qemu-kvm安裝and配置橋接和SR-IOV

kvm和docker的區別：kvm是全虛擬化，需要模擬各種硬體，docker是容器，共享宿主機的CPU，記憶體，swap等。本文安裝的qemu-kvm屬於kvm虛擬化，其中：kvm負責cpu虛擬化和記憶體虛擬化，QEMU模擬IO裝置（網路卡、磁碟等）。

參考資料：

qemu和docker區別：https://www.cnblogs.com/boyzgw/p/6807986.html

qemu，kvm，qemu-kvm關係：https://www.cnblogs.com/echo1937/p/7138294.html

1. 安裝

ubuntu環境安裝：

sudo apt-get install qemu virt-manager

centos環境安裝：

yum install qemu-kvm qemu-img virt-manager libvirt libvirt-python virt-manager libvirt-client virt-install virt-viewer -y

其中，virt-manager是虛擬機器管理工具，相當於windows環境下的vmware軟體。

2. 新建虛擬機器

下載系統映象（以ubuntu14.04為例）：

wget http://mirrors.163.com/ubuntu-releases/14.04/ubuntu-14.04.6-server-amd64.iso

建立一個虛擬磁碟, -f指定格式, 檔名kvm.qcow2 ,大小為20G

qemu-img create -f qcow2 -o preallocation=metadata ubuntu14_04.qcow2 20G

通過命令列安裝虛擬機器：

virt-install --virt-type=kvm --name=ubuntu14_04 --vcpus=2 --memory=2048 --location=ubuntu-14.04.6-server-amd64.iso --disk path=ubuntu14_04.qcow2,size=20,format=qcow2 --network network=default --graphics none --extra-args='console=ttyS0' --force

引數	含義
--virt-type	虛擬化型別
--name	虛擬機器的名字
--vcpus	CPU個數
--memory	記憶體大小，單位MB
--location	ISO系統映象位置
--disk path	磁碟位置, 大小, 格式等
--network	網路
--graphics	guest顯示設定, 設定為none時，表示從命令列安裝
--extra-args	如果從命令列安裝，需要指定該引數為 'console=ttyS0'

安裝虛擬機器時指定網橋（需要先配置好橋接，方法在下面）：

virt-install --virt-type=kvm --name=ubuntu14_04 --vcpus=2 --memory=2048 --location=ubuntu-14.04.6-server-amd64.iso --disk path=ubuntu14_04.qcow2,size=20,format=qcow2 --network bridge=br0 --graphics none --extra-args='console=ttyS0' --force

安裝虛擬機器時指定PCI裝置（需要先配置好SR-IOV，方法在下面，02:00.1是SR-IOV虛擬出來的網路卡的PCI編號）：

virt-install --virt-type=kvm --name=ubuntu14_04 --vcpus=2 --memory=2048 --location=ubuntu-14.04.6-server-amd64.iso --disk path=ubuntu14_04.qcow2,size=20,format=qcow2 --network network=default --hostdev=02:00.1 --graphics none --extra-args='console=ttyS0' --force

其中，hostdev可以是以下幾種形式：

--hostdev pci_0000_02_00_1

A node device name via libvirt, as shown by virsh nodedev-list

--hostdev 001.003

USB by bus, device (via lsusb).

--hostdev 0x1234:0x5678

USB by vendor, product (via lsusb).

--hostdev 02.00.1

PCI device (via lspci).

如果出現錯誤：

WARNING /home/user/ubuntu14_04.qcow2 may not be accessible by the hypervisor. You will need to grant the 'qemu' user search permissions for the following directories: ['/home/user']

出現這種錯誤是因為qemu使用者沒有許可權訪問當前使用者的家目錄，修改許可權為其他使用者可以訪問當前使用者目錄即可解決：

cd /home
chmod 755 user

drwxr-xr-x. 12 user user 4096 Oct 19 11:43 user

3. 使用虛擬機器

命令	含義
virsh dumpxml name	檢視虛擬機器配置檔案
virsh start name	啟動kvm虛擬機器
virsh shutdown name	正常關機
virsh destroy name	非正常關機，相當於物理機直接拔掉電源
virsh undefine name	徹底刪除，無法找回，如果想找回來，需要備份/etc/libvirt/qemu的xml檔案
virsh define file-name.xml	根據配置檔案定義虛擬機器
virsh suspend name	掛起，終止
virsh resume name	恢復掛起狀態
virsh edit name	編輯虛擬機器配置檔案

