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      虚拟机配置

      概述

      使用 StratoVirt 时,可以通过命令行参数指定虚拟机配置,也支持对接 libvirt ,通过 XML 文件配置。本章介绍命令行方式的配置方式。

      说明

      本文中的 /path/to/socket 为用户自定义路径下的 socket 文件。

      从 openEuler 21.09 版本开始,取消了对 json 文件的支持。

      规格说明

      StratoVirt 支持启动轻量级虚拟机和标准虚拟机。

      • 轻量级虚拟机使用轻量级 microVM 主板,以及 mmio 总线。
      • 标准虚拟机支持标准启动,在 x86 平台使用 Q35 主板,AArch64 架构下使用 virt 主板以及 PCI 总线。

      轻量级虚拟机

      • 虚拟机 CPU 个数:[1, 254] 。
      • 虚拟机内存大小:[256 MiB, 512 GiB] 。
      • 虚拟机磁盘个数(包括热插的磁盘):[0, 6] 。
      • 虚拟机网卡个数(包括热插的网卡):[0, 2] 。
      • 虚拟机 console 设备仅支持单路连接。
      • 主机 CPU 架构为 x86_64 时,最多可以配置 11 个 mmio 设备,但是除了磁盘和网卡,建议最多配置 2 个其他设备; AArch64 平台,最多可以配置 160 个 mmio 设备,但是除了磁盘和网卡,建议最多配置 12 个其他设备。

      标准虚拟机

      • 虚拟机 CPU 个数:[1, 254] 。
      • 虚拟机内存大小:[256 MiB, 512 GiB] 。
      • 虚拟机 console 设备仅支持单路连接 。
      • 只支持 1 个 console 设备 。
      • 最多支持 32 个 PCI 设备 。
      • PCI 设备挂载的 PCI 总线 slot 取值范围: [0, 32);function 取值范围 [0, 8) 。

      最小配置

      StratoVirt 能够运行的最小配置为:

      • PE 格式或 bzImage 格式(仅 x86_64)的 Linux 内核镜像。
      • 将 rootfs 镜像设置成 virtio-blk 设备,并添加到内核参数中。
      • 使用 api-channel 控制 StratoVirt 。
      • 如果要使用串口 登录,添加一个串口到内核启动命令行,AArch64平台标准机型为ttyAMA0,其他情况为ttyS0 。

      配置介绍

      命令格式

      使用 cmdline 配置的命令格式如下:

      $ /path/to/stratovirt -[参数1] [参数选项] -[参数2] [参数选项] ...

      使用说明

      1. 首先,为确保可以创建 api-channel 需要的 socket,可以参考如下命令清理环境:

        $ rm [参数] [用户自定义socket文件路径]
        
      2. 然后,运行 cmdline 命令。

        $ /path/to/stratovirt -[参数1] [参数选项] -[参数2] [参数选项] ...
        

      基本信息配置

      基本配置信息如下表所示:

      参数参数选项说明
      -nameVMname配置虚拟机名称(字符长度:1-255字符)
      -kernel/path/to/vmlinux.bin配置内核镜像
      -appendconsole=ttyS0 root=/dev/vda reboot=k panic=1 rw配置内核命令行参数,标准虚拟化AArch64平台使用console=ttyAMA0,而不是ttyS0.
      -initrd/path/to/initrd.img配置initrd文件
      -smp[cpus=]个数配置cpu个数,范围[1, 254]
      -m内存大小MiB)、内存大小GiB,默认单位M。配置内存大小,范围[256MiB, 512GiB]
      -qmpunix:/path/to/socket,server,nowait配置api-channel,运行前须保证socket文件不存在
      -D/path/to/logfile配置日志文件
      -pidfile/path/to/pidfile配置pid文件,必须和-daemonize一起使用。运行前须保证pid文件不存在
      -disable-seccompNA关闭Seccomp,默认打开
      -daemonizeNA开启进程daemon化

      虚拟机类型

      通过-machine参数来指定启动的虚拟机的类型。

      参数说明

      • type:启动虚拟机的类型(轻量级虚拟化为“MicroVm”类型,标准虚拟化在x86_64平台为”q35“,在aarch64平台为”virt”)。
      • dump-guest-core:进程panic时,是否dump虚拟机内存(可选配置)。
      • mem-share:是否与其他进程共享内存(可选配置)。

