最佳实践
性能最佳实践
halt-polling
概述
在计算资源充足的情况下，为使虚拟机获得接近物理机的性能，可以使用halt-polling特性。没有使用halt-polling特性时，当vCPU空闲退出后，主机会把CPU资源分配给其他进程使用。当主机开启halt-polling特性时，虚拟机vCPU处于空闲时会polling一段时间，polling的时间由具体配置决定。若该vCPU在polling期间被唤醒，可以不从主机侧调度而继续运行，减少了调度流程的开销，从而在一定程度上提高了虚拟机系统的性能。
说明：
halt-polling的机制保证虚拟机的vCPU线程的及时响应，但在虚拟机空载的时候，主机侧也会polling，导致主机看到vCPU所在CPU占用率比较高，而实际虚拟机内部CPU占用率并不高。
操作指导
系统默认开启了halt-polling特性，polling的时间默认为500000ns。用户可以通过文件halt_poll_ns内容动态修改vCPU用于halt-polling的时间，单位为ns。
例如设置polling时间为400000，使用root用户执行命令如下：
# echo 400000 > /sys/module/kvm/parameters/halt_poll_ns
IOThread配置
概述
KVM平台上，对虚拟磁盘的读写在后端默认由QEMU主线程负责处理。这样会造成如下问题：
- 虚拟机的I/O请求都由一个QEMU主线程进行处理，因此单线程的CPU利用率成为虚拟机I/O性能的瓶颈。
- 虚拟机I/O在QEMU主线程处理时会持有QEMU全局锁(qemu_global_mutex)，一旦I/O处理耗时较长，QEMU主线程长时间占有全局锁，会导致虚拟机vCPU无法正常调度，影响虚拟机整体性能及用户体验。
可以为virtio-blk磁盘或者virtio-scsi控制器配置IOThread属性，在QEMU后端单独开辟IOThread线程处理虚拟磁盘读写请求，IOThread线程和virtio-blk磁盘或virtio-scsi控制器可配置成一对一的映射关系，尽可能地减少对QEMU主线程的影响，提高虚拟机整体I/O性能，提升用户体验。
配置说明
使用IOThread线程处理虚拟机磁盘读写请求，需要修改虚拟机配置，这里给出具体的配置说明。
配置虚拟机高性能虚拟磁盘的总数。例如通过<iothreads>配置IOThread线程的总数为4：
<domain type='kvm' xmlns:qemu='http://libvirt.org/schemas/domain/qemu/1.0'> <name>VMName</name> <memory>4194304</memory> <currentMemory>4194304</currentMemory> <vcpu>4</vcpu> <iothreads>4</iothreads>给virtio-blk磁盘配置IOThread属性。<iothread>表示IOThread线程编号，编号从1开始配置，最大为<iothreads>的配置值，且编号不能重复使用。例如将编号为2的IOThread配置给virtio-blk磁盘使用：
<disk type='file' device='disk'> <driver name='qemu' type='raw' cache='none' io='native' iothread='2'/> <source file='/path/test.raw'/> <target dev='vdb' bus='virtio'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x0'/> </disk>给virtio-scsi控制器配置IOThread属性。例如将编号为2的IOThread配置给virtio-scsi控制器使用：
<controller type='scsi' index='0' model='virtio-scsi'> <driver iothread='2'/> <alias name='scsi0'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/> </controller>IOThread线程绑定物理CPU
虚拟磁盘IOThread线程的绑核配置，将IOThread线程绑定到用户指定的物理CPU范围内，不影响vCPU线程的资源占用诉求。<iothread>表示IOThread线程编号，<cpuset>表示绑定的物理CPU编号。
<cputune> <iothreadpin iothread='1' cpuset='1-3,5,7-12' /> <iothreadpin iothread='2' cpuset='1-3,5,7-12' /> </cputune>
裸设备映射
概述
配置虚拟机存储设备时，除了将文件配置给虚拟机作为虚拟磁盘使用外，还可以将块设备（物理LUN、逻辑卷等）直接配置给虚拟机使用，从而提升存储性能。该配置方式称为裸设备映射。在该配置方式下，虚拟磁盘向虚拟机呈现为一个SCSI设备，且支持大部分SCSI命令。
裸设备映射根据后端实现特点，分为虚拟裸设备映射和物理裸设备映射，物理裸设备映射相对虚拟裸设备映射具有更优秀的性能和更丰富的SCSI命令，但物理裸设备映射需要将整块SCSI磁盘挂载给虚拟机使用，如果使用分区、逻辑卷等方式配置，虚拟机将无法识别。
配置示例
裸设备映射需要修改虚拟机配置文件，这里给出配置示例。
虚拟裸设备映射
将主机上存在的SCSI磁盘“/dev/sdc”挂载给虚拟机作为虚拟裸设备的配置示例如下：
