KVM总结-KVM性能优化之磁盘IO优化

前面讲了KVM CPU(http://blog.csdn.net/dylloveyou/article/details/71169463)、内存(http://blog.csdn.net/dylloveyou/article/details/71338378)的优化，下面接着第三块的内容，KVM磁盘性能方面的调优。磁盘IO我们可以从以下四个方面去着手优化：

1. 磁盘类型选择
2. 缓存模式选择
3. AIO 异步读写方式选择
4. 磁盘IO调度器选择

磁盘类型选择

磁盘方面，建议是用Virtio模式，在CentOS7.1 中，磁盘的类型有IDE 、SATA 以及virtio 三种。磁盘这块也有完全虚拟化和半虚拟化之分。virtio它就是半虚拟化的，最初是由澳大利亚的一个天才级程序员Rusty Russell编写，是一个在hypervisor之上的抽象API接口，它让客户机知道自己运行在虚拟化环境中，从而与hypervisor一起根据 virtio 标准协作，因此，virtio能让客户机中达到更好的性能（特别是I/O性能）。

关于使用virtio的测试数据，如下图所示，virtio模式的读写能力远高于IDE的：

图上淡紫色的数据条是virtio的数据，红色的是IDE的，性能几乎是相差很大。

所以大家在选择磁盘模式的时候，注意选择virtio模式，特别是在云环境里，你制作的虚拟机模版，最好选择virtio模式。

缓存模式选择

目前KVM这块支持5种磁盘缓存模式，writethrough、writeback、none、directsync或者unsafe。一般用到的就是前面3种，后面两种几乎不会使用。

• writethrough：（直写模式）数据直接写入磁盘里，不使用缓存；在数据更新时，同时写入缓存Cache和后端存储。此模式的优点是操作简单；缺点是因为数据修改需要同时写入存储，数据写入速度较慢。
• writeback：（回写模式）在数据更新时只写入缓存Cache。只在数据被替换出缓存时，被修改的缓存数据才会被写到后端存储。此模式的优点是数据写入速度快，因为不需要写存储；缺点是一旦更新后的数据未被写入存储时出现系统掉电的情况，数据将无法找回。
• none：这种模式作用在Guest OS Pagecache和Physical Disk
  Cache中，相当于虚拟机能直接访问宿主机的磁盘，性能不错！

从图中可以看到，writeback采用了guest和host两层的page cache，也就是说同一个文件会存在两份cache，这是没有必要的，none和writethrough都会绕过host层的page cache。

低于QEMU-KVM 1.2 的版本kvm默认的cache方式是writethrouh，这种方式是最安全的，不会造成数据的不一致性，但是性能也是最差的。

总的来说，这三种模式，从安全和性能两角度分析，效果如下：
性能上： writeback > none > writethrough
安全上 ：writeback < none < writethrough
关于这三种模式的测试结果，如下图所示：

其中淡紫色的是 none模式，我们发现它的性能数据几乎很平均，所以选择它是最合适的方式，既安全稳定性能又不错。设置的方法也很简单，直接在XML里定义：

<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/> 

加上cache='none'即可

综合数据的安全性和性能，建议选择none模式，注意CentOS下默认是none。

AIO 异步读写方式选择

aio 这块分为两种，一种是native方式，还有一种是thread方式。

Linux系统上异步IO常见的有两种实现，一种是kernel native AIO，另外一种是threaded aio: user space AIO emulated by posix thread workers。

Kernel native AIO : Kernel的原生态异步IO实现。

Threaded aio : linux用户空间异步IO的实现，其实它不是真正的异步IO，是通过启动一定数量的 blocking IO线程来模拟异步IO。这种实现有不少缺点，毕竟有不少线程开销，还在改进中。

因此，我们KVM里选择AIO这块选择Kernel的原生态的native更好。
开启方式是：

<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none' aio='native'/>

磁盘IO调度器选择

目前Linux 磁盘IO调度主要有3种，NOOP ，Deadline ，CFQ 。

Deadline I/O scheduler ：用过期时间来排序io操作顺序，保证先出现的io请求有最短的延迟时间，相对于写操作，给读操作更优先的级别，是比较好的一个调度模式。特别适合于读取较多的环境(比如数据库,Oracle 10G 之类)。

NOOP (elevator=noop)： 这个调度模式会把所有的数据请求直接合并到一个简单的队列里。在有些SAN 环境下，这个选择可能是最好选择。适用于随机存取设备, 不适合有机械结构的存储器。因为没有优化顺序，会增加额外的寻道时间。属于最简单的一个调度模式，无视io操作优先级和复杂性，执行完一个再执行一个，如果读写操作繁多的话，就会造成效率降低。

CFQ I/O scheduler：完全公平队列，是anticipatory模式的替代品，没有过多的做预测性调度，而是根据给定的进程io优先级，直接来分配操作的顺序。这个模式在linux上表现良好，但也许并不是最适合android的io调度模式，太强调均衡，而降低了连续读写数据的性能。适用于有大量进程的多用户系统。

Linux默认是deadline，我们可以通过命令 cat /sys/block/sd*/queue/scheduler 查看：

如果要更改模式，我们就用：
格式：echo {SCHEDULER-NAME} > /sys/block/{DEVICE-NAME}/queue/scheduler
例：echo cfq > /sys/block/sda/queue/scheduler 改成cfq模式

这三种调度方式，得具体看你的虚拟机跑的应用去选择，一般的是选择CFQ模式。

转载自云技术实践微信公众号，作者宝哥。