配置橋接網路：

virsh iface-bridge --interface eth0 --bridge br0

eth0是設定橋接的物理網路卡名稱，br0是橋接網路卡的名稱。

檢視橋接網路：

brctl show 
virsh iface-list 

刪除橋接網路卡：

virsh iface-unbridge br0

OR 通過修改配置檔案配置橋接網路：

virsh edit ubuntu14_04

修改的內容如下：

    <interface type='network'>              ###這一行修改介面模式為"bridge"
      <mac address='52:54:00:c6:9f:8a'/>
      <source network='default'/>      			###這一行修改源為"bridge='br0'"
      <model type='virtio'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
    </interface>

4. qemu配置SR-IOV使用RDMA網路卡

檢視物理機是否開啟VT：

cat /proc/cpuinfo | grep vmx

如果輸出內容中有 vmx，僅僅說明CPU支援 VT，還需要通過如下命令檢視是否開啟：

lsmod |grep kvm 

如果已經開啟VT，會顯示 kvm_intel 和 kvm，如果沒開啟，需要進BIOS設定。

已經開啟的顯示示例：

在啟動選單的核心CMDLINE中開啟iommu，/boot/grub2/grub.cfg不能直接修改，需通過修改 /etc/default/grub：

vim /etc/default/grub

GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet intel_iommu=on iommu=pt"

然後更新grub配置：

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

更新配置後，重啟。

為RDMA網路卡設定SR-IOV之前，確認已安裝好網路卡驅動。

4.1 在韌體上開啟SR-IOV

1. 執行 mst（以下命令均是在root賬戶執行）

   mst start
   

   Starting MST (Mellanox Software Tools) driver set

   Loading MST PCI module - Success

   Loading MST PCI configuration module - Success

   Create devices

   Unloading MST PCI module (unused) - Success

2. 檢視PCI插槽中的HCA裝置

   mst status
   

   MST modules:

   ------------

   MST PCI module is not loaded

   MST PCI configuration module loaded

   MST devices:

   ------------

   /dev/mst/mt4119_pciconf0 - PCI configuration cycles access.

   ​ domain:bus :dev.fn=0000:02:00.0 addr.reg=88 data.reg=92 cr_bar.gw_offset=-1

   ​ Chip revision is: 00

   /dev/mst/mt4119_pciconf1 - PCI configuration cycles access.

   ​ domain:bus :dev.fn=0000:81:00.0 addr.reg=88 data.reg=92 cr_bar.gw_offset=-1

   ​ Chip revision is: 00

3. 查詢裝置的SRIOV是否開啟、虛擬化數量

   mlxconfig -d /dev/mst/mt4119_pciconf0 q | grep -E "SRIOV_EN|NUM_OF_VFS"
   

   NUM_OF_VFS 0

   SRIOV_EN False(0)

4. 開啟SR-IOOV並設定VFS的數量

   • SRIOV_EN=1; 開啟SRIOV
   • NUM_OF_VFS=4 ; 將VFS數量設定為4

   mlxconfig -d /dev/mst/mt4119_pciconf0 set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=4
   

5. 檢視是否設定成功

   mlxconfig -d /dev/mst/mt4119_pciconf0 q | grep -E "SRIOV_EN|NUM_OF_VFS"
   

   NUM_OF_VFS 4

   SRIOV_EN True(1)

   注意：此時，無法通過lspci看到VFS，只有在MLNX OFED驅動程式上啟用SR-IOV後，你才能看到它們。

4.2 在MLNX_OFED驅動上開啟SR-IOV

1. 找到裝置，本示例中，有兩個裝置處於啟用動態：mlx5_0對應介面 "ib0"，mlx5_1對應介面 "ib1"，我們只配對 "mlx5_0" 配置。

   ibstat
   

   CA 'mlx5_0'

   ​ ......

   ​ Port 1:

   ​ State: Active

   ​ Physical state: LinkUp

   ​ ......

   CA 'mlx5_1'

   ​ ......