<domain type='kvm'> <devices> ... <controller type='scsi' model='virtio-scsi' index='0'/> <disk type='block' device='disk'> <driver name='qemu' type='raw' cache='none' io='native'/> <source dev='/dev/sdc'/> <target dev='sdc' bus='scsi'/> <address type='drive' controller='0' bus='0' target='0' unit='0'/> </disk> ... </devices> </domain>物理裸设备映射
将主机上存在的SCSI磁盘“/dev/sdc”挂载给虚拟机作为物理裸设备的配置示例如下：
<domain type='kvm'> <devices> ... <controller type='scsi' model='virtio-scsi' index='0'/> <disk type='block' device='lun' rawio='yes'> <driver name='qemu' type='raw' cache='none' io='native'/> <source dev='/dev/sdc'/> <target dev='sdc' bus='scsi'/> <address type='drive' controller='0' bus='0' target='0' unit='0'/> </disk> ... </devices> </domain>
kworker隔离绑定
概述
kworker是Linux内核实现的per-CPU线程，用来执行系统中的workqueue请求。kworker线程会和vCPU线程争抢物理核资源，导致虚拟化业务性能抖动。为了使虚拟机能够稳定的运行，减少kworker线程对虚拟机的干扰，可以将主机上的kworker线程绑定到特定的CPU上运行。
操作步骤
用户可以通过修改/sys/devices/virtual/workqueue/cpumask文件，将workqueue中的任务绑定到cpumask中指定的CPU上。cpumask中的掩码以十六进制表示，例如将kworker绑定到CPU0~CPU7上，对应掩码为ff，使用root用户执行命令如下：
# echo ff > /sys/devices/virtual/workqueue/cpumask
内存大页
概述
相比传统的4K内存分页，openEuler也支持2MB/1GB的大内存分页。内存大页可以有效减少TLB miss，显著提升内存访问密集型业务的性能。openEuler使用两种技术来实现内存大页。
静态大页
静态大页要求宿主机操作系统在加载前提前预留一个静态大页池，虚拟机创建时通过修改xml配置文件的方式，指定虚拟机的内存从静态大页池中分配。静态大页能保证虚拟机的所有内存在host上始终以大页形式存在，保证物理连续，但增加了部署的困难，修改静态大页池的页面大小后需要重启host才能生效。静态大页的页面大小支持2M或1G。
透明大页
如果开启透明大页模式THP（Transparent Huge Pages），虚拟机分配内存时自动选择可用的2M连续页，同时自动完成大页的拆分合并，当没有可用的2M连续页时，它会选择可用的64K（AArch64架构）或4K（x86_64架构）页面进行分配。透明大页的好处是不需要用户感知，同时能尽量使用2M大页以提升内存访问性能。
在虚拟机完全使用静态大页的场景下，可以通过关闭透明大页的方法，减少宿主机操作系统的开销，以便虚拟机获得更稳定的性能。
操作指导
使用静态大页
在创建虚拟机之前通过修改XML的方式，为虚拟机配置使用静态大页。
<memoryBacking> <hugepages> <page size='1' unit='GiB'/> </hugepages> </memoryBacking>以上XML片段表示为虚拟机配置1G静态大页。
<memoryBacking> <hugepages> <page size='2' unit='MiB'/> </hugepages> </memoryBacking>以上XML片段表示为虚拟机配置2M静态大页。
使用透明大页
通过sysfs可以动态开启使用透明大页：
# echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled动态关闭使用透明大页：
# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
Guest-Idle-Haltpoll
概述
为了保证公平性及降低功耗，当虚拟机vCPU空闲时，虚拟机将执行WFx/HLT指令退出到宿主机中，并触发上下文切换。宿主机将决定在物理CPU上调度其他进程或vCPU，或进入节能模式。但是，虚拟机和宿主机之间的切换、额外的上下文切换以及唤醒IPI中断开销较大，在频繁睡眠和唤醒的业务中该问题尤为突出。Guest-Idle-Haltpoll技术是指当虚拟机vCPU空闲时，不立刻执行WFx/HLT并发生VM-exit，而是在虚拟机内部轮询（polling）一段时间。在该时间段内，其他共享LLC的vCPU在该vCPU上的任务被唤醒不需要发送IPI中断，减少了发送和接收处理IPI的开销及虚拟机陷出（VM-exit）的开销，从而降低任务唤醒的时延。
操作指导
Guest-Idle-Haltpoll特性默认关闭，这里给出开启该特性的操作指导。
使能Guest-Idle-Haltpoll特性。
若宿主机处理器架构为x86，可以在虚拟机内核启动参数中配置“cpuidle_haltpoll.force=Y”强制开启，该方法不依赖宿主机配置vCPU独占物理核。
