KVM虚拟化之（1）：CPU技术
⽬录
<cpus>
<arch name='x86'>
<!-- vendor definitions -->
<vendor name='Intel' string='GenuineIntel'/>
<vendor name='AMD' string='AuthenticAMD'/>
<!-- standard features, EDX -->
<feature name='fpu'>
<cpuid eax_in='0x01' edx='0x00000001'/>
</feature>
…
…
<model name='xxx_model'>
<signature family='23' model='1'/>
<vendor name='⼚商'/>
<feature name='xxx_instruction'/>
</model>
……
</arch>
<arch name='ppc64'>
<!-- vendor definitions -->
<vendor name='IBM'/>
<vendor name='Freescale'/>
<!-- IBM-bad CPU models -->
<model name='POWER6'>
<vendor name='IBM'/>
<pvr value='0x003e0000' mask='0xffff0000'/>
</model>
……
</arch>
</cpus>
CPU mode
1）custom模式
三种mode的性能排序是：host-passthrough > host-model > custom
三种mode的热迁移通⽤性是： custom > host-model > host-passthrough
本模式下虚拟机 CPU 指令集数最少，故性能相对最差，但是它在热迁移时跨不同型号 CPU 的能⼒最强。此外，custom 模式下⽀持⽤户添加额外的指令集。l中配置如下：
<cpu mode='custom' match='exact' check='partial'>
<model fallback='allow'>Westmere-IBRS</model>
</cpu>
启动参数如下：
-cpu Westmere-IBRS
2）host-model模式
libvirt 根据当前宿主机 CPU 指令集从配置⽂件 /usr/share/libvirt/l 选择⼀种最相配的 CPU 型号。在这种 mode
下，虚拟机的指令集往往⽐宿主机少，性能相对 host-passthrough 要差⼀点，但是热迁移时，它允许⽬的节点 CPU 和源节点的存在⼀定的差异。
xml配置⽂件如下：
<cpu mode='host-model' check='partial'>
<model fallback='allow'/>
</cpu>
等效于（仅对于某种场景下）：
<cpu mode='custom' match='exact' check='partial'>
<model fallback='allow'>Westmere-IBRS</model>
<feature policy='require' name='vme'/>
<feature policy='require' name='ss'/>
<feature policy='require' name='ht'/>
<feature policy='require' name='osxsave'/>
<feature policy='require' name='f16c'/>
<feature policy='require' name='rdrand'/>
<feature policy='require' name='hypervisor'/>
<feature policy='require' name='arat'/>
<feature policy='require' name='stibp'/>
<feature policy='require' name='pdpe1gb'/>
<feature policy='disable' name='tsc-deadline'/>
<feature policy='disable' name='bmi1'/>
<feature policy='disable' name='hle'/>
<feature policy='disable' name='avx2'/>
<feature policy='disable' name='bmi2'/>
<feature policy='disable' name='invpcid'/>
<feature policy='disable' name='rtm'/>
<feature policy='disable' name='rded'/>
<feature policy='disable' name='adx'/>
<feature policy='disable' name='smap'/>
</cpu>
启动参数如下（在Broadwell-IBRS的指令集基础上，增加和删除部分）：
-cpu Broadwell-IBRS,+vme,+ss,+ht,+vmx,+osxsave,+f16c,+rdrand,+hypervisor,+arat,+stibp,+pdpe1gb,-tsc-deadline,-bmi1,-hle,-avx2,-bmi2,-invpcid,-rtm,-rded,-Host-model type
Libvirt对CPU提炼出标准的⼏种类型，在/usr/share/libvirt/l中可以查到。
cat /usr/share/libvirt/l |grep 'model name'
<model name='486'>
……
<model name='Westmere-IBRS'>
……
<model name='POWERPC_e6500'>
3）host-passthrough模式
libvirt 令 KVM 把宿主机的 CPU 指令集全部透传给虚拟机。因此虚拟机能够最⼤限度的使⽤宿主机 CPU 指令集，故性能是最好的。
但是在热迁移时，它要求⽬的节点的 CPU 和源节点的⼀致。xml配置⽂件如下：
<cpu mode='host-passthrough' check='none'>
<topology sockets='4' cores='1' threads='1'/>
