如何提升虚拟机性能？除了绑核还有它可以！

news2024/11/16 15:39:12

第一章大页内存与小页内存

1.1 小页内存

在Linux系统中，默认情况下，内存管理器将物理内存划分为小页(4KB)或大页(2MB或1GB)的大小。Linux内核会根据需要分配和释放内存，以确保系统的稳定性和性能。

在默认情况下，Linux系统会使用小页内存。小页内存管理器能够更好地处理内存碎片，但是在处理大量内存时，可能会导致性能下降。

1.2 大页内存

大页内存是一种更高效的内存分配方式，它将物理内存划分为更大的内存页，通常是2MB或1GB。相比之下，小页内存通常是4KB。

大页内存可以提高系统的性能，因为它减少了内存管理器的负担。大页内存还可以减少缺页中断的数量，从而提高系统的响应速度。

但是，使用大页内存需要更多的物理内存，并且在处理小量的内存时可能会浪费内存。此外，大页内存的分配和释放需要更长的时间，因为它们的大小更大。

1.3 举个栗子

举个例子，假设系统需要为一个应用程序分配1GB内存，如果使用小页内存，系统将需要分配262144个4KB页。在这种情况下，内存管理器将需要处理262144个页表，这会导致CPU的负载增加，并且可能会导致较高的延迟。

相比之下，使用大页内存可以减少系统的页表数量，从而降低内存管理器的负担。例如，如果使用2MB的大页内存，系统将只需要分配512个页表，这将显著减少CPU的负载和响应时间。

另外，小页内存还可能会导致内存碎片问题。当系统分配和释放大量小页内存时，可能会产生很多碎片，这会使内存管理器更难以找到连续的可用内存块，从而降低性能。

因此，在大量使用内存时，使用大页内存可以提高系统的性能和响应速度。

第二章如何配置虚拟机使用大页内存

2.1 Fusionsphere OpenStack中配置

1、如果想在Fusionsphere中使用大页内存，需要在CPS中进行配置(https://方向代理地址:8890)
2、选择“配置 > 内核参数”，在配置内核参数页面开启自动大页内存并设置大页内存的大小即可(一般会设置为1024M即1G)，开启后需要重启主机生效。

如何提升虚拟机性能？除了绑核还有它可以！_内存管理

重启后可查看内核参数主机组的生效情况，也可以登陆某台主机，使用以下方式查看：

查看/proc/meminfo文件：

cat /proc/meminfo

在输出中查找“HugePages_Total”和“Hugepagesize”字段。如果这些字段存在，则表示系统开启了大页内存，并且“Hugepagesize”字段将显示大页的大小。
例如，以下是包含“HugePages_Total”和“Hugepagesize”字段的示例输出：

MemTotal:       131881008 kB
MemFree:        115646736 kB
MemAvailable:   124197000 kB
Buffers:           32000 kB
Cached:          8918052 kB
SwapCached:            0 kB
Active:          9229648 kB
Inactive:        4845996 kB
Active(anon):    4443312 kB
Inactive(anon):  1104812 kB
Active(file):    4786336 kB
Inactive(file):  3741184 kB
Unevictable:           0 kB
Mlocked:               0 kB
SwapTotal:       8388604 kB
SwapFree:        8388604 kB
Dirty:               496 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:       5395160 kB
Mapped:          1392456 kB
Shmem:           1182520 kB
KReclaimable:    1077360 kB
Slab:            1306016 kB
SReclaimable:    1077360 kB
SUnreclaim:       228656 kB
KernelStack:       19296 kB
PageTables:        47668 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:    74977308 kB
Committed_AS:   10219164 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:      726788 kB
VmallocChunk:   34358939728 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:   2064384 kB
ShmemHugePages:        0 kB
ShmemPmdMapped:        0 kB
HugePages_Total:    1024
HugePages_Free:      1024
HugePages_Rsvd:         0
HugePages_Surp:         0
Hugepagesize:       2048 kB
DirectMap4k:     4112384 kB
DirectMap2M:   131072000 kB
DirectMap1G:         0 kB

在这个示例中，输出中包含“HugePages_Total”和“Hugepagesize”字段，表示系统开启了大页内存，大页大小为2048KB。

如果“HugePages_Total”字段为0，则表示系统未开启大页内存。

总之，要查看系统是否开启了大页内存以及大页大小，可以查看/proc/meminfo文件并查找“HugePages_Total”和“Hugepagesize”字段。如果这些字段存在，则表示系统开启了大页内存，并且“Hugepagesize”字段将显示大页的大小。

3、创建规格时，设置对应的大页内存大小即可。

如何提升虚拟机性能？除了绑核还有它可以！_字段_02

2.2 KVM虚拟机配置

要配置KVM虚拟机使用大页内存，需要执行以下步骤：

确认主机支持大页内存：运行以下命令检查主机是否支持大页内存：

grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

如果输出中包含“vmx”或“svm”，则表示主机支持大页内存。

配置主机使用大页内存：运行以下命令以启用大页内存：

echo 1 > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

这将启用大页内存并启用自动碎片整理。

配置KVM虚拟机使用大页内存：在创建虚拟机时，使用以下命令配置虚拟机使用大页内存：

virt-install --name myvm --ram 4096 --memorybacking hugepages=yes --vcpus 2 --cdrom /path/to/iso --disk path=/var/lib/libvirt/images/myvm.img,size=20 --network default --graphics vnc

这将创建一个名为“myvm”的虚拟机，该虚拟机使用4GB RAM，2个CPU，20GB磁盘空间和默认网络，同时启用大页内存。

对于已存在的虚拟机，可以修改其xml文件使其使用大页内存。
要在XML文件中配置KVM虚拟机使用大页内存，需要将以下配置添加到XML文件中：

<memoryBacking>
  <hugepages/>
</memoryBacking>

具体来说，可以使用以下步骤在XML文件中配置大页内存：

打开XML文件并定位到<memory>元素。
在元素内部添加以下代码：

<memoryBacking>
  <hugepages/>
</memoryBacking>

保存XML文件并使用virsh define命令重新定义虚拟机。

例如，以下是一个XML文件的示例，其中包含配置大页内存的代码：

<domain type='kvm'>
  <name>myvm</name>
  <memory unit='KiB'>4194304</memory>
  <vcpu placement='static'>2</vcpu>
  <os>
    <type arch='x86_64' machine='pc-i440fx-2.10'>hvm</type>
    <boot dev='hd'/>
  </os>
  <devices>
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2'/>
      <source file='/var/lib/libvirt/images/myvm.img'/>
      <target dev='vda' bus='virtio'/>
    </disk>
    <interface type='network'>
      <mac address='52:54:00:2a:2c:6e'/>
      <source network='default'/>
      <model type='virtio'/>
    </interface>
  </devices>
  <memoryBacking>
    <hugepages/>
  </memoryBacking>
</domain>

在这个示例中，<memoryBacking>元素包含<hugepages/>元素，表示该虚拟机将使用大页内存。

总之，要在XML文件中配置KVM虚拟机使用大页内存，只需要在<memoryBacking>元素中添加<hugepages/>元素即可。

2.3 Nova创建虚拟机时配置

nova boot --flavor <flavor_id> --image <image_id> --nic net-id=<network_id> --availability-zone <availability_zone> --key-name <key_name> --config-drive true --block-device-mapping vda=<volume_id>:::0 --hints large_page=true <vm_name>

其中，--hints large_page=true参数启用大页内存。