KVM Forum是由Linux基金會組織的高端技術(shù)論壇會議，主要為社區(qū)各個維護(hù)者，開發(fā)人員，和用戶提供一個討論Linux虛擬化技術(shù)發(fā)展趨勢以及挑戰(zhàn)的交流場所。參會人員都集中在KVM虛擬化相關(guān)領(lǐng)域，是KVM社區(qū)最為重要和權(quán)威的大會。

概述

2018年度的KVM Forum于10月24-26日在英國愛丁堡召開。本次會議吸引了眾多技術(shù)專家參與會議。同時，參會公司聚集了各家云廠商以及Red Hat、Intel、IBM、AMD等系統(tǒng)和硬件廠商。

先來看看KVM Forum的超高人氣。

第一天的keynote被圍得水泄不通。

滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)木筒蛥^(qū)

本屆大會總共有51個主題演講，覆蓋虛擬化各個領(lǐng)域，比如：熱遷移、嵌套虛擬化、ARM虛擬化、設(shè)備直通、輕量虛擬化、安全及性能優(yōu)化等方面。

熱門議題

從議題數(shù)量和現(xiàn)場效果來看，以下三個領(lǐng)域比較受到關(guān)注：

嵌套虛擬化

虛擬化性能優(yōu)化

熱遷移

嵌套虛擬化?
簡單來說，嵌套虛擬化就是解決如何在虛擬機(jī)里嵌套運(yùn)行虛擬機(jī)的問題。作為近期新起的熱門話題，嵌套虛擬化相關(guān)演講在本次KVM Forum上多達(dá)4個。

會議介紹了半虛擬化（para-virtualization）VMCS，半虛擬化MSR-bitmap和時鐘優(yōu)化方面的技術(shù)，可以提升嵌套時vCPU之間的切換性能，幫助KVM更好地運(yùn)行在虛擬機(jī)里。

另外，會議還涉及了嵌套虛擬化的中斷虛擬化性能優(yōu)化，以及嵌套虛擬化對PowerPC處理器的支持。

可以看到，嵌套虛擬化技術(shù)在商用中初步取得了一定的成果，但在安全性上帶來的挑戰(zhàn)仍然是大家提問的熱點(diǎn)。

虛擬化性能優(yōu)化
事實(shí)上，虛擬化的性能優(yōu)化在近幾年的KVM Forum中都比較受關(guān)注。在去年的大會上，阿里云高級技術(shù)專家張揚(yáng)就對消息傳遞類業(yè)務(wù)在KVM上的性能比較差的問題，虛擬時鐘開銷的問題，以及消息中間件在KVM看到的性能下降等問題提出過有效的解決方案。

此次，相關(guān)的演講涵蓋了vCPU優(yōu)化，內(nèi)存優(yōu)化，和I/O優(yōu)化。vCPU優(yōu)化包含了半虛擬化（para-virtualization）方面的優(yōu)化，如PV TLB shootdown，PV IPI性能優(yōu)化；內(nèi)存優(yōu)化涉及了virtio-mem引入半虛擬化接口，支持內(nèi)存熱插拔等等；I/O優(yōu)化介紹了vHost Virtio-net 網(wǎng)絡(luò)接收隊列的零頁拷貝（zero copy）。

熱遷移
彈性調(diào)度和動態(tài)伸縮是云技術(shù)的核心特性。然而，它們都非常依賴底層熱遷移的技術(shù)性能完善。同時，通過熱遷移還可以很大程度降低物理故障對客戶的影響。在本屆大會上，熱遷移相關(guān)的演講全部人氣高漲。

在過去的一年，阿里云虛擬化團(tuán)隊對熱遷移領(lǐng)域大量投入，獲得了大量寶貴的經(jīng)驗。本次參會的3個議題也全都關(guān)于熱遷移。在此，我們?yōu)榇蠹艺归_詳細(xì)介紹。

阿里云在KVM Forum 2018

今年的KVM Forum，熱遷移的相關(guān)主題演講一共有五個，阿里云占了其中之三。

《Cloudatlas: Ways to Make Live Migration Easy and Expectable》?
演講者：阿里云高級技術(shù)專家 張超；阿里云技術(shù)專家 謝峰

阿里云高級技術(shù)專家 張超

阿里云技術(shù)專家 謝峰

如何平衡熱遷移資源占用與性能開銷，同時最小化熱遷移對客戶的業(yè)務(wù)影響，是所有公有云廠商都面臨的挑戰(zhàn)。阿里云創(chuàng)新性地利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來預(yù)測熱遷移的代價以及虛擬機(jī)的負(fù)載，從而確定一個合理的熱遷移的時機(jī)和策略，最終提升遷移成功率以及降低熱遷移對用戶的影響。

阿里云虛擬化團(tuán)隊設(shè)計了一個完備的系統(tǒng)來執(zhí)行熱遷移任務(wù)的執(zhí)行。在演講中，提到了機(jī)器學(xué)習(xí)算法部分，阿里云使用FFT來判斷是否是周期性負(fù)載VM，并對周期性負(fù)載VM算出周期然后進(jìn)行預(yù)測，對于沒有明顯周期性負(fù)載的VM，團(tuán)隊采用ARIMA和LSTM兩個時間序列模型來做回歸預(yù)測，通過以上三種算法的結(jié)合可以快速并準(zhǔn)確地預(yù)測出95%以上VM在未來24小時的負(fù)載趨勢，從而找到一個最優(yōu)的遷移時間。