cpuidle_haltpoll.force=Y若宿主机处理器架构为AArch64，只支持在虚拟机内核启动参数中配置“cpuidle_haltpoll.force=Y haltpoll.enable=Y”的方式使能该特性。
cpuidle_haltpoll.force=Y haltpoll.enable=Y
确认Guest-Idle-Haltpoll特性是否生效。在虚拟机中执行如下命令，若返回haltpoll，说明特性已经生效。
# cat /sys/devices/system/cpu/cpuidle/current_driver（可选）配置Guest-Idle-Haltpoll参数。 虚拟机的/sys/module/haltpoll/parameters/路径下提供了如下配置文件，用于调整配置参数，用户可以根据业务特点选择调整。
- guest_halt_poll_ns: 全局参数，指vCPU空闲后polling的最大时长，默认值为200000（单位ns）。
- guest_halt_poll_shrink: 当唤醒事件发生在全局guest_halt_poll_ns时间之后，用于收缩当前vCPU guest_halt_poll_ns的除数因子，默认值为2。
- guest_halt_poll_grow: 当唤醒事件发生在当前vCPU guest_halt_poll_ns之后且在全局guest_halt_poll_ns之前，用>于扩展当前vCPU guest_halt_poll_ns的乘数因子，默认值为2。
- guest_halt_poll_grow_start: 当系统空闲时，每个vCPU的guest_halt_poll_ns最终会达到零。该参数用于设置当前vCPU guest_halt_poll_ns的初始值，以便vCPU polling时长的收缩和扩展。默认值为50000（单位ns）。
- guest_halt_poll_allow_shrink: 允许每个vCPU guest_halt_poll_ns收缩的开关，默认值是Y（Y表示允许收缩，N表示禁>止收缩）。
可以使用root权限，参考如下命令修改参数值。其中 value 表示需要设置的参数值， configFile 为对应的配置文件。
# echo value > /sys/module/haltpoll/parameters/configFile例如设置全局guest_halt_poll_ns为200000ns的命令如下：
# echo 200000 > /sys/module/haltpoll/parameters/guest_halt_poll_ns
安全最佳实践
Libvirt鉴权
简介
用户使用libvirt远程调用功能时，如果不进行任何鉴权校验，所有连接到主机所在网络的第三方程序都可以通过libvirt的远程调用操作虚拟机，存在安全隐患。为了提升系统安全性，openEuler提供了libvirt鉴权功能，即用户通过libvirt远程调用操作虚拟机前，必须经过身份校验，只有特定用户允许访问虚拟机，从而保护组网中的虚拟机。
开启libvirt鉴权
openEuler默认关闭libvirt远程调用功能，这里给出开启libvirt远程调用和libvirt鉴权功能的方法。
使用root用户登录主机。
修改libvirt服务配置文件/etc/libvirt/libvirtd.conf，开启libvirt远程调用和libvirt鉴权功能。例如使用基于SASL（Simple Authentication and Security Layer）协议的TCP远程调用配置参考如下：
# 传输层安全协议，0表示关闭，1表示开启，由用户自行配置 listen_tls = 0 # 开启基于TCP的远程调用，开启libvirt远程调用和libvirt鉴权功能必须配置为1 listen_tcp = 1 # TCP远程调用所使用的协议，由用户自行配置，此处以sasl为例 auth_tcp = "sasl"修改/etc/sasl2/libvirt.conf配置文件，设置SASL认证机制和sasldb数据库。
# sasl协议的认证机制 mech_list: digest-md5 # 存放用户和用户密码的数据库 sasldb_path: /etc/libvirt/passwd.db添加用于SASL验证的用户并设置其密码，假设用户名为userName，命令参考如下：
# saslpasswd2 -a libvirt userName Password: Again (for verification):修改/etc/sysconfig/libvirtd配置文件，开启libvirt侦听选项。
LIBVIRTD_ARGS="--listen"重启libvirtd服务，使修改生效。
# systemctl restart libvirtd确认libvirt远程调用的鉴权功能是否生效。根据提示输入用户名和密码能够成功连接libvirt服务，说明开启成功。
# virsh -c qemu+tcp://192.168.0.1/system Please enter your authentication name: openeuler Please enter your password: Welcome to virsh, the virtualization interactive terminal. Type: 'help' for help with commands 'quit' to quit virsh #
管理SASL
这里给出管理SASL用户的操作，请使用root用户操作。
查询数据库中存在的用户
