虚拟机配置

基本配置

概述

不同于Libvirt通过xml文件配置虚拟机的方式，StratoVirt可以通过命令行参数指定配置，也可以通过json文件进行配置。配置包括虚拟机CPU、内存、磁盘等信息。这里给出两种方式的具体操作方法。

同时使用命令行配置和json文件配置时，以命令行配置为准。

本文中的/path/to/socket为用户自定义路径下的socket文件。

规格说明

• 虚拟机CPU个数：[1, 254]
• 虚拟机内存大小：[256M, 512G]
• 虚拟机磁盘个数（包括热插的磁盘）：[0, 4]
• 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
• x86_64平台，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4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。

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来控制StratoVirt
• 如果要使用ttyS0登录，添加一个串口到启动命令行，并将ttyS0添加到内核参数中

命令行配置

概述

命令行配置即通过命令行参数直接指定虚拟机配置内容。

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]
   

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] ...
   

参数说明

cmdline命令行配置参数请参见下表：

表1 ：命令行配置参数说明

配置示例

1. 删除socket文件，确保可以创建api-channel。

   $ 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 \
       -api-channel unix:/tmp/stratovirt.socket \
       -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。

json配置

概述

使用json文件配置即在运行StratoVirt创建虚拟机时，读取给定的json文件，该文件中包含了对虚拟机的相关配置。

命令格式

使用json文件配置虚拟机的命令格式如下，其中 /path/to/json 为对应文件的路径。

$ /path/to/stratovirt -config /path/to/json -[参数] [参数选项]

使用说明

1. 编写json文件，将虚拟机配置写入该文件。

2. 执行StratoVirt创建虚拟机。

   $ /path/to/stratovirt -config /path/to/json -[参数] [参数选项]
   

参数说明

json文件中可配置字段及含义请参见下表：

表2：配置文件的字段

使用json运行的参数请参见下表：

表3：使用json运行的参数

配置示例：

1. 创建json文件，例如/home/config.json，其内容如下：

{
  "boot-source": {
    "kernel_image_path": "/path/to/vmlinux.bin",
    "boot_args": "console=ttyS0 reboot=k panic=1 pci=off tsc=reliable ipv6.disable=1 root=/dev/vda quiet rw"
  },
 "machine-config": {
    "type": "MicroVm",
    "vcpu_count": 2,
    "mem_size": 268435456
  },
  "drive": [
    {
      "drive_id": "rootfs",
      "path_on_host": "/path/to/rootfs",
      "serial_num": "11111111",
      "direct": true,
      "read_only": false,
      "iops": 200000,
      "iothread": "iothread2"
    }
  ],
  "net": [
    {
      "iface_id": "net0",
      "host_dev_name": "tap0",
      "mac": "0e:90:df:9f:a8:88",
      "iothread": "iothread1"
    }
  ],
  "console": [
    {
    "console_id": "charconsole0",
    "socket_path": "/path/to/console.socket"
    }
  ],
  "serial": {
    "stdio": true
  },
  "vsock": {
    "vsock_id": "vsock-123321132",
    "guest_cid": 4
  },
  "iothread": [
    {"id": "iothread1"},
    {"id": "iothread2"}
  ]
}

2. 运行StratoVirt，读取json文件配置创建并启动虚拟机。

$ /path/to/stratovirt \
    -config /home/config.json \
    -api-channel unix:/tmp/stratovirt.socket

执行成功后，虚拟机创建并启动成功。

配置说明：

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（当前只支持“MicroVm”类型，可选配置，默认为"MicroVM“类型）。
• 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）。
• iops： 配置磁盘QoS，以限制磁盘的io操作（可选配置）。

下面对iops和iothread两个配置项进行详细说明：

iops：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]，其中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,iops=200

参数：

• iops：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。

json配置

{
    ...
    "drive": [
        {
            "drive_id": "rootfs",
            "path_on_host": "/path/to/block",
            ...
            "iops": 200
        }
    ],
    ...
}

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

• iface_id：唯一的设备id。
• host_dev_name：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

Console设备配置

virtio-console是通用的串口设备，用于guest和host之间传送数据。console设备的配置有如下配置项：

• console_id： 唯一的设备id
• socket_path：virtio console文件路径

在启动stratovirt之前请确保console文件不存在。

vsock设备配置

vsock也是host和guest间通信的设备，类似于console，但具有更好的性能。配置项：

• vsock_id： 唯一的设备id。
• guest_cid： 唯一的context id。

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

用法：

命令行：

-iothread id=iothread1 -iothread id=iothread2

json：

"iothread": [
    {"id": "iothread1"},
    {"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

用法：

命令行配置

# 磁盘
-drive xxx,iothread=iothread1
# 网卡
-netdev xxx,iothread=iothread2

​ 参数：

1. iothread：设置成iothread线程的id，指明处理本设备IO的线程。
2. xxx: 表示磁盘或者网卡的其他配置

json配置

# 磁盘
{
    ...
    "drive": [
        {
            "drive_id": "rootfs",
            "path_on_host": "/path/to/block",
            ...
            "iothread": "iothread1",
        }
    ],
    ...
}
# 网卡
{
   ...
   "net": [
       {
           "iface_id": "tap0",
           "host_dev_name": "tap0",
           "mac": "12:34:56:78:9A:BC",
           "iothread": "iothread2"
       }
   ]
}

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4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

• 命令行

-balloon deflate-on-oom=true

• json文件

  {  
      "balloon": {
          "deflate_on_oom": true  
      },
      ...
  }
  

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. 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。
3. 如果虚拟机内部开启内存大页，balloon不能回收大页占用内存。

须知：
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。

rng设备配置

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。virtio-rng设备包含以下配置项：

• random_file： 在host上用于生成随机数的字符设备路径，例如/dev/random。
• bytes_per_sec： 每秒钟从字符设备获取随机数的字符数限制（可选配置）。

注意事项

• 不配置bytes_per_sec配置项，则为不限速。
• 如需配置，设定范围为[64, 1000000000]，建议此值不应设置过小，以防获取随机数字符速率过慢。
• bytes_per_sec只能限制平均随机数字符数，无法限制瞬间的突发流量。
• 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。