.52
源宿主机：10.11.30.53
迁移使用tcp认证方式
kvm虚拟机名称：gzxtest09
1、配置libvirtd服务 源宿主机和目标宿主机都要执行
vi /etc/libvirt/libvirtd.conf listen_tls = 0 listen_tcp = 1 tcp_port = "16509" listen_addr = "0.0.0.0" auth_tcp = "none" mdns_adv = 0
解释
listen_tls：关闭tls，默认是开启的
listen_tcp ：开启tcp认证
tcp_port：tcp端口配置，默认端口是16509
auth_tcp：配置是否开启口令认证，默认不开启
mdns_adv：是否开启mdns组播，默认关闭
2、配置libvirtd监听方式，无论是tcp，ssh，tls认证方式都需要配置 ， 源宿主机和目标宿主机都要执行
vi /etc/sysconfig/libvirtd LIBVIRTD_ARGS="--listen"
3、编辑/etc/libvirt/qemu.conf文件 源宿主机和目标宿主机都要执行
vi /etc/libvirt/qemu.conf vnc_listen = "0.0.0.0"
解释
vnc_listen：使虚拟机带外VNC默认监听.0.0.0.0
4、重启libvirtd服务，使配置生效， 源宿主机和目标宿主机都要执行
/etc/init.d/libvirt restart
5、检查端口和进程，libvirtd是否监听16509端口， 源宿主机和目标宿主机都要执行
ps aux | grep libvirtd root 16563 1.5 0.1 925880 7056 ? Sl 16:01 0:28 libvirtd -d -l --config /etc/libvirt/libvirtd.conf netstat -apn | grep tcp tcp 0 0 0.0.0.0:16509 0.0.0.0:* LISTEN 13971/libvirtd
6、在源宿主机连接目标宿主机的libvirtd并查看虚拟机信息
virsh -c qemu+tcp://[email protected]:16509/system
7、在目标宿主机创建同样大小的镜像文件，路径、名称也要一样
qemu-img create -f qcow2 /data/kvmimg/gzxtest09.qcow2 20G
8、迁移 ，10.11.30.52为目标宿主机的内网IP，tcp认证方式，迁移时间有点长需要开一个screen窗口
screen -S migratekvm cd /data/kvmimg/ virsh migrate --live --copy-storage-all --unsafe --persistent gzxtest09 qemu+tcp://[email protected]:16509/system
9、在目标宿主机执行，会显示paused状态 即是suspended状态
watch virsh list --all
10、在目标宿主机执行，显示迁移进度
tailf /var/log/libvirt/qemu/gzxtest09.log
11、虚拟机迁移完成后，源宿主机为关机状态，目标宿主机变为running状态
virsh list --all #源宿主机
virsh list --all #目标宿主机
公司的戴尔PowerEdge T130 塔式服务器，迁移20G镜像文件用了30分钟
在线迁移问题汇总
（如果ssh的端口不是默认22，可以写为 qemu+ssh://target:port/system）
Question 1:
error: internal error hostname on destination resolved to localhost, but migration requires an FQDN
解决办法很简单，因为默认情况下hostname 是 localhost，我们需要把目标的hostname修改一下，临时的也可以。
#hostname target
Question 2:
error: internal error Attempt to migrate guest to the same host 00020003-0004-0005-0006-000700080009
这个在mail list 中有大牛说是服务器提供商的问题，
你可以用#dmidecode -s system-uuid 查看一下这个ID，理论上是#virsh sysinfo | grep uuid 及# virsh capabilities | grep uuid
这三个ID是一样的。（之前看论坛里发的解决方法是需要下载一个dmidecode 命令的文件去替换系统的，达到修改的目的，不过我只是修改了libvirt的配置文件就可以了，可能是版本的问题）
我们修改一下libvirtd的配置文件
#sed -i "/#host_uuid/ahost_uuid = \\"`uuidgen`\\"" /etc/libvirt/libvirtd.conf
重启一下libvirtd 服务
# /etc/init.d/libvirtd restart
然后再查看一下
# virsh capabilities | grep uuid
Question 3:
error: unable to set user and group to ‘107:107‘ on ‘/image/vmtest/disk.img‘: No such file or directory
如果顺利进入到这步的话，就很简单了，没有directory 直接创建一个就可以，没有disk.img 直接create一个
注：创建的磁盘应该和源虚拟机的磁盘是一样的大小（更大应该是可以）和格式（raw还是qcow2）
qemu-img create /image/vmtest/disk.img +sizeG
Question 4:
error: Unable to resolve address ‘target‘ service ‘49155‘: Name or service not known
《《Name or service not known》》这个相信大家都知道如何解决，/etc/hosts 添加解析的ip和target的域名即可
参考文章：http://www.cnblogs.com/fengrenzw/p/3339918.html
以上是关于kvm虚拟机存储速度的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章