2017版:KVM网络性能调优终极版

首先,我给大家看一张图,这张图是数据包从虚拟机开始然后最后到物理网卡的过程。

我们分析下这张图,虚拟机有数据包肯定是先走虚拟机自身的那张虚拟网卡,然后发到中间的虚拟化层,再然后是传到宿主机里的内核网桥中,最后传到物理网卡,这个过程很好理解。

那么我们要做网络的优化,让虚拟机的网络运行得更加高效,我们要想的就是让虚拟机访问到物理网卡的层次要少。或者说能不能让宿主机的物理网卡直接丢给虚拟机用,这样达到最高的网络性能。

那么目前KVM提高网络性能这块有以下四种方法:

1. 使用virtio半虚拟化网卡
2. 使用vhost_net
3. 虚拟机网卡独占
4. SRIOV技术

1 使用virtio半虚拟化网卡

首先要明确一点,那就是全虚拟化网卡的性能是不如半虚拟化网卡的,因为半虚拟化网卡virtio是使用了驱动进行改造了的,所以性能上肯定是强过用户态下的全虚拟化网卡,这点我们在上一章讲磁盘优化的时候也提到过。


这张图可以看出全虚拟化跟半虚拟化的区别

使用virtio 就是让vm的数据包直接跟虚拟化层接触,如上图。

注意,Linux的内核是从2.6.24才开始支持Virtio的。CentOS6系列都是支持的,我们查看linux是否支持Virtio可以通过下面这个命令查看:

grep -i Virtio /boot/config-2.6.32-358.2.1.el6.x86_64 (演示的宿主机是CentOS7.1)

Linux系统原生自带就有,但是如果你的虚拟机是Windows,那么得装Virtio驱动。

那么下载Virtio驱动是在这个网址:
http://www.linux-kvm.org/page/WindowsGuestDrivers/Download_Drivers

使用Virtio,我们可以在创建虚拟机的时候在Virtual Machine Manager图形界面里指定下:

当然也可以编辑XML文件,添加

如果你不指定,那么虚拟机会默认使用8139的全虚拟化网卡,8139网卡是Realtek的百兆。

在实际的测试结果中使用virtio要比使用e1000或者rtl8139网络吞吐性能要高出2倍左右,如下图的测试数据就可以看出,注意,蓝色和绿色分别是全虚拟化下的8139和e1000,红色的就是virtio模式;测试的数据差距确实很大。

2 使用vhost_net

vhost-net是对于virtio的优化,在内核中加入了vhost-net.ko模块,使得对网络数据可以在内核态得到处理。

我们可以从这图看到,数据包从虚拟网卡出来后,直接跳到了内核那一层中。这里要注意的是,如果你要使用vhost-net那么,你虚拟机的网卡类型必须是virtio的。

我们要使用vhost-net,只要编辑虚拟机的XML文件,加入即可

如果不使用vhost-net那么把vhost变成qemu或者删除这句话。

至于vhost-net跟virtio的区别,我们可以看红帽官方文档的解释:

首先,我们可以从架构图看到区别,vhost_net 下用户态QEMU不参与数据包的发送了,虚拟机数据包直接进入内核态,减少了两个空间内存拷贝和cpu的切换。这样的好处就是图中红色框框里说的那样,可以降低延迟以及提高CPU的使用率。但是这里要注意一点的就是,如果虚拟机接收数据包的速度慢于宿主机发送的速度,那么不建议使用vhost_net。

3 虚拟机网卡独占

虚拟机网卡独占,很简单,就是说把宿主机的网卡直接配置给虚拟机使用,这样,减少了中间的三个层次,如图:

我们可以先用lspci命令查看宿主机pci网卡信息:

当然,这里会显示很多PCI设备,我们可以过滤下,只显示网卡的PCI信息


通过上面这个命令,我们可以发现宿主机有4块网卡(注意前面02:00.0的短标识符信息,我们接下来会用到)

我们使用virsh nodedev-list –cap pci命令也可以罗列出PCI设备列表

注意,我们可以通过上个图中前面显示的短标识符(如02:00.0),找到下面对应的PCI名称(后面的02_00_0),如红色框框所示:

然后我们可以再用virsh nodedev-dumpxml + pci name得到PCI XML配置信息:

如:virsh nodedev-dumpxml pci_0000_02_00_0

OK,以上是PCI信息的查看,那么我们如何把PCI网卡直接丢给虚拟机使用呢?接下来我们做以下配置即可:

首先你得确认你的宿主机是否开启了IOMMU服务,CentOS7下默认是不开启的,我们用命令dmesg | grep -iE “dmar|iommu”可以先查看(执行这个命令如果没任何输出,说明没打开)。然后我们修改vim /etc/sysconfig/grub ,在GRUB_CMDLINE_LINUX那行添加intel_iommu=on(如果是intel平台的话);再然后执行grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg生效,最后重启系统。

做完以上操作之后,我们就可以开始给虚拟机添加PCI设备了。

我们要关注的是PCI XML信息里的以下四个:

有了这四个信息后,我们先把需要设置的VM进行关机,然后运行virsh edit vmname 进行xml的修改。
我们在虚拟机的XML添加下面内容:

 

原文:云技术实践

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