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 SP3 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 \
    -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

虚拟机配置

概述

规格说明

轻量级虚拟机

标准虚拟机

最小配置

配置介绍

命令格式

使用说明

基本信息配置

虚拟机类型

磁盘配置

磁盘配置方式

磁盘QoS

简介

注意事项

配置方式

iothread

网卡配置

配置方式

chardev 配置

配置方式

串口配置

配置方式

console 设备配置

配置方式

vsock 设备配置

配置方式

内存大页配置

概述

注意事项

互斥特性

配置方式

配置Host上大页

挂载

设置大页数目

启动StratoVirt时添加大页配置

配置iothread

简介

注意事项

创建iothread线程

配置磁盘或网卡的iothread属性

配置balloon设备

简介

注意事项

互斥特性

规格

配置方式

配置RNG设备

简介

配置方式

注意事项

配置示例

轻量级虚拟机

标准虚拟机

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