详解基于KVM的SRIOV直通配置及性能测试

背景

SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）是一种硬件虚拟化技术，允许单个I/O设备被虚拟化为多个虚拟设备，以提高服务器I/O资源的利用率和性能。在KVM虚拟化环境中，SR-IOV技术可以实现虚拟机对硬件设备的直通，从而提高网络和存储等I/O性能。

本文将详细介绍在KVM虚拟化环境下，如何配置SR-IOV并对其性能进行测试。

实现步骤

1. 确认硬件支持SR-IOV

首先要确认使用的硬件是否支持SR-IOV技术。可以通过查看相应的PCI设备是否支持SR-IOV，并开启相应的BIOS设置。

2. 安装SR-IOV相关软件包

在宿主机上需要安装有SR-IOV相关软件包。具体的软件包名称因不同的Linux发行版而异，可在相应的官方文档中查询。

在CentOS 7上安装SR-IOV相关软件包命令如下：

yum install -y libvirt-daemon-kvm libvirt-client qemu-kvm-tools qemu-kvm-ev libvirt-daemon-config-nwfilter libvirt-daemon-driver-qemu libvirt-daemon-driver-storage libvirt-python libvirt-qemu

3. 创建虚拟函数（PF）

创建虚拟函数（Physical Function，PF）是SR-IOV配置的第一步，它是基于SR-IOV技术的I/O设备的物理出口。

在宿主机上，使用以下命令创建虚拟函数：

echo "4" > /sys/class/net/eth1/device/sriov_numvfs

其中eth1是SR-IOV设备（Physical Function，PF）的设备名，sriov_numvfs是要创建的虚拟函数的个数。执行以上命令后，应该创建成功，并在/sys/class/net/eth1目录下看到相应的虚拟函数设备。

4. 分配虚拟函数（VF）给虚拟机

接下来是将已经创建好的虚拟函数分配给虚拟机。在KVM虚拟化环境中，这种直通配置方式称为VF直通。

通过以下步骤配置VF直通：

1. 关闭虚拟机
2. 在virt-manager的“详细信息”页签中，进入“添加硬件”界面
3. 选择“PCI设备”
4. 输入虚拟函数的BDF号（可在/sys/class/net/eth1/device/virtfnx目录下查看）
5. 提交并保存虚拟机配置文件
6. 启动虚拟机

此时虚拟机应该已经可以访问VF，并且直接访问了SR-IOV硬件设备。

5. 测试VF直通性能

为了测试VF直通性能，我们可以使用常见的网络性能测试工具（如iperf）进行测试。具体步骤如下：

1. 在宿主机上运行iperf服务
2. 在虚拟机中安装iperf客户端，并连接到宿主机上的iperf服务
3. 进行网络测试并记录测试结果

除了网络性能测试外，还可以通过FIO等工具测试SR-IOV在存储方面的性能表现。

示例说明

以下示例演示了如何在KVM虚拟化环境中配置SR-IOV虚拟函数并将其分配给虚拟机，以及测试VF直通性能。

示例一：创建虚拟函数

1. 确认SR-IOV设备名称为eth1
2. 执行以下命令创建2个虚拟函数：

echo "2" > /sys/class/net/eth1/device/sriov_numvfs

1. 在/sys/class/net/eth1目录下可以看到以vf0和vf1命名的虚拟函数设备。

示例二：VF直通测试

1. 启动iperf服务：

iperf -s

1. 启动虚拟机，为其添加PCI设备：vf0
2. 在虚拟机上安装iperf客户端：

yum install -y iperf

1. 测试网络性能（虚拟机IP为10.10.10.2，宿主机IP为10.10.10.1）：

iperf -c 10.10.10.1

测试结果显示网络吞吐量为1 Gbps，说明VF直通网络性能良好。

总结

本文详细介绍了如何在KVM虚拟化环境中配置SR-IOV并对其性能进行测试。通过以上步骤，可以快速部署SR-IOV技术，提升服务器I/O性能，满足不同应用场景的需求。