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 22.03 LTS 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
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]
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 |
---|---|---|
-name | VMname | 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 |
-append | console=ttyS0 root=/dev/vda reboot=k panic=1 rw | 配置内核命令行参数,标准虚拟化X86_64平台默认使用console=ttyS0,AArch64平台默认使用console=ttyAMA0。在配置了virtio-console设备但是没有配置serial串口设备时,需要配置为console=hvc0(与架构平台无关) |
-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MiB | 配置内存大小,范围[256MiB, 512GiB] |
-qmp | unix:/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-seccomp | NA | 关闭Seccomp,默认打开 |
-daemonize | NA | 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,id=blkid[,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,id=blkid[,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配置细节见配置iothread
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 配置iothread 。
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。
$ yum install -y bridge-utils iproute net-tools $ 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
- 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]
- 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
如果需要查看其他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:
- iothread:设置成 iothread 线程的 id,指明处理本设备 I/O 的线程。
- 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
- 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。
- 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。
- 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RNG设备
简介
Virtio RNG是半虚拟化的随机数生成器设备,用于为guest提供硬件随机数生成能力。
配置方式
Virtio RNG可配置为Virtio mmio设备或者virtio PCI设备,Virtio RNG配置为Virtio mmio设备时,命令行参数如下:
-object rng-random,id=objrng0,filename=/path/to/random_file
-device virtio-rng-device,rng=objrng0,max-bytes=1234,period=1000
Virtio RNG配置为Virtio PCI设备时,命令行参数如下:
-object rng-random,id=objrng0,filename=/path/to/random_file
-device virtio-rng-pci,rng=objrng0,max-bytes=1234,period=1000,bus=pcie.0,addr=0x1.0x0,id=rng-id[,multifunction=on]
参数:
- filename:在host上用于生成随机数的字符设备路径,例如/dev/random;
- period:限制随机数字符速率的定时周期,单位为毫秒;
- max-bytes:在period时间内字符设备生成随机数的最大字节数;
- bus:Virtio RNG设备挂载的总线名称;
- addr:Virtio RNG设备地址,参数格式为addr=[slot].[function],分别表示设备的slot号和function号,均使用十六进制表示,其中Virtio RNG设备的function号为0x0。
注意事项
- 如不配置period和max-bytes,则不对随机数字符读取速率进行限制;
- 如配置限速,则max-bytes/period*1000的设定范围为[64, 1000000000],建议不应设置过小,以防获取随机数字符速率过慢;
- 只能限制平均随机数字符数,无法限制瞬间的突发流量;
- guest如需使用Virtio RNG设备,guest内核需要使能配置:CONFIG_HW_RANDOM=y,CONFIG_HW_RANDOM_VIA=y,CONFIG_HW_RANDOM_VIRTIO=y;
- 用户在配置Virtio RNG设备时,请检查熵池是否足够,以免引起虚拟机卡顿问题,例如配置字符设备路径为/dev/random,当前熵池大小可通过/proc/sys/kernel/random/entropy_avail查看,熵池满时的大小为4096,通常应该大于1000。
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。
登录主机,删除 socket 文件,确保可以创建 QMP。
$ rm -f /tmp/stratovirt.socket
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。
删除 socket 文件,确保可以创建 QMP 。
$ rm -f /tmp/stratovirt.socket
运行 StratoVirt 。
$ /path/to/stratovirt \ -machine virt \ -kernel /path/to/vmlinux.bin \ -append console=ttyAMA0 root=/dev/vda rw reboot=k panic=1 \ -drive file=/path/to/edk2/code_storage_file,if=pflash,unit=0[,readonly=true] \ -drive file=/path/to/edk2/data_storage_file,if=pflash,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