# sasldblistusers2 -f /etc/libvirt/passwd.db user@localhost.localdomain: userPassword从数据库中删除用户user
# saslpasswd2 -a libvirt -d user
qemu-ga
概述
qemu-ga（Qemu Guest Agent）它是运行在虚拟机内部的守护进程，它允许用户在host OS上通过QEMU提供带外通道实现对guest OS的多种管理操作：包括文件操作（open、read、write、close，seek、flush等）、内部关机、虚拟机休眠（suspend-disk、suspend-ram、suspend-hybrid），获取虚拟机内部的信息（包括内存，CPU，网卡，OS等相关信息 ）等。
在一些对安全要求较高的使用场景，为了防止虚拟机内部信息泄露，qemu-ga提供了黑名单功能，用户可以通过黑名单选择性屏蔽qemu-ga提供的部分功能。
qemu-ga对应的安装包是qemu-guest-agent-xx.rpm，openEuler默认不安装。xx为实际版本号。
操作方法
请使用root用户按照如下操作步骤添加qemu-ga黑名单：
登录虚拟机，确定qemu-guest-agent服务存在且处于运行状态。
# systemctl status qemu-guest-agent |grep Active Active: active (running) since Wed 2018-03-28 08:17:33 CST; 9h ago查询qemu-ga哪些命令可以加入黑名单：
# qemu-ga --blacklist ? guest-sync-delimited guest-sync guest-ping guest-get-time guest-set-time guest-info ...设置黑名单。通过修改/usr/lib/systemd/system/qemu-guest-agent.service，将需要屏蔽的命令添加到该文件的--blacklist中，不同命令使用空格分隔。例如将guest-file-open和guest-file-close命令加入黑名单的配置参考如下：
[Service] ExecStart=-/usr/bin/qemu-ga \ --blacklist=guest-file-open guest-file-close重启qemu-guest-agent服务：
# systemctl daemon-reload # systemctl restart qemu-guest-agent确认虚拟机开启qemu-ga黑名单功能是否生效，即qemu-ga进程配置的参数--blacklist是否正确。
# ps -ef|grep qemu-ga|grep -E "blacklist=|b=" root 727 1 0 08:17 ? 00:00:00 /usr/bin/qemu-ga --method=virtio-serial --path=/dev/virtio-ports/org.qemu.guest_agent.0 --blacklist=guest-file-open guest-file-close guest-file-read guest-file-write guest-file-seek guest-file-flush -F/etc/qemu-ga/fsfreeze-hook 说明：
更多关于qemu-ga的资料可以参见https://wiki.qemu.org/Features/GuestAgent。
sVirt保护
概述
在只使用自由访问控制DAC（Discretionary Acces Control）策略的虚拟化环境中，主机上运行的恶意虚拟机可能存在攻击hypervisor或其他虚拟机的情况。为了提升虚拟化场景的安全性，openEuler使用了sVirt保护。sVirt是基于SELinux，适用于KVM虚拟化场景的安全防护技术。虚拟机本质是主机操作系统上的普通进程，sVirt机制在hypervisor将虚拟机对应的QEMU进程进行SELinux标记分类，除了使用type表示虚拟化专有进程和文件，还用不同的的category（在seclevel区间）表示不同虚拟机，每个虚拟机只能访问自身相同category的文件设备，防止虚拟机访问非授权的主机或其他虚拟机的文件和设备，从而防止虚拟机逃逸，提升主机和虚拟机的安全性。
开启sVirt保护
一、使用root用户按照如下操作步骤开启主机的SELinux
登录主机。
开启主机SELinux功能。
修改系统启动的grub.cfg，将selinux设置为1。
selinux=1修改/etc/selinux/config，将SELINUX模式设置为enforcing。
SELINUX=enforcing
重启主机。
# reboot
二、创建开启sVirt功能的虚拟机
虚拟机配置文件中添加如下配置：
<seclabel type='dynamic' model='selinux' relabel='yes'/>或确认没有下述配置：
<seclabel type='none' model='selinux'/>创建虚拟机。
# virsh define openEulerVM.xml
三、确认sVirt开启成功
执行下述命令检查运行中的虚拟机QEMU进程是否已经启用sVirt防护，若存在"svirt_t:s0:c"表示已经启用sVirt防护。
# ps -eZ|grep qemu |grep "svirt_t:s0:c"
system_u:system_r:svirt_t:s0:c200,c947 11359 ? 00:03:59 qemu-kvm
system_u:system_r:svirt_t:s0:c427,c670 13790 ? 19:02:07 qemu-kvm
