每天5分钟复习OpenStack（五）CPU虚拟化

KVM 虚拟化之CPU

虚拟化存在是为了更高效的利用物理机的资源，而虚拟机技术主要是针对三大组件，分别是CPU虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化。下面我们分别介绍下三大组件的常用知识。

CPU 虚拟化

1.1 CPU虚拟化支持

KVM 的虚拟化是需要 CPU 硬件支持的。还记得我们在前面的章节讲过用命令来查看 CPU

是否支持KVM虚拟化吗?

lscpu |grep -E "(vmx|svm)"

如果有输出，则证明CPU支持了虚拟化？大部分文档上都是这么教的，事实的如此吗？

其实该命令仅仅限于Intel 和AMD 厂商，这里拿鲲鹏920系列的CPU来举例



可以看到这里其实是没有输出的，也就证明了上述命令仅仅是针对Inter 和AMD的厂商。

那鲲鹏是怎么查看是否支持CPU的虚拟化了？

dmesg |grep kvm

简单查看是否支持虚拟化：



此时的VHE就代表支持CPU虚拟化了

注：VHE(Virtualization Host Extension support)是armv8.1的新特性，支持type-2的hypervisors这种扩展让kernel直接跑在el2上。

可见厂商不一样，CPU虚拟化的查看方式是不一样的。

1.2 cpu 模型

前面我们了解到使用virsh dumpxml 可以查看虚拟机的详细的配置信息，

vcpu标签，表示客户机中vCPU的个数，这里为1
<vcpu placement='static'>1</vcpu

• features标签，表示Hypervisor为客户机打开或关闭CPU或其他硬件的特性，这里打开了ACPI、APIC等特性
• CPU的基础特性是在cpu标签中定义的，这里是之前创建客户机时，libvirt自动检测了CPU硬件平台，默认使用了Broadwell-IBRS的CPU给客户机，Broadwell-IBRS 就是虚拟机的模型。
  
  下面就是一些常用的模型
  
  

为什么需要模型，模型是干什么用的？



对于CPU模型的配置，有以下3种模式。

1. custom模式：就是这里示例中表示的，基于某个基础的CPU模型，再做个性化的设置。

2. host-model模式 ：根据物理CPU的特性，选择一个与之最接近的标准CPU型号，如果没有指定CPU模式，默认也是使用这种模式。xml配置文件为：

<cpu mode='host-model'/>

1. host-passthrough模式 ：直接将物理CPU特性暴露给虚拟机使用，在虚拟机上看到的完全就是物理CPU的型号。xml配置文件为：

<cpu mode='host-passthrough'/>

默认上面的例子种使用的就是 custom模式，而且在生产环境中大部分的kvm 虚拟化都是这种模式。

而上面的例子中kvm 使用的模型是Broadwell-IBRS ，该模型在 /usr/share/libvirt/cpu_map.xml 文件中有详细的描述。基于上述模型的特性，我们个性化的开启和关闭了某些特性

  <cpu mode='custom' match='exact' check='full'>
    <model fallback='forbid'>Broadwell-IBRS</model>
    <feature policy='require' name='md-clear'/>
    <feature policy='require' name='ssbd'/>
    <feature policy='disable' name='hle'/>
    <feature policy='disable' name='rtm'/>
    <feature policy='require' name='spec-ctrl'/>
    <feature policy='require' name='hypervisor'/>
    <feature policy='disable' name='erms'/>
    <feature policy='require' name='xsaveopt'/>
  </cpu>

require 则是开启了特性，disable 则是关闭了特性。通过对xml 的编辑可以自定义开启和关闭某些特性。

为什么要这么做？

我们想象一下这个场景，在一个大型的kvm虚拟化环境中，CPU的型号是否完全都是一样的？如果不一样，那么不同型号的CPU上运行的kvm虚拟机，是否有迁移的需求了？

答案是肯定的，如果我们选择host-passthrough模式 ，则虚拟机在不同型号的CPU迁移时肯定是会报错的。有人就要问了，那我使用host-model不就行了，为什么要custom 了？，CPU型号一致，是否其flag就完全一致了？ 答案也是否定的，相同的型号不同的BIOS设置，也会造成cpu的 flag 不一样。因此大多数的场景KVM 虚拟机默认都是custom ，通过自定义开启和关闭某些特征，来保证虚拟机在不同类型CPU上能正常迁移。

实战

下面借用我在实际生产过程中踩过坑例子来说明

下面是nova-compute的报错日志显示迁移失败

对比cpu的型号发现其完全一致

下面是flag 对比，发现BIOS开启了monitor、等功能 造成虚拟机的迁移失败。

解决方式：

1. 关闭物理机，在BIOS页面关闭一些特性开关，使其flag的标记位一致。
2. 在迁移过程中，关闭flag 检查匹配，只检查基础flag 。

[扩展] 在实际的生产环境为了保证稳定行，在不同型号的CPU上，建议是先查看兼容性，如果是支持向下兼容的情况下，可以将虚拟机，在不同型号CPU上进行迁移。

兼容性判断

假如要判断主机A上的虚拟机向主机B上迁移是否兼容

判断步骤

1、在主机A上获取 虚拟机使用的cpu features

virsh domcapabilities > domA.caps

2、 将domA.caps拷贝到主机B上，在主机B上执行如下命令，判断是否兼容。如果命令行执行结果如下，则表示主机B兼容主机A，主机A上的虚拟机可以迁移到主机B上。

virsh hypervisor-cpu-compare --error domA.caps
#CPU described in domA.caps is identical to the CPU provided by hypervisor on the host

如果命令行执行结果如下，则表示主机B不兼容主机A，主机A上的虚拟机不可以迁移到主机B上。

virsh hypervisor-cpu-compare --error domA.caps
error: Failed to compare hypervisor CPU with domA.caps
error: the CPU is incompatible with host CPU: 主机 CPU 不提供所需功能: vmx, pdcm, invtsc