   ​ Port 1:

   ​ State: Active

   ​ Physical state: LinkUp

   ​ ......

   ibdev2netdev
   

   mlx5_0 port 1 ==> ib0 (Up)

   mlx5_1 port 1 ==> ib1 (Up)

2. 檢視韌體中配置的VFS數量

   cat /sys/class/net/ib0/device/sriov_totalvfs
   

   4

   注意：這是一個檢視操作，配置VFS數量應使用上面用到的命令：

   mlxconfig -d /dev/mst/mt4119_pciconf0 set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=4
   

3. 檢視當前裝置的VFS數量（三種方式結果一樣）

   cat /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/mlx5_num_vfs
   cat /sys/class/net/ib0/device/sriov_numvfs
   cat /sys/class/net/ib0/device/mlx5_num_vfs
   

   0

   注意：如果命令執行失敗，可能意味著未載入驅動程式。

   注意：mlx5_num_vfs和sriov_numvfs的區別在於，即使作業系統未載入虛擬化模組（未向grub檔案新增intel_iommu=on），mlx5_num_vfs也存在；sriov_numvfs 僅在將intel_iommu=on新增到grub檔案時才適用。因此，如果沒有sriov_numvfs檔案，請檢查是否已將Intel_iommu=on新增到grub檔案中。

   注意：因核心版本不同，可能沒有部分選項。

4. 設定VFS的數量（三種方式，任選其一）

   echo 4 > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/mlx5_num_vfs
   cat /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/mlx5_num_vfs
   

   echo 4 > /sys/class/net/ib0/device/sriov_numvfs
   cat /sys/class/net/ib0/device/sriov_numvfs
   

   echo 4 > /sys/class/net/ib0/device/mlx5_num_vfs
   cat /sys/class/net/ib0/device/mlx5_num_vfs
   

   4

   如出現錯誤資訊：

   echo: write error: Cannot allocate memory

   修改 /etc/default/grub並重新生成/boot/grub2/grub.cfg：

   vim /etc/default/grub
   

   GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet intel_iommu=on iommu=pt pci=realloc"

   grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
   

   更新配置後，重啟。

   注意：

   1.更改VFS的數量是臨時的，伺服器重新啟動後，設定的值會丟失。

   2.寫入sysfs檔案時，適用以下規則：

   • 如果未分配VFS，則VFS的數量可以更改為任何有效值（0-韌體設定步驟中設定的最大VFS）；
   • 如果有分配給虛擬機器的VFS，則無法更改VFS的數量；
   • 如果在未分配VFS的情況下，管理員在PF上解除安裝驅動程式，則驅動程式將解除安裝並禁用SRI-OV；
   • 如果在解除安裝PF驅動程式時分配了VFS，則不會禁用SR-IOV。這意味著VF在VM上可見，但它們將無法執行。這適用於使用pci_stub而非vfio核心的作業系統。
     • VF驅動程式將發現這種情況並關閉其資源；
     • 重新載入PF上的驅動程式後，VF可以執行。 VF的管理員將需要重新啟動驅動程式才能繼續使用VF。

5. 檢視PCI裝置

   lspci -D | grep Mellanox
   

   0000:02:00.0 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT27800 Family [ConnectX-5]

   0000:02:00.1 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   0000:02:00.2 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   0000:02:00.3 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   0000:02:00.4 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   0000:81:00.0 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT27800 Family [ConnectX-5]

   注意：帶 Virtual Function 的四個PCI裝置就是通過SR-IOV虛擬化出來的RDMA網路卡。

   ibdev2netdev -v
   

   0000:02:00.0 mlx5_0 (MT4119 - MCX555A-ECAT) CX555A - ConnectX-5 QSFP28 fw 16.26.4012 port 1 (ACTIVE) ==> ib0 (Up)

   0000:81:00.0 mlx5_1 (MT4119 - MCX555A-ECAT) CX555A - ConnectX-5 QSFP28 fw 16.27.2008 port 1 (ACTIVE) ==> ib1 (Up)

   0000:02:00.1 mlx5_2 (MT4120 - NA) fw 16.26.4012 port 1 (DOWN ) ==> ib2 (Down)

   0000:02:00.2 mlx5_3 (MT4120 - NA) fw 16.26.4012 port 1 (DOWN ) ==> ib3 (Down)

   0000:02:00.3 mlx5_4 (MT4120 - NA) fw 16.26.4012 port 1 (DOWN ) ==> ib4 (Down)

   0000:02:00.4 mlx5_5 (MT4120 - NA) fw 16.26.4012 port 1 (DOWN ) ==> ib5 (Down)

   此時，你可以看到PF上有4個VF：

   PCI 編號	VF 編號
   0000:02:00.1	0
   0000:02:00.2	1
   0000:02:00.3	2
   0000:02:00.4	3

6. 在ip池檢視VFS

   ip link show
   

   ......

