KVM性能优化

一、KVM为什么要调优

性能的损耗是关键。KVM采用全虚拟化技术，全虚拟化要由一个软件来模拟硬件，故有一定的损耗，特别是I/O，因此需要优化。
KVM性能优化主要在CPU、内存、I/O这几方面。当然对于这几方面的优化，也是要分场景的，不同的场景其优化方向也是不同的。

二、KVM优化思路及步骤

KVM的性能已经很不错了，但还有一些微调措施可以进一步提高KVM的性能
1、CPU的优化
要考虑CPU的数量问题，所有guestcpu的总数目不要超过物理机CPU的总数目。如果超过，则将对性能带来严重影响，建议选择复制主机CPU配置。
2、内存的优化
（1）KSM（Kernel Samepage Merging，相同页合并）
内存分配的最小单位是page（页面），默认大小是4KB，可以将host机内容相同的内存合并，以节省内存的使用，特别是在虚拟机操作系统都一样的情况下，肯定会有很多内容相同的内存值，开启了KSM，则会将这些内存合并为一个，当然这个过程会有性能损耗，所以开启与否，需要考虑使用场景。
而KSM对KVM环境有很重要的意义，当KVM上运行许多相同系统的客户机时，客户机之间将有许多内存页是完全相同的，特别是只读的内核代码页完全可以在客户机之间共享，从而减少客户机占用的内存资源，能同时运行更多的客户机。
KSM会稍微影响系统性能，以效率换空间，如果系统的内存很宽裕，则无须开启KSM，如果想尽可能多地并行运行KVM客户机，则可以打开KSM。
ll /sys/kernel/mm/ksm/ //查看内核信息

pages_shared合并的页面数
pages_sharing 正在共享单个页面的虚拟页面数
page_unshared 作为共享候选者但当前未共享的页数
page_volatile 作为共享候选者但频繁更改的页数，KSM服务不会合并这个页面
full_scan 为重复内容扫描KSM的次数
merge_across_nodes 是否允许在NUMA节点中执行合并
pages_to_scan 一次扫描的页数，该数字会影响系统性能
sleep_milisecs 扫描之间的时间间隔
每个页面的大小为4KB，可计算出共享内存为：4页面数=内存大小（KB）

cd /sys/kernel/mm/ksm/
cat run //是否开启KSM，0是不开启，1是开启
echo 1 > run    //临时开启KSM，只能使用重定向，不支持VI编辑器
vi /etc/rc.local        //添加echo 1 > /sys/kernel/mm/ksm/run，让KSM开启自启
cat pages_to_scan       //定期扫描相同页，sleep_millisecs决定多长时间，    pages_to_scan决定每次查看多少个页面，默认为100，越大越好，超过2000无效，  需要开启两个服务ksmtuned和tuned支持更过页面

（2）对内存设置限制
如果我们有多个虚拟机，为了防止某个虚拟机无节制地使用内存资源，导致其他虚拟机无法正常使用，就需要对内存的使用进行限制。
virsh memtune c01 //查看当前虚拟机c01内存的限制，单位为KB

virsh memtune --help

virsh memtune c01 --hard-limit 1024000 --live   //设置强制最大内存并且在线生效
virsh memtune c01       //查看

（3）大页后端内存（Huge Page Backed Memory）
在逻辑地址向物理地址转换时，CPU保持一个翻译后备缓冲器TLB，用来缓存转换结果，而TLB容量很小，所以如果page很小，TLB很容易就充满，这样就容易导致cache miss，相反page变大，TLB需要保存的缓存项就变少，就会减少cache miss。通过为客户机提供大页后端内存，就能减少客户机消耗的内存并提高TLB命中率，从而提升KVM性能。
Intel的x86 CPU通常使用4KB内存页、但是经过配置，也能够使用大页（huge page）： x86_32是4MB，x86_64和x86_32 PAE是2MB，这是KVM虚拟机的又一项优化技术。
使用大页，KVM的虚拟机的页表将使用更少的内存，并且将提高CPU的效率。
cat /proc/meminfo //查看内存信息，无可用大页

echo 25000 > /proc/sys/vm/nr_hugepages //指定大页需要的内存页面数量（临时生效）

sysctl -w vm.nr_hugepages=25000     //指定大页需要的内存页面数永久生效
或者在/etc/sysctl.conf中添加vm.nr_hugepages=2500来持久设定大页文件系统需要的内存页面数。

注意：大页文件系统需要的页面数可以由客户机需要的内存除以页面大小来大体估计。

virsh destroy c01   //删除原有的域
virsh edit c01  //编辑虚拟机的XML配置文件使用大页来分配内存

mount -t hugetlbfs /dev/hugepages/  //挂载hugetlbfs文件系统
systemctl restart libvirtd.service
virsh start c01     //开启虚拟机
cat /proc/meminfo | grep HugePage   //查看

virsh destroy c01   //再次删除
cat /proc/meminfo | grep HugePage   //再次查看，发现大页被释放

3、I/O的优化
在实际的生产环境中，为了避免过度消耗磁盘资源而对其他的虚拟机造成影响，我们希望每台虚拟机对磁盘资源的消耗是可以控制的。比如多个虚拟机往硬盘中写数据，谁可以优先写，就可以调整I/O的权重weight，权重越高写入磁盘的优先级越高。
对磁盘I/O控制有两种方式
（1）在整体中的权重，范围在100~1000。
（2）限制具体的I/O。
virsh blkiotune c01 //查看c01的I/O参数

virsh blkiotune c01 --weight 500    //设置权重为500
virsh blkiotune c01     //再次查看

virsh edit c01 //也可编辑虚拟机的XML配置文件

virsh blkiotune --help //查看使用帮助

4、系统调优工具tuned/tuned-adm
CentOS在6.3版本以后引入了一套新的系统调优工具tuned/tuned-adm，其中，tuned是服务端程序，用来监控和收集系统各个组件的数据，并依据数据提供的信息动态调整系统设置，达到动态优化系统的目的；tuned-adm是客户端程序，用来和tuned打交道，用命令行的方式管理和配置tuned/tuned-adm，提供了一些预先配置的优化方案可供直接使用。当然不同的系统和应用场景有不同的优化方案，tuned-adm预先配置的优化策略不是总能满足要求，这时候就需要定制，tuned-adm允许用户自己创建和定制新的调优方案。

yum install tuned -y    //安装和启动tuned工具
service tuned start
tuned-adm active  //查看当前优化方案

tuned-adm list //查看预先设定好的优化方案

tuned-adm profile virtual-host //修改优化方案为virtual-host