      磁盘配置

      虚拟机磁盘配置包含以下配置项

      • drive_id: 磁盘的id。
      • path_on_host: 磁盘的路径。
      • serial_num: 磁盘的串号(可选配置)。
      • read_only: 是否只读(可选配置)。
      • direct: 是否以“O_DIRECT”模式打开(可选配置)。
      • iothread: 配置iothread属性(可选配置)。
      • throttling.iops-total: 配置磁盘QoS,以限制磁盘的io操作(可选配置)。
      • if:driver的类型,block设备为“none”(可选配置,默认值为“none”)。
      • bus:设备要挂载的bus。
      • addr:设备要挂载的slot和function号。
      • multifunction:是否开启pci多功能(可选配置)。

      磁盘配置方式

      磁盘的配置分为两步:driver的配置和block设备的配置。

      轻量虚拟机配置格式为:

      -drive id=drive_id,file=path_on_host[,readonly=off][,direct=off][,throttling.iops-total=200][,if=none]
      -device virtio-blk-device,drive=drive_id[,iothread=iothread1][,serial=serial_num]
      

      标准虚拟机配置格式为:

      -drive id=drive_id,file=path_on_host[,readonly=off][,direct=off][,throttling.iops-total=200][,if=none]
      -device virtio-blk-pci,drive=drive_id,bus=pcie.0,addr=0x3.0x0[,iothread=iothread1,][serial=serial_num][,multifunction=on]
      

      下面对throttling.iops-total和iothread两个配置项进行详细说明:

      磁盘QoS

      简介

      QoS(Quality of Service)是服务质量的意思。在云场景中,单主机内会启动多台虚拟机,当某台虚拟机对磁盘访问压力大时,由于同主机的磁盘访问总带宽有限,这会挤占其他虚拟机的访问带宽,从而造成对其他虚拟机IO影响。为了降低影响,可以为虚拟机配置QoS属性,限制它们对磁盘访问的速率,从而降低对彼此的影响。

      注意事项
      • 当前QoS支持配置磁盘的iops。
      • iops的设定范围是[0, 1000000],0为不限速;实际iops不会超过设定值,并且不会超过后端磁盘实际性能的上限。
      • 只能限制平均iops,无法限速瞬时的突发流量。
      配置方式

      用法:

      命令行

      -drive xxx,throttling.iops-total=200
      

      参数:

      • throttling.iops-total:当配置了iops后,本磁盘在虚拟机内部的IO下发速度,不会超过此配置值。
      • xxx:表示磁盘的其他设置。

      iothread

      iothread配置细节见iothread配置

      网卡配置

      虚拟机网卡的配置包含以下配置项:

      • id:唯一的设备 id。
      • tap:指定 tap 设备。
      • ifname:host 上的 tap 设备名。
      • mac:设置虚拟机 mac 地址(可选配置)。
      • iothread:配置磁盘的 iothread 属性(可选配置)。网卡 iothread 配置详见 iothread配置

      配置方式

      说明

      使用网络前请先使用如下命令配置好 host 网桥和 tap 设备。

      $ brctl addbr qbr0
      $ ip tuntap add tap0 mode tap
      $ brctl addif qbr0 tap0
      $ ifconfig qbr0 up; ifconfig tap0 up
      $ ifconfig qbr0 192.168.0.1
      
      1. 配置 virtio-net(本文中 [] 表示可选参数)

      轻量级虚拟机:

      -netdev tap,id=netdevid,ifname=host_dev_name[,vhostfd=2]
      -device virtio-net-device,netdev=netdevid,id=netid[,iothread=iothread1,mac=12:34:56:78:9A:BC]
      

      标准虚拟机:

      -netdev tap,id=netdevid,ifname=host_dev_name[,vhostfd=2]
      -device virtio-net-pci,netdev=netdevid,id=netid,bus=pcie.0,addr=0x2.0x0[,multifunction=on,iothread=iothread1,mac=12:34:56:78:9A:BC]
      
      1. 配置 vhost-net

      轻量级虚拟机:

      -netdev tap,id=netdevid,ifname=host_dev_name,vhost=on[,vhostfd=2]
      -device virtio-net-device,netdev=netdevid,id=netid[,iothread=iothread1,mac=12:34:56:78:9A:BC]
      

      标准虚拟机:

      -netdev tap,id=netdevid,ifname=host_dev_name,vhost=on[,vhostfd=2]
      -device virtio-net-pci,netdev=netdevid,id=netid,bus=pcie.0,addr=0x2.0x0[,multifunction=on,iothread=iothread1,mac=12:34:56:78:9A:BC]
      

      chardev 配置

      将来自 Guest 的 I/O 重定向到宿主机的 chardev。chardev 后端的类型可以是:stdio、pty、socket 和 file。其中 file 仅支持输出时设置。配置项:

      • id:唯一的设备 id。
      • backend:重定向的类型。
      • path:设备重定向文件路径。仅 socket 和 file 类型的设备需要此参数。
      • server:将 chardev 作为服务器运行。仅 socket 类型的设备需要此参数。
      • nowait:预期状态为断开连接。仅 socket 类型的设备需要此参数。

