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:[128 MiB, 512 GiB],默认内存配置256MiB
  • 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:[128 MiB, 512 GiB],默认内存配置256MiB
  • 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 QMP 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 QMP 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,轻量级虚拟机固定配置为console=ttyS0(与架构平台无关)。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=]n[,maxcpus=,sockets=,dies=,clusters=,cores=,threads=]cpus:配置cpu个数,范围[1, 254]。maxcpus:最大cpu个数,范围[1,254]。sockets:socket的个数,如果不设置它的值依赖于maxcpus;die:die的个数;cluster:cluster的个数;core:core的个数,如果不设置它的值依赖于maxcpus;thread:thread的个数,如果不设置它的值依赖于maxcpus;maxcpus=sockets * dies * clusters * cores * threads
-m内存大小MiB、内存大小GiB,默认单位MiB配置内存大小,范围[128 MiB, 512 GiB],默认内存配置256MiB
-qmpunix:/path/to/socket,server,nowait配置QMP,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)
  • bootindex:配置启动优先级属性,如果没有设置,默认最低优先级。配置范围从0到255,数字越小,优先级越高。(可选配置,只支持标准机型)

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][,bootindex=1]

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|false][,free-page-reporting=true|false]

标准虚拟机:

-device virtio-balloon-pci,bus=pcie.0,addr=0x4.0x0[,deflate-on-oom=true|false][,free-page-reporting=true|false][,multifunction=on|off]

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. free-page-reporting的取值为bool类型,表示是否开启free page reporting特性。开启时,如果guest内核向balloon设备发送了free pages,balloon将释放free pages所占用的内存。不开启则guest内核不会向balloon设备发送free pages。
  3. 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。
  4. 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VNC

简介

用户可以通过VNC客户端登录虚拟机,输入鼠标键盘事件,并通过VNC显示的桌面完成与远程虚拟机系统的交互。

注意事项

  • 当前只有标准虚拟机支持VNC特性。
  • 目前只支持RFB3.3-3.8版本客户端连接。
  • 目前只支持单个客户端连接,暂不支持多个客户端同时连接。多个客户端连接会返回连接失败。
  • 目前仅支持在ARM环境上使用。

互斥特性

  • VNC特性暂不支持热迁移。

规格

  • 每个虚拟机只支持配置一个VNC Server。

配置方式

标准虚拟机:

-vnc 0.0.0.0:11

说明

  1. 图像渲染用到pixman库,需要在虚拟机运行环境中安装pixman.rpmpixman-devel.rpm两个包。
  2. 鼠标键盘输入需要配置一个USB控制器,以及鼠标键盘设备。
  3. 需要配置一个显示设备,如virtio-gpuramfb

配置 USB 键盘和 USB 鼠标

简介

StratoVirt 支持配置 USB 键盘和 USB 鼠标,用户可以通过 VNC 远程连接虚拟机,通过 USB 键盘鼠标对虚拟机进行图形化操作。USB 设备需要挂载在 USB 控制器上,因此需要提前在命令行里配置 USB 控制器。

注意事项

  • 当前只有标准虚拟机支持 USB 键盘鼠标。

互斥特性

  • USB 键盘鼠标暂不支持热迁移。

规格

  • 每个 VM 只能配置 1 个 USB 控制器
  • 每个 VM 只能配置 1 个 USB 键盘
  • 每个 VM 只能配置 1 个 USB 鼠标

配置方式

USB 控制器在启动 StratoVirt 时命令行配置:

-device nec-usb-xhci,id=xhci,bus=pcie.0,addr=0xa.0x0

参数:

  • id:唯一的设备 id。
  • bus:设备要挂载的 bus。
  • addr:设备要挂载的 slot 和 function 号。

注意需要合理配置设备的 bus 和 addr 参数,不能和其他配置的 PCI 设备冲突,否则可能会导致虚拟机启动失败。

USB 键盘在启动 StratoVirt 时命令行配置:

-device usb-bkd,id=kbd

参数:

  • id:唯一的设备 id。

USB 鼠标在启动 StratoVirt 时命令行配置:

-device usb-tablet,id=tablet

参数:

  • id:唯一的设备 id。

配置virtio-gpu设备

简介

标准虚拟机可支持配置virtio-gpu显卡用于显示。

注意事项

  • 目前仅支持2D。
  • max_hostmem(即在host侧可占用内存)建议不小于256MiB,否则影响分辨率配置。
  • max_outputs(即支持的屏幕数量)配置不可大于16。
  • 不支持热迁移。
  • 目前仅支持在ARM环境上使用。

规格

  • 每个VM只能配置1个virtio-gpu设备。

配置方式

标准虚拟机:

-device virtio-gpu-pci,id=XX,bus=pcie.0,addr=0x2.0x0[,max_outputs=XX][,edid=true|false][,xres=XX][,yres=XX][,max_hostmem=XX]
参数:
  1. max_outputs:当前显卡需要支持的屏幕数量,建议配置为1。
  2. edid:当前显卡是否支持edid,建议配置为true,虚拟机内核会检查显卡是否支持edid。
  3. xres:横向屏幕大小。
  4. yres: 纵向屏幕大小,与xres组成屏幕分辨率,建议设置为1024*768。
  5. max_hostmem: 显卡最大可占用host侧内存, 以Byte为单位。

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
    

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