ゼロからはじめるKVM超入門
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イベント名：設立3周年記念チャリティーセミナー 講師：日本仮想化技術 宮原 日時：2010/2/6 アジェンダ： • KVMの概要 • KVM仮想マシン作成のコツ • KVMベンチマークテスト 概要： リリース直後に異例の速さでカーネルに取り込まれたKVMですが、VMwareやXenに比べて、まだまだ活用術や情報が少ないのが現状です。本セッションでは、KVMの仕組み、活用方法、性能評価の結果について解説いたします。
ゼロからはじめるKVM超入門
- 1. 1 ゼロからはじめるKVM超入門 2010年2月6日 日本仮想化技術株式会社 技術部 大内 明 自己紹介 • 大内 明(おおうち あきら) – あっきぃ／id:Akkiesoft • まもなく技術部員4年目 • メールマガジン・ブログ等、広報系も担当 – ノベルティの企画も私 • 初めて仮想化は2003年(中学3年生)頃に 触ったBochsエミュレータ – たぶんQEMUがメジャーになる前 2
- 2. 2 アジェンダ • KVMの概要 • KVM仮想マシン作成のコツ • KVMベンチマークテスト 3 KVMの概要
- 3. 3 KVMとは • Kernel based Virtual Machine • Qumranet社が開発→Red Hat社が会社ご と買収 • 開発から半年でLinuxカーネルに組み込ま れ話題に • 最新のリリースは88(2009年7月) – 最近はqemu-kvmのリリースが活発 6 仕組み • KVMのハイパーバイザがLinuxカーネル モジュールとして搭載されている – /dev/kvmとして存在 • QEMUが/dev/kvmにアクションを送って、 仮想マシン作成などの操作をしている – KVM用のQEMU(qemu-kvm) • エミュレーション全般はQEMUが行ってい る 7
- 4. 4 アプリ アプリ OS アプリ アプリ 他の仮想化ソフトとの違い ハードウェア Dom0 (OS) アプリ DomU (OS) ハードウェア QEMU Linux ~ ハードウェア アプリ OS Virtual Box 一般的なホスト型 (例:VirtualBox) KVM Xen KVM 8 Xenハイパーバイザ OS Virtio • 汎用的な準仮想ドライバの規格 – 完全仮想化マシンを部分的に性能向上させる • KVMでもサポート – 主にストレージ、ネットワーク – Windowsも準仮想レベルで利用可能に • 参考: 他にサポートされている仮想化ソフト – VirtualBox(ネットワークのみ) 9
- 5. 5 KVMを利用するメリット • Linuxだけで完結 – Xen+Linuxのバージョン、VMware+Linuxの バージョンといったことを気にする必要がない • Linuxのドライバがそのまま利用可能 – VMwareの独自ハイパーバイザのように、ドラ イバの種類不足によるハードウェア選択の制 限がほぼない 10 KVMのデメリット • CPUの仮想化支援機能が必須 – Intel-VT/AMD-V/VIA VTがないCPUでは 利用不可 – (例)数世代前(2006 2007年前後)のサーバ – (例)ノートPC 11
- 6. 6 KVM仮想マシン作成のコツ KVMホストOSの選択 • 最近のLinuxであればおおよそ利用可能 – Fedora 12 – CentOS 5.4 – Ubuntu • 今回はFedora 12を使用 13
- 7. 7 Fedora 12のインストール • インストールウィザードのパッケージ選択 で「仮想化」を選択するだけでKVM環境が そろう 14 仮想マシンの作成 • Xenと同様、Virtual Machine Managerで仮 想マシンの作成・管理が可能 – 最近はライブマイグレーション・クローン作成も • インストール時に気を付けるべき点 – ネットワークの物理ブリッジがデフォルトでは 設定されていない – Virtioはデフォルトで設定されない場合がある ので、必要に応じて手動で変更する • ここでは、上記2点について解説 15
- 8. 8 ネットワーク物理ブリッジを作成 • デフォルトのネットワーク設定はNATのみ – CentOS 5.4のKVM環境でも同様 • ブリッジ設定は手動で行う必要がある • 手順 1. NetworkManagerを無効にしてifupに切替 2. ifcfg-eth0・ifcfg-br0の2ファイルを編集 3. ネットワークの再起動 16 NetworkManagerの無効化 • NetworkManagerではブリッジ設定が出来 ないため、無効化する • 代わりに、従来のnetworkを有効化する • 手順 1. # service NetworkManager stop 2. # chkconfig NetworkManager off 3. # chkconfig network on 17
- 9. 9 ifcfg-br0 の作成 • ifcfg-eth0をコピーして編集を行う • ※/etc/sysconfig/ntwork-scripts/の中 # DEVICE=eth0 DEVICE=br0 BOOTPROTO=dhcp HWADDR=xx:xx:xx:xx:xx:xx ONBOOT=yes OPTIONS=layer2=1 TYPE=Bridge 18 ifcfg-eth0 の編集 DEVICE=eth0 #BOOTPROTO=dhcp BOOTPROTO=none HWADDR=xx:xx:xx:xx:xx:xx ONBOOT=yes OPTIONS=layer2=1 BRIDGE=br0 • すべて完了したら /etc/init.d/network start を実行 • ifconfigコマンドでbr0が存在するかチェック 19
- 10. 10 ブリッジ設定の確認 • Virtual Machine Managerで実際に仮想マ シンを作成して確認 20 Virtioの利用 • Virtioデバイスを利用するには、OSによっ て次の手順を行う必要がある A. Windowsの場合、OSインストール後にデ バイスをVirtioに変更してドライバをインス トール B. Virtio対応OSの場合、Virtual Machine Managerが自動的にVirtioデバイスを設 定する – Fedora 12、CentOS 5.4等の主に最新のLinux 21
