KVM虚拟化的优化

Posted 2021-01-02

KVM调优 思路

性能的损耗是矛盾的根源，KVM采用全虚拟化技术，全虚拟化要由一个软件来模拟硬件层，故有一定的损耗，特别是I/O输入输出。
KVM性能优化主要在CPU、内存、I/O这几方面，当然在这几方面也是要分场景的，不同场景优化方向也是不同的。

CPU优化

要考虑CPU的数量问题，所有guestCPU的总数目不要超过物理机CPU的总数目。如果超过，则将对性能带来严重影响，建议选择复制主机CPU配置

内存优化

内存分配的最小单位是page（页面），默认大小是4KB。可以将host机内容相同的内存合并，以节省内存的使用，特别是在虚拟机操作系统都一样的情况下，肯定会有很多内容相同的内存值，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。

而KSM对KVM环境有很重要的意义，当KVM上运行许多相同系统的客户机时，客户机之间将有许多内存页是完全相同的，特别是只读的内核代码页完全可以在客户机之间共享，从而减少客户机占用的内存资源，能同时运行更多的客户机

通过/sys/kernel/mm/ksm目录下可查看内存页共享的情况

ll /sys/kernel/mm/ksm/

每个页面的大小为4KB，可计算出共享内存为：4*页面数=内存大小（KB）

• 对内存设置限制

  为了防止某个虚拟机无节制地使用内存资源，导致其他虚拟机无法正常使用，就需要对内存的使用进行限制
  

virsh memtune cc2 查看虚拟机内存状态
virsh memtune cc2-hard-limit 1024000 --live #限制内存使用 在线状态

大页后端内存

在逻辑地址向物理地址转换时，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，这样就容易导致cache miss，相反page很大，TLB需要保存的缓存项就变小，就会减少cache miss。通过为客户机提供大页后端内存，就能减少客户机消耗的内存并提高TLB命中率，从而提升KVM性能。

使用大页，KVM的虚拟机的页表将使用更少的内存，并且提高CPU的效率

cat /proc/meminfo

HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0

指定大页需要的内存页面数量

echo 25000 > /proc/sys/vm/nr_hugepages //临时生效

永久生效

sysctl -w vm.nr_hugepages=25000
或者
vim /etc/sysctl.conf
vm.nr_hugepages=25000    //添加行，执行sysctl -p 立即生效

关闭虚拟机，编辑虚拟机XML配置文件使用大页来分配内存。

<domain type=‘kvm‘>
  <name>c1</name>
  <uuid>3a629211-b4f4-4484-9832-897fd082e621</uuid>
  <memory unit=‘KiB‘>2097152</memory>
  <currentMemory unit=‘KiB‘>2097152</currentMemory>
  <memoryBacking><hugepages/></memoryBacking> #添加使用大页
  <vcpu placement=‘static‘>1</vcpu>

重启KVM服务，打开虚拟机，查看大页内存是否生效。

systemctl restart libvirtd.service
virsh start c1
cat /proc/meminfo | grep HugePage

• I/O优化

在实际的生产环境中，为了避免过度消耗磁盘资源而对其他的虚拟机造成影响，我们希望每台虚拟机对磁盘资源的消耗是可以控制的。就可以调整I/O的权重weight，权重越高写入磁盘的优先级越高。

1、整体的权重，范围在100-1000

2、限制具体的I/O

• 系统调优工具tuned

  tuned是服务端程序，用来监控收集系统各个组件的数据，并依据数据提供的信息动态调整系统设置，达到动态优化系统的目的

  yum install tuned -y
  service tuned start
  tuned-adm active
  tuned-adm list

  

virtual-guest：企业级服务器配置中使用这个profile，其中包括电池备份控制程序、缓存保护以及管理磁盘缓存
latency-performance：延迟性能调试的服务器配置
enterperise-storage：企业存储服务器优化方案
default：默认节点配置，是最基本的节点配置，只启用磁盘和CPU插件
virtual-host：根据enterperise-storage配置，virtual-host还可减少可置换的虚拟内存，并启用更多集合脏页写回。同时推荐在虚拟化主机中使用这个配置，包括KVM和红帽企业版Linux虚拟化主机
throughput-performance：吞吐性能调整的服务器profile。如果系统没有企业级存储，建议使用这个profile