虚拟化之内存（Memory）

一 内存的查看方式

• free -k/m/h   
• cat /proc/meminfo
• dmesg |grep memory

free命令的实质是根据meminfo中的文件来提取信息

二 内存虚拟化

1.概念：由于物理MMU只能通过Host机的物理地址进行寻址，所以实现内存虚拟化，关键是需要将Guest机的虚拟地址GVA转换为HPA

2.内存虚拟化的作用：

1. 提供给虚拟机一个从0地址开始的连续物理内存空间GPA
2. 实现虚拟机之间有效隔离、调度及共享资源

3.术语介绍

• GVA(Guest Virtual Address):客户机/虚拟机虚拟地址
• GPA(Guest Physical Address)：客户机/虚拟机物理地址
• HPA(Host Physical Address)：物理机物理地址

工作方式：GVA--GPA->HPA的转换，KVM引入一层新的地址空间GPA,该地址空间并不是真正的物理地址空间，它只是HOST主机虚拟地址空间在Guest地址空间上的一个映射

1. 新的两种内存虚拟化方式

• 影子页表  <软件实现：GVA到HPA的映射>，每个虚机都有一个影子页表
• EPT/NPT   <硬件实现，产生出的EPT表>  

影子页表与传统的转换过程对比图：

EPT:intel的二代硬件虚拟化技术，针对内存管理单元MMU的虚拟化扩展。相比影子页面提高了内存虚拟化的性能。NPT是AMD的。

一个EPT页表=N个影子页表

1. VPID和TLB

• VPID虚拟处理器标识，提升实时迁移的效率，节省迁移开销，提高速度，降低延迟（就是标识某块物理内存属于哪台虚拟机）
• TLB旁路转换缓冲/页表缓冲，里面存放着页表文件（EPT表）

常用命令：

grep ept /proc/cpuinfo   查看cpu是否支持EPT

grep vpid /proc/cpuinfo  查看cpu是否支持vpid

cat /sys/module/kvm_intel/parameters/ept  显示Y则ept已开启

cat /sys/module/kvm_intel/parameters/vpid 显示Y则vpid已开启

modprobe kvm_intel ept=0,vpid=0  关闭ept/vpid  1为开启

1. 其他

• Linux中的格式化-->制作文件系统（i节点、block块4K）
• 内存调用磁盘中的数据到自己的文件系统RAMFS中
• 内存页是管理内存的单元，其大小4K

查看默认内存页大小：

getconf PAGESIZE ===> 4096（字节）=4K

三 内存技术--大页Huge Page

1. 大页：将其设为2M则称为大页
2. 内核2.6以上支持大页
3. 对大页的管理方式为管理个数，因为每个页的大小固定为2M
4. 大页的优势：

• 内存页的数量减少，节约页表所占用的空间，减少地址转换，提高内存访问性能
• 地址转换信息一般保存在CPU缓存中，地址转换信息减少，CPU负载降低

1. 大页的劣势：

• 不能Swap out
• 不能使用ballooning 方式增长

1. 为虚拟机开启大页

①查看当前系统的大页

cat /proc/meminfo |grep Huge

②开启大页<方式待商榷>

在主机中找到虚拟机的配置文件xml，添加hugepages=yes

③挂载hugetlbfs文件系统<默认系统已挂载>

如果未挂载，则需挂载：

mount  -t hugetlbfs hugetlbfs /dev/hugepages

④设置大页的数量

sysctl vm.nr_hugepages=500

⑤查看大页

四 内存超配

1. 超配方式

• 内存交换：用swap空间来弥补
• 气球ballooning：通过virio_balloon驱动来实现宿主机Hypersion和客户机之间的协作
• 页共享：通过KSM合并多个客户机进程使用的相同内存页

注：如果使用swap，就要对swap进行监控，最大使用率30%

1. swap大小的设定

• 2倍于真实内存，适用于内存小于2G的情况
• 真实机大于2G的情况，内存大小+2G
• Redhat官方给的方案：当内存超过16G,swap给8G,当swap不够再继续添加

1. Swap的使用

• 创建swap空间的对象：磁盘、分区、lv、dd出的文件
• mkswap、swap on/off

五 Virsh常用的命令

virsh是KVM的管理工具，通过调用libvirt API来管理

1. virt-manager图形化管理工具
2. virt-top :top界面<只显示虚拟机所属进程>
3. virsh list :查看运行的虚拟机
4. virsh list --all : 查看所有的虚机
5. virsh console 虚机名 ：连接虚机
6. Ctrl +]  退出虚机
7. define xx.xml  声明虚拟机
8. virsh start/stop/reboot 虚机名 ：开启/关闭/重启虚机
9. virsh suspend/resume 虚机名：挂起/恢复虚机

10.virsh autostart 虚机名 ：子机随母机启动而启动

11. virsh destroy 虚机名 ：删除虚机（在列表中删除）

 virsh undefine 虚机名：解除标记

执行上面两步才算彻底删除虚机

命令较多，此处就不一一列出，可help进行查看！