本次演講涉及了大量的算法研究，現(xiàn)場聽眾對使用案例、方案原理、預(yù)測效果等非常細(xì)節(jié)的實(shí)現(xiàn)問題進(jìn)行了進(jìn)一步的提問。有一位行業(yè)專家現(xiàn)場說：這是真正在解決公有云廠商關(guān)心的問題。

《A Perfect Solution for Live Migration with Pass-through Devices》
演講者：阿里云技術(shù)專家 徐權(quán)

該演講直擊了現(xiàn)有直通設(shè)備熱遷移的問題：即如何傳輸設(shè)備DMA的內(nèi)存和如何保存和恢復(fù)設(shè)備的狀態(tài)。

阿里云技術(shù)專家 徐權(quán)

演講深入分析了現(xiàn)有的一些方法和存在的問題。比如Intel在82599網(wǎng)卡上，在虛擬機(jī)內(nèi)部設(shè)備驅(qū)動引入self emulation layer，模擬設(shè)備DMA寫操作，和恢復(fù)保存設(shè)備狀態(tài)。但由于特定的設(shè)備驅(qū)動才能工作，而且設(shè)備本身設(shè)計的缺陷（寄存器只讀，在恢復(fù)中無法100%恢復(fù)），并不能很好地解決問題。而如果從新的硬件和設(shè)備驅(qū)動的角度切入，在成本投入上是巨大的，而且增加了軟件的維護(hù)成本。

阿里云擴(kuò)展了virtio硬件的功能，如感知虛擬機(jī)熱遷移，提供設(shè)備bitmap記錄設(shè)備DMA訪問內(nèi)存，以及設(shè)備所有的寄存器能夠動態(tài)地保存和恢復(fù)，同時修改現(xiàn)有的熱遷移和VFIO軟件框架。這樣能最大限度地利用現(xiàn)有設(shè)備驅(qū)動，很好地支持Windows和Linux虛擬機(jī)，并不需要單獨(dú)維護(hù)各個版本的設(shè)備驅(qū)動，大大降低了成本。

演講結(jié)束后，現(xiàn)場有十幾位專家的技術(shù)提問。會后徐權(quán)還和Linux 社區(qū)VFIO maintainer Alex Wiliamson多次討論如何改進(jìn)現(xiàn)有的VFIO來支持直通設(shè)備熱遷移的通用框架。

《Live Migration Support for GPU with SRIOV: Challenges and Solution》
阿里云與AMD聯(lián)合演講，阿里云演講者：阿里云高級技術(shù)專家 鄭曉

GPU的熱遷移支持是業(yè)界的難點(diǎn)。首先，GPU硬件的調(diào)度與上下文切換是以millisecond 為單位的，是CPU的好幾個數(shù)量級，由此會引發(fā)GPU任務(wù)的搶占問題。再者，GPU在云計算領(lǐng)域的拓展是最近幾年出現(xiàn)的熱點(diǎn)，而GPU硬件本身對于虛擬化熱遷移的支持尚未完善，比如GPU對local memory的dirty track，對non local memory的dirty track的硬件支持等。這些都為GPU的熱遷移帶來很多挑戰(zhàn)。

阿里云高級技術(shù)專家 鄭曉

演講中提到了GPU 任務(wù)在遷移途中的時效性，搶占問題，比如GPU硬件本身在尚未支持framebuffer dirty track的時候，如何通過hypervisor的措施，通過系統(tǒng)軟件的方法來彌補(bǔ)，以及GPU本身上下文的切換需要處理的細(xì)節(jié)等等。

所有上面提到的問題在阿里云與AMD聯(lián)合開發(fā)的第一天就開始考慮與設(shè)計。其中有眾多獨(dú)有的創(chuàng)新點(diǎn)。例如，在某些型號GPU硬件不支持dirty track的時候，通過軟件的方式來跟蹤GPU的Framebuffer dirty page；在Service downtime等關(guān)鍵性能指標(biāo)不符合預(yù)期的時候，如何把數(shù)據(jù)從6秒優(yōu)化到了0.35秒左右；功能方面，從單機(jī)遷移完善到多機(jī)多卡遷移；在穩(wěn)定性方面，從一開始的做一次就宕機(jī)，到后續(xù)連續(xù)上千次的壓力測試……

此外，演講還加入了現(xiàn)場的Live Demo，從使用體驗上面來說，已經(jīng)可以做到GPU渲染任務(wù)的流暢遷移。

該演講得到了高度關(guān)注。會后，部分頂級硬件廠商還與演講者詳細(xì)討論了更多的熱遷移細(xì)節(jié)和性能指標(biāo)。

小結(jié)

參加完本次KVM Forum，我們深刻感覺到，如何解決實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中遇見的現(xiàn)實(shí)問題，正受到業(yè)界越來越多的重視。

通過參會，促進(jìn)了我們和虛擬化業(yè)界的交流，也讓團(tuán)隊獲取了大量信息和寶貴經(jīng)驗，這些都可以幫助我們更好地提升，并且不斷打磨提升彈性計算產(chǎn)品的底層能力。

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原文鏈接
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一文带你领略虚拟化领域顶级技术会议KVM Forum 2018的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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