      使用 chardev 时,会创建并使用 console 文件,所以启动 stratovirt 之前,请确保 console 文件不存在。

      配置方式

      -chardev backend,id=chardev_id[,path=path,server,nowait]
      

      串口配置

      串口是虚拟机的设备,用于主机和虚拟机之间传送数据。使用串口时,kernel 命令行中配置 console=ttyS0 ,在 AArch64 平台上标准启动时,配置 console=ttyAMA0 。配置项:

      • chardev:重定向的 chardev 设备
      • backend、path、server、nowait:这些参数的含义与 chardev 中的相同。

      配置方式

      -serial chardev:chardev_id
      

      或者:

      -chardev backend[,path=path,server,nowait] 
      

      console 设备配置

      virtio-console 是通用的串口设备,用于主机和虚拟机之间传送数据。当只配 console 并通过 console 进行 I/O 操作时,kernel 启动参数中配置 console=hvc0。console 设备有如下配置项:

      • id: 设备的 id。
      • path:virtio console 文件路径。
      • socket:以 socket 的方式重定向。
      • chardev:重定向的 chardev 设备。

      配置方式

      console 配置分为三步:首先指定 virtio-serial,然后创建字符设备,最后创建 virtconsole 设备。

      轻量级虚拟机:

      -device virtio-serial-device[,id=virtio-serial0]
      -chardev socket,path=socket_path,id=virtioconsole1,server,nowait
      -device virtconsole,chardev=virtioconsole1,id=console_id
      

      标准虚拟机:

      -device virtio-serial-pci,bus=pcie.0,addr=0x1.0x0[,multifunction=on,id=virtio-serial0]
      -chardev socket,path=socket_path,id=virtioconsole1,server,nowait
      -device virtconsole,chardev=virtioconsole1,id=console_id
      

      vsock 设备配置

      vsock 也是主机和虚拟机之间通信的设备,类似于 console,但具有更好的性能。配置项:

      • id: 唯一的设备 id。
      • guest_cid: 唯一的 context id 。

      配置方式:

      轻量级虚拟机:

      -device vhost-vsock-device,id=vsock_id,guest-cid=3
      

      标准虚拟机:

      -device vhost-vsock-pci,id=vsock_id,guest-cid=3,bus=pcie.0,addr=0x1.0x0[,multifunction=on]
      

      内存大页配置

      概述

      StratoVirt 支持为虚拟机配置内存大页,相比传统的 4KiB 内存分页模式,大页内存可以有效减少 TLB Miss 次数和缺页中断次数,能够显著提升内存密集型业务性能。

      注意事项

      • 指定的大页挂载的目录,必须是绝对路径。
      • 仅支持在启动时配置。
      • 仅支持静态大页。
      • 使用大页前, 在Host上需要配置好大页。
      • 使用大页特性, 指定虚拟机内存规格必须是大页页面大小的整数倍

      互斥特性

      • 内存大页和 ballon 特性互斥,同时配置时,balloon 特性无效。

      配置方式

      配置Host上大页
      挂载

      将大页文件系统挂载到指定目录上,其中 /path/to/hugepages为用户自定义的空目录。

      $ mount -t hugetlbfs hugetlbfs /path/to/hugepages
      
      设置大页数目
      • 设置静态大页数目, num为指定的大页数目。

        $ sysctl vm.nr_hugepages=num
        
      • 查询大页统计信息。

        $ cat /proc/meminfo | grep Hugepages
        

        如果需要查看其它页面大小的大页统计信息, 可以查看 /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-*/目录下相关信息。

      说明

      请根据大页使用情况,配置StratoVirt内存规格和大页。如果大页资源不足,虚拟机会启动失败。

      启动StratoVirt时添加大页配置

      • 命令行

        -mem-path /page/to/hugepages
        

        其中 /page/to/hugepages为大页文件系统挂载的目录,仅支持绝对路径。


      说明

      **典型配置:**指定StratoVirt命令行中的mem-path项为:大页文件系统挂载的目录。 推荐使用典型配置使用StratoVirt大页特性。

      配置iothread

      简介

      当StratoVirt启动了带iothread配置的虚拟机后,会在主机上启动独立于主线程的单独线程,这些单独线程可以用来处理设备的IO请求,一方面提升设备的IO性能,另一方面降低对管理面消息处理的影响。

      注意事项

      • 支持配置最多8个iothread线程。
      • 支持磁盘和网卡配置iothread属性。
      • iothread线程会占用主机CPU资源,在虚拟机内部大IO压力情况下,单个iothread占用的CPU资源取决于磁盘的访问速度,例如普通的SATA盘会占用20%以内CPU资源。

