KVM虛擬化的優化

KVM調優 思路

性能的損耗是矛盾的根源，KVM採用全虛擬化技術，全虛擬化要由一個軟件來模擬硬件層，故有一定的損耗，特別是I/O輸入輸出。
KVM性能優化主要在CPU、內存、I/O這幾方面，當然在這幾方面也是要分場景的，不同場景優化方向也是不同的。

CPU優化

要考慮CPU的數量問題，所有guestCPU的總數目不要超過物理機CPU的總數目。如果超過，則將對性能帶來嚴重影響，建議選擇複製主機CPU配置

內存優化

內存分配的最小單位是page（頁面），默認大小是4KB。可以將host機內容相同的內存合併，以節省內存的使用，特別是在虛擬機操作系統都一樣的情況下，肯定會有很多內容相同的內存值，開啓了KSM，則會將這些內存合併爲一個，當然這個過程會有性能損耗，所以開啓與否，需要考慮使用場景。

而KSM對KVM環境有很重要的意義，當KVM上運行許多相同系統的客戶機時，客戶機之間將有許多內存頁是完全相同的，特別是只讀的內核代碼頁完全可以在客戶機之間共享，從而減少客戶機佔用的內存資源，能同時運行更多的客戶機

通過/sys/kernel/mm/ksm目錄下可查看內存頁共享的情況

ll /sys/kernel/mm/ksm/

每個頁面的大小爲4KB，可計算出共享內存爲：4*頁面數=內存大小（KB）

• 對內存設置限制

  爲了防止某個虛擬機無節制地使用內存資源，導致其他虛擬機無法正常使用，就需要對內存的使用進行限制
  

virsh memtune cc2 查看虛擬機內存狀態
virsh memtune cc2-hard-limit 1024000 --live #限制內存使用 在線狀態

大頁後端內存

在邏輯地址向物理地址轉換時，CPU保持一個翻譯後備緩衝器TLB，用來緩存轉換結果，而TLB容量很小，所以如果page很小，TLB很容易就充滿，這樣就容易導致cache miss，相反page很大，TLB需要保存的緩存項就變小，就會減少cache miss。通過爲客戶機提供大頁後端內存，就能減少客戶機消耗的內存並提高TLB命中率，從而提升KVM性能。

使用大頁，KVM的虛擬機的頁表將使用更少的內存，並且提高CPU的效率

cat /proc/meminfo

HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0

指定大頁需要的內存頁面數量

echo 25000 > /proc/sys/vm/nr_hugepages //臨時生效

永久生效

sysctl -w vm.nr_hugepages=25000
或者
vim /etc/sysctl.conf
vm.nr_hugepages=25000    //添加行，執行sysctl -p 立即生效

關閉虛擬機，編輯虛擬機XML配置文件使用大頁來分配內存。

<domain type='kvm'>
  <name>c1</name>
  <uuid>3a629211-b4f4-4484-9832-897fd082e621</uuid>
  <memory unit='KiB'>2097152</memory>
  <currentMemory unit='KiB'>2097152</currentMemory>
  <memoryBacking><hugepages/></memoryBacking> #添加使用大頁
  <vcpu placement='static'>1</vcpu>

重啓KVM服務，打開虛擬機，查看大頁內存是否生效。

systemctl restart libvirtd.service
virsh start c1
cat /proc/meminfo | grep HugePage

• I/O優化

在實際的生產環境中，爲了避免過度消耗磁盤資源而對其他的虛擬機造成影響，我們希望每臺虛擬機對磁盤資源的消耗是可以控制的。就可以調整I/O的權重weight，權重越高寫入磁盤的優先級越高。

1、整體的權重，範圍在100-1000

2、限制具體的I/O

• 系統調優工具tuned

  tuned是服務端程序，用來監控收集系統各個組件的數據，並依據數據提供的信息動態調整系統設置，達到動態優化系統的目的

  yum install tuned -y
  service tuned start
  tuned-adm active
  tuned-adm list

virtual-guest：企業級服務器配置中使用這個profile，其中包括電池備份控制程序、緩存保護以及管理磁盤緩存
latency-performance：延遲性能調試的服務器配置
enterperise-storage：企業存儲服務器優化方案
default：默認節點配置，是最基本的節點配置，只啓用磁盤和CPU插件
virtual-host：根據enterperise-storage配置，virtual-host還可減少可置換的虛擬內存，並啓用更多集合髒頁寫回。同時推薦在虛擬化主機中使用這個配置，包括KVM和紅帽企業版Linux虛擬化主機
throughput-performance：吞吐性能調整的服務器profile。如果系統沒有企業級存儲，建議使用這個profile