</cpu>
启动参数如下：
-cpu host
1）需要将物理CPU的⼀些特性传给虚拟机使⽤，⽐如使⽤虚拟机嵌套的nested技术的时候
2）需要在虚拟机⾥⾯看到和物理CPU⼀模⼀样的CPU品牌型号，这个在公有云很有意义，⽤户体验⽐较好
注意：使⽤CPU host-passthrough技术需要注意，不同型号的CPU宿主机之间虚拟机不能迁移
CPU topology
不配置CPU topology 默认是1 socket à 1 cores à 1 thread；也就是配置n个vcpu，则在虚拟机中就有n个physical cpu，每个物理cpu1个core。例如：
<vcpu placement='static'>4</vcpu>
<cpu>
<topology sockets='4' cores='1' threads='1'/>
</cpu>
Vcpu = sockets*cores*threads
socket
A CPU socket or a CPU package refers to a physical unit of CPU which is plugged into a system board.For example, a
4-way system or a 4-socket system can contain up to four CPUpackages Core。
翻译过来就是：socket就是主板上插cpu的槽的数⽬，也即管理员说的“路”。socket是指主板上能够放置的处理器芯⽚的个数，是⼀个物理的概念，⼀个socket上的处理器可能包含多个CPU core。
core
core就是我们平时说的“核”，即双核，4核等，这个core其实可以是指物理的实际的core，也可以是虚拟的core。
thread
thread就是每个core的硬件线程数，即超线程。
Hyper threading
Hyper threading allows a single physical processor core to behave like two logical processors.The processor can run two independent applications at the same time. A processor core may have multiple logical processors that share computer resources of the core。
SMP，对称多处理器（Symmetric Multi-Processors，简称SMP）
有些⽐较⽼的操作系统⽀持的CPU个数（插槽数）⽐较少（⽐如：Windows Server 2003标准版⽀持最多4个processor），所以通过<topology sockets='<=4' cores='>1' threads='>1'/>令2003可以使⽤更多vcpu数量。
windows rver 2008 r2⽀持sockets
标准版4
企业版8
数据中⼼64
如果限制sockets为4，使得参数为sockets=4,cores=2,threads=1，则guest OS能看到全部8个core。
Openstack上flavor默认是cores=1，threads=1，上⾯这种情况需要更改flavor的元数据
$ openstack flavor t --property hw:cpu_max_cores='4' win10.c4m2d20
$ openstack flavor show win10.c4m2d20
hw:cpu_max_cores='4', hw:cpu_max_sockets='2', hw:cpu_max_threads='2'
VCPU映射CPU
不配置，默认vcpu在host的所有cpu之间进⾏调度。其原理是libvirt通过Cgroup来实现的。
CPU Affinity: yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy
设置CPU调度范围
cat /proc/cpuinfo |grep cores |wc -l
24
<cputune>
<emulatorpin cput=’20-24’/>
</cputune>
CPU Affinity: --------------------yyyyyy
强制vCPU和CPU⼀⼀对应
<cputune>
<vcpupin vcpu=’0’ cput=’20’/>
<vcpupin vcpu=’0’ cput=’21’/>
<vcpupin vcpu=’0’ cput=’22’/>
<vcpupin vcpu=’0’ cput=’23’/>
</cputune>
# virsh vcpuinfo 3
……
CPU Affinity: --------------------y---
CPU Affinity: ---------------------y--
CPU Affinity: ----------------------y-
CPU Affinity: -----------------------y
通过stress CPU压测⼯具压测：
stress -c 4 --timeout 60s
在宿主机上使⽤top查看只有20-23 四颗CPU利⽤率是100%，其他CPU都是空闲状态。
CPU热插拔
类似KVM 内存管理，可以使⽤virsh命令给正在运⾏的VM添加或删除vCPU。不过，这个⼯作是需要预先配置KVM虚拟机的最⼤vCPU参数才能使⽤。
<vcpu placement='static' current='6'>8</vcpu>
给KVM虚拟机设置最⼤vCPU数量8，并不会对资源有所消耗，因为虚拟机只会使⽤current指定的vCPU。
<vcpu placement='static' current="4">6</vcpu>
<cputune>
<shares>8192</shares>
<vcpupin vcpu='0' cput='17'/>
<vcpupin vcpu='1' cput='18'/>
<vcpupin vcpu='2' cput='19'/>
<vcpupin vcpu='3' cput='20'/>
<vcpupin vcpu='4' cput='21'/>
<vcpupin vcpu='5' cput='22'/>
</cputune>