      创建iothread线程

      命令行:

      -object iothread,id=iothread1 -object iothread,id=iothread2
      

      参数:

      • id:用于标识此iothread线程,该id可以被设置到磁盘或网卡的iothread属性。当启动参数配置了iothread线程信息,虚拟机启动后会在主机上启动相应id名的线程。

      配置磁盘或网卡的iothread属性

      命令行配置

      轻量虚拟机:

      磁盘

      -device virtio-blk-device xxx,iothread=iothread1
      

      网卡

      -device virtio-net-device xxx,iothread=iothread2
      

      标准虚拟机:

      磁盘

      -device virtio-blk-pci xxx,iothread=iothread1
      

      网卡

      -device virtio-net-pci xxx,iothread=iothread2
      
      参数:
      
      1. iothread:设置成 iothread 线程的 id,指明处理本设备 I/O 的线程。
      2. xxx: 表示磁盘或者网卡的其他配置。

      配置balloon设备

      简介

      在虚拟机运行过程中,由虚拟机里的balloon驱动来动态占用或释放内存,从而动态改变这台虚拟机当前可用内存,达到内存弹性的效果。

      注意事项

      • 启用balloon前须确保guest和host的页面大小相同。
      • guest内核须开启balloon特性支持。
      • 开启内存弹性时,有可能造成虚拟机内部轻微卡顿、内存性能下降。

      互斥特性

      • 大页内存互斥。
      • 在x86下,由于中断数量有限,所以balloon设备和其他virtio的数量(默认使用6个block设备,2个net设备和1个串口设备)总和不得超过11个。

      规格

      • 每个VM只能配置1个balloon设备。

      配置方式

      轻量级虚拟机:

      -device virtio-balloon-device,deflate-on-oom=true
      

      标准虚拟机:

      -device virtio-balloon-pci,bus=pcie.0,addr=0x4.0x0,deflate-on-oom=true[,multifunction=on]
      

      说明

      1. deflate-on-oom的取值为bool类型,表示是否开启auto deflate特性。开启时,如果balloon已经回收部分内存,当guest需要内存时,balloon设备会自动放气,归还内存给guest。不开启则不会自动归还。
      2. 使用qmp命令回收虚拟机内存时,应确保回收后虚拟机仍然有足够的内存来保持最基本的运行。否则可能会出现一些操作超时,以及导致虚拟机内部无法申请到空闲内存等现象。
      3. 如果虚拟机内部开启内存大页,balloon不能回收大页占用内存。

      deflate-on-oom=false时,当Guest中内存不足时,balloon不会自动放气并归还内存,可能会引起Guest内部OOM,进程被Kill,甚至虚拟机无法正常运行。

      配置示例

      轻量级虚拟机

      此处给出创建一个轻量级虚拟机的最小配置示例。

      1. 登录主机,删除 socket 文件,确保可以创建 QMP。

        $ rm -f /tmp/stratovirt.socket
        
      2. 运行 StratoVirt 。

        $ /path/to/stratovirt \
            -kernel /path/to/vmlinux.bin \
            -append console=ttyS0 root=/dev/vda rw reboot=k panic=1 \
            -drive file=/home/rootfs.ext4,id=rootfs,readonly=false \
            -device virtio-blk-device,drive=rootfs \
            -qmp unix:/tmp/stratovirt.socket,server,nowait \
            -serial stdio
        

        运行成功后,将根据指定的配置参数创建并启动虚拟机。

      标准虚拟机

      此处给出在 ARM 平台创建一个标准虚拟机的最小配置示例。

      1. 删除 socket 文件,确保可以创建 QMP 。

        $ rm -f /tmp/stratovirt.socket
        
      2. 运行 StratoVirt 。

        $ /path/to/stratovirt \
            -kernel /path/to/vmlinux.bin \
            -append console=ttyAMA0 root=/dev/vda rw reboot=k panic=1 \
            -drive file=/path/to/code_storage_file,if=pflash,unit=0[,readonly=true] \
            -drive file=/path/to/data_storage_file,if=pfalsh,unit=1, \
            -drive file=/home/rootfs.ext4,id=rootfs,readonly=false \
            -device virtio-blk-device,drive=rootfs,bus=pcie.0,addr=0x1 \
            -qmp unix:/tmp/stratovirt.socket,server,nowait \
            -serial stdio
        

      文档捉虫

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      提交类型 issue

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      ● 原理图、架构图等存在错误;

      ● 命令、命令参数等错误;

      ● 代码片段错误;

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      ● 界面错误,无法指导操作;

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