KVM虚拟化- KVM 虚机CPU管理

      kvm模块的基础功能就是，虚化、超配计算机资源，包括：CPU 处理器、Memory 内存、Storage 存储、Network 网络、Display 显示。

1  几个概念

1）在lscpu命令结果中sockets就代表物理CPU个数，CPU（s）就是逻辑CPU（vCPU virtual CPU）个数。核指的就是独立的处理单元，超线程就是指开了几个控制器，控制器能将核分割开，使被分割的部分可以作为独立的控制单元。所以一个计算机的计算能力vCPU=物理CPU数*cores核数*threads线程数。

2）在Vmware里面把虚拟机叫虚拟机，在KVM里面把虚拟机叫domain，在OpenStack里面把虚拟机叫实例。只是叫法不同。

虚拟机在物理机中由2部分构成——XML文件与硬盘文件。

3）vCPU在kvm中的三种进程模式

用户模式 (User Mode) 主要处理I/O的模拟和管理，由QEMU实现。

内核模式 (Kernel Mode) 主要处理高性能和高安全的指令。

客户模式 (Guest Mode) 主要执行Guest的大部分命令。

4）基于vCPU的kvm_intel的分层架构

2  kvm下CPU调度

2.1 处理器亲和性

      默认情况下，所有CPU都可以调度，对进程会分片处理，但是有的软件不支持并行处理机制，即运行该软件时它会独占一个CPU；而虚拟机也是物理机的进程，那么如何让虚拟机也独占某个一CPU呢？CPU自主调度是根据内部的精密算法进行的，而想要人为去控制CPU调度，将CPU与某进程绑定，这种绑定叫做处理器的亲和性。有两种方法：

2.1.1  简单方法——在物理机中操作，使用taskset命令

taskset   -pc   CPU编号   虚拟机进程号（用ps  elf | grep  ceshi查看）

virsh  vcpuinfo  虚拟机名

virsh  vcpupin  虚拟机名   虚拟机CPU编号   物理机CPU编号

virsh  vcpupin  centos7.0   1   21

virsh  vcpupin  centos7.0   2   0-4

2.1.2  复杂方法——在物理机上创建1层虚拟机，把内存给大点，指定4个CPU，8G内存，并且在1层虚拟机上添加KVM透传。然后在1层虚拟机上操作

注：用#virsh  console登入到1层虚拟机，然后可以在1层虚拟机上用virt-manager管理2层虚拟机；这要求1层虚拟机也有kvm，安装了字符化系统。

1） 在开机时进入到grub2菜单中，找到Linux16那一行，在后面添加  isolcpus=1,2  ，这就是停掉了第1,2个CPU；

2） 开机后，查看CPU使用情况，

ps   -eLo   psr | grep   0 | wc   -l

ps   -eLo   psr | grep   1 | wc   -l

ps   -eLo   psr | grep   2 | wc   -l

ps   -eLo   psr | grep   3 | wc   -l

我的实验结果中使用第1,2个CPU的进程只有5个，而使用另外两个CPU的进程有65个，这就意味着上一步成功了；

3） 把这个虚拟机作为物理机，先安装字符化操作系统，在此基础上安装kvm，再创建一个虚拟机vm-1-2，#ps  elf | grep  vm-1-2 查看虚拟机pid，然后查看CPU使用情况。

1503就是vm-1-2的PID，可见CPU使用量已经达到了102%；但是，此时可以发现只有0,3号CPU使用量很多，1,2号CPU使用量还是只有5。这就成功地进行了绑定，

ps   -eLo  ruser,pid,ppid,lwp,psr,args | awk   '{if($5==1)  print  $0}'

ps   -eLo  ruser,pid,ppid,lwp,psr,args | awk   '{if($5==2)  print  $0}'

说明：

A）、migration 用于进程在没CPU间迁移； kworker 用于处理workqueues ；ksoftirqd 用于调度CPU软中断的进程

B）、-e 显示所有进程 ；-L 显示LWP light weight process； -o 自定义输出

C)、psr 处理器编号； lwp 线程ID ；ruser 运行进程的用户； pid 进程ID； ppid 父进程ID； args 运行的命令和参数

第四步：用命令将虚拟机PID指定到某个CPU上，再查看CPU使用情况。

#virsh  vcpupin  虚拟机名   虚拟机CPU编号   物理机CPU编号

#top     或    #sar   -u      或   #uptime

2.2  kvm超配CPU：就是over-commit过载使用。

      举个例子，如果物理机的vCPU有24个，内存为1T，现在要配置虚拟机，这些虚拟机在使用时都属于不吃CPU的。而根据经验，一般在配置时CPU：内存=1:4-8，也就是说1个CPU对应4-8G内存。为了能够为更多的客户服务，挣更多的钱，此时我们可以配置给每个虚拟机2个CPU，8G内存，配置60台，那么总CPU数=2*60=120个，这远远超过了物理机的CPU数，总内存=8*60=480G<<1T，但是没关系，因为这些虚拟机都是不吃CPU的，所以每台虚拟机可以正常使用。这就是所谓的超配。

      根据经验，超配比是16，即实际vCPU：超配后的CPU总数=1:16，本例就意味着，超配后的CPU总数不能超过24*16个。

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