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kvm timer导致exit过多的解决办法

惠伟:linux time和kvm time虚拟化综述​zhuanlan.zhihu.com

概括

timer简单理解就是cpu给硬件定时器写一个超时时间,超时时间到了后,硬件定时器超时后发送中断打断cpu。在虚拟化环境中,硬件定时器不存在,是kvm模拟出来的,guest给硬件定时器写超时时间就会导致guest exit出来,kvm进行模拟,kvm模拟时可以利用软件定时器也可以利用真正的硬件定时器,假如利用了真正的硬件定时器,kvm写完硬件定时器后重新enter guest,硬件定时器超时后发送中断打断cpu,cpu收到中断后从guest中exit出来,处理中断,然后把中断注入guest,模拟虚拟定时器的中断。这样guest就至少有两次exit。

具体问题

看我的一个环境,用kvm_stat看exit统计:

kvm timer导致exit过多的解决办法

主要是external interrupt和msr write

  • external interrupt
kvm timer导致exit过多的解决办法

exit info中有大量800000ec,根据SDM 3c中所说,ec就是vector,十进制是236。

kvm timer导致exit过多的解决办法

这台物理机39号cpu做了隔离,vcpu线程759956绑定到它,大量收到236 vector的中断,这个vector是local timer,这个中断就会导致cpu从non-root exit到root,影响性能。

kvm timer导致exit过多的解决办法

据统计93%的external interrupt是local timer导致的。

kvm timer导致exit过多的解决办法
  • msr write
kvm timer导致exit过多的解决办法

msr write有62.5%是由于写TSCDEADLINE导致的,虚拟机里在配置local timer。

解决办法

  • 腾讯exit-less timer

guest write msr,kvm把timer配置到其它pcpu的local timer上,timer fire interrupt就不会导致本cpu exit,其它pcup用post interrupt注入本cpu,问题就是本vcpu write msr时还需要exit。

https://patchwork.kernel.org/project/kvm/cover/[email protected]/

kvm timer导致exit过多的解决办法

4.18内核没有,需要配置nohz_full隔离vcpu运行的pcpu,upstream已经合入,详见pi_inject_timer。

  • 阿里exit-less timer

详见 kvm forum 《KVM performance tunning》by Yang Zhang

guest和kvm share page,kvm用其它pcpu poll这些page,guest配置timer时不write msr而是写这个share page,这样就不存在write msr exit,由于其它pcpu一直要poll有点浪费cpu。

kvm patch:

https://lore.kernel.org/patchwork/cover/860831/

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qemu patch:

https://www.spinics.net/lists/kvm/msg160295.html

upstream没有合入。

  • 字节跳动exit-less timer

timer passthrough方案,相比阿里方案省了cpu poll,相比腾讯方案少了WRMSR exit,但切换来切换去,太复杂。

详见kvm forum 《Minimizing VMExits in Private Cloud by Aggressive PV IPI and Passthrough Timer》 by Huaqiao & Yibo zhou

kvm timer导致exit过多的解决办法

总结

具体效果怎样得等代码合过来测试后看数据,感谢这些大厂的无私奉献,都是技术大牛,我只是拿来主义,希望有一天自己也能发几个patch出来,但愿这一天早点到来。