三种虚拟化平台CPU绑定功能测试

本文描述了三种虚拟化平台软件Fusion Compute、virt-manager、VMware vSphere的CPU绑定功能的功能介绍、实现原理、实现方法等。

功能介绍

设置虚拟机与主机的物理CPU内核绑定,用以限定虚拟机使用主机CPU资源的范围。默认情况下虚拟机随机在物理机的CPU上运行(实际上是由线程调度器计划分配),而进行绑定后则是在指定的CPU内核上运行。

实现原理

从上层虚拟化软件角度来考虑是利用“virsh vcpupin vm-id n m”将虚拟机的CPU直接与物理机的CPU绑定,vm-id为虚拟机id号,n为虚拟机的vcpu序号,m为物理机的cpu序号。从下层进程角度来考虑,利用“taskset -cp n  pid”将虚拟机的进程与物理机CPU绑定,n为物理主机CPU序号,pid为虚拟机运行时在物理机上开启的进程。

实现方法与验证

1. Fusion Compute

实现方法:

将虚拟机与所在主机绑定。
选择“虚拟机”-“硬件”-“CPU”,内核数为2个,CPU高级设置中,绑定cpu设置为“2-3”,即虚拟机的cpu与物理机的cpu序号2和3绑定。设置后立即生效。

验证:

登录物理主机,virsh vcpuinfo i-00000047,见图1

图片1

可以看出虚拟机的序号为0的cpu与物理机序号为3的cpu绑定,虚拟机序号为1的cpu与物理机序号为2的cpu绑定。这仅是通过virsh命令得到了验证。下面通过其他方法进一步验证。

通过:ps -ef |grep i-00000047,得到虚拟机的进程为2933,使用ps -eLo pid,ppid,lwp,psr |grep 2933,见图2最后一列为进程2933对应的物理cpu序号,序号0/1/3与绑定的2/3不符合。而且查询的序号会发生变化。
图片2

2. virt-manager 

实现方法:

打开“虚拟机详情”,选择“processor”-“CPU”-“Pining”,将“Default pining”修改为“2-3”。应用后重新启动虚拟机。

验证:

登录物理主机终端,virsh vcpuinfo 2。(2为虚拟机的id号)
图片3
可以看出,虚拟机的序号为0的CPU跟物理机序号为2的CPU绑定了,虚拟机序号为1的CPU跟物理机序号为3的主机绑定了。

通过:ps -ef |grep qemu,得到虚拟机的进程为12871,使用ps -eLo pid,ppid,lwp,psr |grep 12871,见图2最后一列为进程2933对应的物理cpu序号,序号2/3与绑定的2/3符合。

图片4

3.  VMware vSphere 

实现方法:

打开“虚拟机”-“管理”-“虚拟机硬件”-“CPU”-“调度关联性”,在框里填入“2-3”,点击“确定”即将物理主机序号为2、3的CPU分配给虚拟机使用。

验证:
登录物理主机终端,使用命令esxtop查看CPU使用情况。
图片5
红色框里的四个数值为四个物理CPU使用率,可以看出都比较低。
在虚拟机里使用脚本或者stress工具消耗CPU资源,本文使用sh脚本来消耗CPU资源,使用方法为sh killcpu.sh 2,其中数字2为虚拟机CPU个数。
再次切换到物理主机终端,使用命令esxtop查看CPU使用情况。

图片6
可以看出序号为2和3的CPU使用率接近100%,序号为0和1的CPU使用率也增加的原因是原来在CPU 2和3进程在线程调度器的作用下跑到CPU 0和1上了,但可以确定的是肯定不存在虚拟机的进程。

总结

通过验证可以看出Fusion Compute两种验证方法结果不一致,说明此功能有问题,需要进一步调查研究。使用同样方法对virt-manager进行验证,发现完全符合,cpu绑定功能正常使用。在VMWare中由于virsh命令无法使用,ps又无法查看单个cpu的进程使用,只有对虚拟机加负载,使用“esxtop”命令查看了,结果与预期符合。

附录:killcpu.sh

#! /bin/sh
# filename killcpu.sh
if [ $# != 1 ] ; then
echo “USAGE: $0 <CPUs>”
exit 1;
fi
for i in `seq $1`
do
echo -ne ”
i=0;
while true
do
i=i+1;
done” | /bin/sh &
pid_array[$i]=$! ;
done

for i in “${pid_array[@]}”; do
echo ‘kill ‘ $i ‘;’;
done

  1. 请问文中所提到的物理cpu序号包含多核和超线程的情况吗?也就是说文中提到的物理cpu序号是cpuinfo中的processor id?还是physical id?还是core id?均可?

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