虚拟机设备直通的两种方式(Working in Progress)

时间：2022-06-03 20:38:34

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内容系本人学习、研究和总结，如有雷同，实属荣幸！

pci passthrough

  • 概念
    • 同意guest排他使用host上的某个PCI设备，就像将该设备物理连接到guest上一样。
  • 使用场景
    • 提升性能（如直通网卡和显卡）
    • 减少延迟（避免数据丢失或丢祯）
    • 直接利用bare-metal上设备的驱动
  • 使用方法1

    须要CPU支持VT-d。主板也支持该技术。
    • 预先配置：
      • 打开bios中的VT-d设置。
      • 激活kernel中參数配置kernel /vmlinuz-2.6.18-190.el5 ro root=/dev/VolGroup00/LogVol00 rhgb quiet intel_iommu=on
    • 直通配置方法
      • libvirt
      1. 识别设备
      
# virsh nodedev-list --tree |grep pci
      
2. 获取设备xml
      
```# virsh nodedev-dumpxml pci_8086_3a6c```
      
3. detach设备
      
```# virsh nodedev-dettach pci_8086_3a6c```
      
4. 改动虚拟机xml文件(将dumpxml查询到的bus,slot,function填入）
      
<devices>
      
......
      
<hostdev mode='subsystem' type='pci' managed='yes'>
      
 <source>
      
   <address domain='0x0000' bus='0x03' slot='0x00' function='0x0'/>
      
 </source>
      
</hostdev>
      
......
      
</devices>
      
5. 启动虚拟机
      • qemu
      1. unbind pci设备
      
  modprobe pci_stub
      
  lspci -D -nn查询pci设备(domain,slot,bus,function)和(vendor id, device id )
      
  以设备(01:00.0, vendor & device ID 8086:10b9)为例：
      
  echo "8086 10b9" > /sys/bus/pci/drivers/pci-stub/new_id
      
  echo 0000:01:00.0 > /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.0/driver/unbind
      
  echo 0000:01:00.0 > /sys/bus/pci/drivers/pci-stub/bind
      
2. 启动虚拟机
      
  -device pci-assign,host=01:00.0
  • 怎样将直通设备相应

    host上直通设备与虚拟机中设备相应关系确定方法。

    能够通过hostdev中添加address(不是source中的address)确定设备在虚拟机中的挂载路径。

    虚拟机种通过lspci查看就可以相应起来。

http://www.linux-kvm.org/page/How_to_assign_devices_with_VT-d_in_KVM

pci passthrough(VFIO)2

VFIO在kernel3.6/qemu1.4以后支持,眼下仅仅支持PCI设备。

VFIO是一套用户态驱动框架，提供两种基本服务：

  • 向用户态提供设备訪问接口
  • 向用户态提供配置IOMMU接口

VFIO能够用于实现高效的用户态驱动。

在虚拟化场景能够用于device passthrough。

通过用户态配置IOMMU接口，能够将DMA地址空间映射限制在进程虚拟空间中。

这对高性能驱动和虚拟化场景device passthrough尤其重要。

相对于传统方式，VFIO对UEFI支持更好。

VFIO技术实现了用户空间直接訪问设备。无须root特权，更安全。功能很多其它。

http://lwn.net/Articles/509153/http://lwn.net/Articles/474088/https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/5144904d-5d75-45ed-9d2b-cf1754ee936a/entry/vfio?lang=en

  • 操作方法
    • 安装kernel module

      sudo modprobe vfio

      sudo modprobe vfio-pci
    • 设备unbind
      1. 查看iommu_group及其下全部设备
    
  cd /sys/bus/pci/devices/0000:0d:00.0/
    
  readlink iommu_group    #查看iommu_group名字
    
  ll iommu_group/devices  #查看iommu_group下设备
    
  2. 须要将iommu_group下全部设备unbind并加入到iommu_group中
    
  echo 0000:0d:00.0 > /sys/bus/pci/devices/0000:0d:00.0/driver/unbind
    
  echo 1180 e823 > /sys/bus/pci/drivers/vfio-pci/new_id
    • 启动虚拟机
      -device vfio-pci,host=0000:03:00.0

    參考http://blog.csdn.net/richardysteven/article/details/9008971

IOMMU

虚拟机设备直通的两种方式(Working in Progress)

IOMMU：input/output memory management unit。

连接DMA io bus和主存。完毕从设备虚拟地址到物理地址的映射。

以及提供对故障设备的内存保护的功能。

  • 长处
    • 因为IOMMU的映射。能够将多个不连续的物理地址映射为大块连续的地址供设备使用，便于简化驱动设计
    • 使旧设备（32bit设备）能够使用高位地址。

      （能够改善内存使用。提高性能）

    • 内存保护。避免设备使用不属于它的地址
    • 提供硬件中断remapping功能
  • 缺点
    • 地址转换和管理开销带来的性能降级
    • 消耗物理内存
  • 虚拟化中的应用

    一般来说。因为内存地址不同，虚拟机中的操作系统无法直接訪问host上的设备。

    通过IOMMU，能够将设备地址在虚拟机中和host中映射为同样的支持。供虚拟机使用。

    这样的做法也能够缓解IO delay。

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