- 11. 11 Virtioに変更する方法 1. 仮想マシンの設定ファイルを開く – 設定ファイルは/etc/libvirt/qemu/の中にある 2. ストレージ設定の書き換え 3. ネットワーク設定の書き換え <disk tipe=‘file’ device=‘disk’> (略) <target dev=‘hda’ bus=‘ide’ />→<target dev=‘vda’ bus=‘virtio’ /> </disk> <interface type=‘bridge’> (略) <model type=‘virtio’ /> ←追記 </interface> 22 デバイス設定変更の反映 4. virshコマンドを実行 5. 変更をVirtual Machine Managerで確認す る # virsh define /etc/libvirt/qemu/VM.xml ドメイン VM が /etc/libvirt/qemu/VM.xml から定義されました # 23
- 12. 12 Windowsドライバについて • ストレージドライバのインストールは2種類 A. OSインストール後にドライバをインストール する方法 B. OSインストール時にあらかじめドライバを読 み込ませる方法 • 前者が楽 – 後者の場合、ドライバを読み込ませるための 情報ファイル(txtsetup.oem)の作成などを作 成する必要があるため 24 インストール方法 1. 通常通り、IDE仮想ディスクにOSをインス トール 2. ダミーのVirtioストレージデバイスを仮想 マシンに追加し、ドライバをWindowsにイ ンストール – 追加の操作はVirtual Machine Managerで良い 3. 仮想マシン設定ファイルを書き換えてOS を起動 – ダミーのデバイスは削除して良い 25
- 13. 13 Windowsドライバの入手 • KVMのサイトからダウンロード可能 – http://www.linux-kvm.org/page/ WindowsGuestDrivers/Download_Drivers – 「You can also download the drivers as ISO images ...」のリンク先のISOイメージ版が便利 • ISOイメージをマウントし、適宜ドライバをイ ンストールする – インストーラはないので、個別にインストール を行う 26 最新ドライバを自分で作成する • ソースリポジトリからソースをダウンロード して自分でビルドする事も可能 • WinDDK(無料)が必要 • Windows Server 2008では署名が必要なた め、作成手順はやや多くて面倒 • 説明すると長くなってしまうため、仮想化通 信にて連載(?)予定 – http://blog.virtualtech.jp/ 27
- 14. 14 KVMベンチマークテスト ベンチマークテスト • Virtio不使用・Virtio使用・物理環境の3種 類でネットワーク・ストレージの速度に違い があるか測定 • ベンチマーク環境: HP ProLiant DL380 G5 – Intel Xeon E5355 2.66GHz * 2 – PC2-5300 FB-DIMM 4GB * 2 (8GB) – 36.4GB/10000RPM SAS * 4(RAID 1+0) – ホストOS: Fedora 12 (x86_64) – ゲストOS: Windows Server 2008 29
- 15. 15 測定方法 1. ストレージの速度測定はCrystalDiskMark を用いて測定を実施 2. ネットワーク速度測定は、1GB程度のファ イルをInternet Explorer 8でダウンロードし、 ダウンロード時間及び平均速度で測定 30 ストレージベンチマーク結果 • Virtio使用の環境がVirtio不使用の環境に 比べ、1.5 2倍の性能 • CPU負荷はVirtio使用環境が高め – 高効率で転送されている Virtioドライバ使用 Virtioドライバ未使用 物理環境 31
- 16. 16 • Seq Read/512k Readで物理がVirtio使用環 境に負けているのは、タイマー処理などの 関係と思われる グラフ 32 0 200 400 600 800 Seq Read 512k Read 4k Read Seq Write 512k Write 4k Write Virtio不使用 Virtio使用 物理環境 • DL時間が半減、速度もほぼ倍に • 実行中のCPU使用率はストレージと同様の傾向 ネットワークベンチマーク結果 33 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Virtio未使用 Virtio使用 物理環境 DL時間(秒) 0 5 10 15 20 25 30 35 Virtio未使用 Virtio使用 物理環境 平均DL速度(MB/秒)
- 17. 17 Xen vs KVM • 本来はこれをメインテーマにしたかった • Fedora 12は、Xenは非サポート(に近い) – パッケージは存在するが、以前に比べてハー ドルが高い – 検証環境が(時間の関係もあって)構築でき ず…… 34 CentOS 5.4でXen vs KVM • 以下の環境でpgbenchを実施 – HP ProLiant ML350 G6 – Intel Xeon X5520 – 6GB メモリ – ゲストもCentOS5.4 – PotgreSQL 8.3.8 – pgbench –c 20 –t 1000 • ※OSC2009 Tokyo/Fallで発表したもの 35
- 18. 18 Xen vs KVM pgbench結果 98.8 183.1 101.1 183.6 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 180.0 200.0 HVM Para-Virtual RAW VirtIO Xen KVM RAID1+0 36 本日のまとめ • KVMは構造がシンプル – ホストOSっぽいハイパーバイザ型？ • 仮想マシン操作の使い勝手はXenと同じ • Virtioでデバイスを準仮想化して性能向上 – Xenと性能はほぼ変わらない • XenかKVMでは好みで選んで良いレベル 37