   4: ib0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 2044 qdisc mq state UP mode DEFAULT group default qlen 256

   link/infiniband 20:00:0a:12:fe:80:00:00:00:00:00:00:ec:0d:9a:03:00:c0:41:d4 brd 00:ff:ff:ff:ff:12:40:1b:ff:ff:00:00:00:00:00:00:ff:ff:ff:ff

   vf 0 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking off, link-state disable, trust off, query_rss off

   vf 1 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking off, link-state disable, trust off, query_rss off

   vf 2 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking off, link-state disable, trust off, query_rss off

   vf 3 MAC 00:00:00:00:00:00, spoof checking off, link-state disable, trust off, query_rss off

   ......

4.3 為qemu新增SR-IOV虛擬化的網路卡

1. 檢視PCI裝置資訊

   lshw -c network -businfo
   

   Bus info Device Class Description

   ========================================================

   ......

   pci@0000:02:00.1 ib2 network MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   pci@0000:02:00.2 ib3 network MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   pci@0000:02:00.3 ib4 network MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   pci@0000:02:00.4 ib5 network MT27800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

   ......

   這一步看到的資訊，其實在剛才通過 "ibdev2netdev -v" 命令已經得到了。

2. 將裝置從宿主機deattach

   virsh nodedev-detach pci_0000_02_00_1
   

   命令中，pci_0000_02_00_1 是根據上面由SR-IOV虛擬化出來的PCI裝置編號拼接起來的：

   0000:02:00.1 --> pci_0000_02_00_1

   也可以直接通過如下命令檢視：

   virsh nodedev-list --tree | grep pci
   

   ......

   | +- pci_0000_02_00_1

   | +- pci_0000_02_00_2

   ......

   如果該虛擬裝置不再被使用，需要在 virt-manager 中首先將該裝置移除，然後在主機上重新掛載該裝置：

   virsh nodedev-reattach pci_0000_02_00_1
   

3. 配置VF直通

   • 方法1（interface）：在devices段落里加入（該方法未成功）

     virsh edit ubuntu14_04
     

     內容如下：

     <interface type='hostdev' managed='yes'>
       <mac address='52:54:00:ad:ef:8d'/>
       <source>
         <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x02' slot='0x00' function='0x1'/>
       </source>
       <vlan>
         <tag id='4010'/>
       </vlan>
     </interface>
     

     如不需要設定mac和vlan，可以去掉相應標籤。

     其中，address中的引數是根據 "lshw -c network -businfo" 獲得的資訊配置的，例如，我要配置的PCI裝置編號是：

     pci@0000:02:00.1 ib2

     注意對應關係，domain: 0x0000, bus: 0x02, slot: 0x00, function: 0x1.

   • 方法2（hostdev）：在devices段落里加入（本文測試中，該方法有效）

     <hostdev mode='subsystem' type='pci' managed='yes'>
       <source>
         <address domain='0x0000' bus='0x02' slot='0x00' function='0x1'/>
       </source>
     

方法選擇：

方法1：功能多，可以配置mac和vlan；

方法2：mac和vlan需要自己在宿主上敲ip命令設定。

4. 連線虛擬機器，驗證是否有RDMA網路卡

   lspci | grep Mellanox
   

   00:06.0 Infiniband controller: Mellanox Technologies MT28800 Family [ConnectX-5 Virtual Function]

​ 可以看到，在虛擬機器中有RDMA網路卡，接下來就是安裝驅動等操作了。

RDMA配置SR-IOV參考資料：https://community.mellanox.com/s/article/HowTo-Configure-SR-IOV-for-ConnectX-4-ConnectX-5-ConnectX-6-with-KVM-Ethernet