kvm virtio功能配置

Posted 2020-08-21

1.virtio(virtual i/0)  本文的原理性图片来源于书本<kvm虚拟化技术 实战与原理解析>

    virtio 是一个在hypervisor之上的api，它对客户机的i/o操作进行优化

    使用virtio前，一次客户机的i/o请求过程如下：

        (1)客户机的通过设备驱动程序（device driver）发起i/o请求

        (2)i/o请求被kvm中的i/o操作捕获代码（i/o trap code)捕获

        (3)捕获代码把这些请求缓存在i/o共享页（sharing page）并且通知qemu仿真程序。

        (4)qemu程序得到这些信息后，利用硬件模拟代码（Emulation Code）模拟本次i/o请求交给宿主机内核

        (5)宿主机操作系统内核利用物理机驱动程序完成真实的i/o操作，并把执行返回结果向上逐层传递，最后响应给客户机

    需要说明的是，如果客户机采用的是DMA（direct Memory Access）方式访问i/o的话，那么qemu程序不会把i/o请求的操作结果向上传递给i/o共享页，而是通过内存映射的方式直接写入到客户机的内存中

         

    使用virtio后，客户拥有virtio驱动就会知道自己工作在虚拟环境下，所以把i/o请求转交给virtio驱动：

        (1)客户机把i/o请求提交给virtio前端驱动（frondend，如virtio-blk、virtio-net等）

        (2)前端驱动通过virtio虚拟队列接口把请求缓冲到virtio-ring环形缓冲区（ring-buffer）

        (3)virtio后端驱动（virtio backend）把环形缓冲区的请求提交给宿主机内核

        (4)内核利用物理驱动完成本次i/o请求，并把结果向上传递

    因为利用virtio不用再把i/o请求额外再转换一次所以它的性能非常好，但是缺点是必须要客户机的操作系统支持，所以需要对客户机加载驱动

linux安装virtio驱动：

    linux一般内核都把virtio模块编译成内核，可以利用以下命令查看：

        [[email protected] ~]# cat /boot/config-2.6.32-431.el6.x86_64 |grep -i virtio

                 CONFIG_NET_9P_VIRTIO=m         

                 CONFIG_VIRTIO_BLK=m            

                 CONFIG_SCSI_VIRTIO=m           

                 CONFIG_VIRTIO_NET=m

                 CONFIG_VIRTIO_CONSOLE=m

                 CONFIG_HW_RANDOM_VIRTIO=m

                 CONFIG_VIRTIO=m

                 CONFIG_VIRTIO_RING=m

                 CONFIG_VIRTIO_PCI=m

                 CONFIG_VIRTIO_BALLOON=m

    lsmod 可以查看是否加载virtio模块，没有的话可以利用modprobe命令加载

                 [[email protected] ~]# modprobe  virtio

                 [[email protected] ~]# modprobe  virtio_ring

                 [[email protected] ~]# modprobe  virtio_pci  

                 [[email protected] ~]# lsmod |grep virtio                                    

                 virtio_pci              6985  0                                                

                 virtio_ring             8917  1 virtio_pci

                 virtio                  4977  1 virtio_pci

window安装virtio驱动：

    linux中有个名为virtio-win的rpm包，这个包提供有windows的virtio驱动镜像，我们可以把这个镜像利用cdrom驱动加载给客户机，然后在客户机中安装

    没有装的话，可以安装virtio-win镜像yum源：

        wget https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/virtio-win.repo -O /etc/yum.repos.d/virtio-win.repo

        yum install virtio-win -y

    装完默认会在/usr/share/virtio-win/下有对应的virtio-win驱动文件镜像，把它以cdrom驱动的方式呈现给客户机即可，命令如下：

        qemu-system-x86_64 xp.qcow2 -smp 8 -m 4096 -cdrom /usr/share/virtio-win/virtio-win.iso  -usbdevice tablet -usb -net         nic,model=virtio -balloon virtio -device virtio-serial-pci -daemonize

    装完后，客户机会探测到相应驱动，并提醒我们安装

                    

 

    qemu-system-x86_64 3个virtio驱动命令参数：

        -balloon virtio ：提供了virtio_balloon相关的设备

        -net nic,model=virtio：提供了virtio_net相关的设备

        -device virtio-serial-pci:提供了virtio_serial相关的设备

 安装磁盘virtio驱动程序：

    之所以把磁盘virtio独立出来讲，是因为如果我们按照上面方式把virtio驱动利用cdrom呈现给客户机，那么就会出现这样的问题：

        如果我要启动系统，那么就必须先有virtio驱动（因为系统在virtio磁盘上），而如果我要安装virtio驱动,那么我就必须要先启动系统（virtio以cdrom方式呈现给系统）

    在qemu中，为客户机启动磁盘virtio命令如下(-drive参数)：

        qemu-system-x86_64 -drive file=xp.qcow2,if=virtio -smp 8 -m 4096  -usbdevice tablet -usb -net nic,model=virtio -balloon virtio -device virtio-serial-pci -daemonize

    尝试此命令会发现无法正常加载系统，解决方法有下面两种：

        (1)使用一个带有virtio磁盘驱动的第三方可引导介质，类似于linux下的initrd文件系统，在系统启动前先去这个引导介质加载virtio驱动，然后再把控制权转交给操作系统

        (2)仍然使用类似安装virtio pci、balloon、net的方式，但是额外使用一个非启动盘，将其指定为使用virtio驱动，这样在windows客户机系统会发现该盘没有合适驱动，从而我们可以从cdrom中为其安装合适驱动，（由于window安装驱动是跟win内核在一起的，且下次启动时这个驱动也会被加载进内核，这个是我的猜测，不权威）所以我们只需要安装一次即可，且重启后系统可以识别virtio磁盘。

    方式(2)的操作过程如下：

        创建虚拟磁盘，大小格式任意

            qemu-img create -f qcow2 virtio_disk_driver 10M

        额外加载这个virtio磁盘

            qemu-system-x86_64 xp.qcow2  -drive file=virtio_disk_driver,if=virtio -cdrom /usr/share/virtio-win/virtio-win.iso  -usb -usbdevice tablet -daemonize

        安装完后，重启系统，同时把系统盘设为virtio磁盘

            qemu-system-x86_64 -driver file=xp.qcow2,if=virtio -smp 8 -m 4096  -usbdevice tablet -usb -net nic,model=virtio -balloon virtio -device virtio-serial-pci -daemonize