news 2026/9/29 15:14:17

信创虚拟化与云平台实战:从KVM选型到OpenStack对接及性能调优

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张小明

前端开发工程师

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信创虚拟化与云平台实战:从KVM选型到OpenStack对接及性能调优

简介:这份54页PPT资料聚焦信创虚拟化及云平台解决方案,面向信创项目规划人员、云平台架构师及国产化替代方案设计者,帮助解决芯片性能弱、应用迁移难、软硬件生态不成熟等落地痛点。内容围绕信创建设挑战与解决思路、信创云整体方案、虚拟化产品介绍及成果展示展开,涵盖龙芯、飞腾、鲲鹏、海光、兆芯、申威等多技术路线选型分析,并给出分级分阶段建设路径与对标VMware vSphere的功能验证要点。资源包内含1个pptx文件,整体约4.5MB,以图文并茂的演示文稿形式呈现,便于直接用于方案汇报与内部培训。目前已有65人学习关注。读者可从中获取信创云分层解耦架构、多云融合与混合云替代VMware场景的完整思路,以及迁移工具、性能压测、高可用机制等实操参考,适合需要快速搭建信创虚拟化方案框架的技术人员。

1. 信创虚拟化及云平台解决方案:从54页PPT到可落地的技术路线

信创虚拟化及云平台解决方案,本质上是在国产软硬件底座上,把服务器虚拟化、资源池化、云管平台这三件事串成一条能交付的链路。很多团队第一次接触这个方向,是被一纸适配清单或一个项目需求推着走的——客户要求跑在国产CPU和国产OS上,还要能统一纳管、按需分配、安全合规。这时候你会发现,VMware那套经验不能直接平移,x86时代的调优直觉也经常失灵。这篇内容面向的是正在做信创适配的运维工程师、云平台架构师,以及需要把方案从PPT落到机房的技术负责人。我会按“先搞清楚要做什么、再拆怎么搭、最后说坑在哪”的顺序,把服务器虚拟化、信创适配及安全管理、云平台搭建这几块讲透,让你看完能判断自己的环境该选哪条路、第一步命令敲什么。

2. 信创虚拟化底座选型:KVM、Xen还是国产商业方案

2.1 先分清服务器虚拟化技术的三条路线

信创环境下的服务器虚拟化技术,目前主流就三条路:基于Linux内核虚拟化的KVM、传统的Xen、以及华为、深信服这类厂商的商业虚拟化平台。KVM的优势是内核主线支持,麒麟、统信这些国产OS都自带,社区生态最厚,出问题能查到的资料最多。Xen在信创早期项目里出现过,但现在新项目基本不再选它,原因是驱动模型复杂、和国产CPU的适配进度慢。商业方案胜在管理界面完整、有原厂支持,但绑定深、授权成本高,适合预算充足且运维人力薄弱的场景。

我一般会先问三个问题:CPU是鲲鹏、飞腾还是海光?OS是麒麟V10还是统信UOS?有没有等保或分级保护要求?这三个答案基本决定了你能不能直接用开源KVM,还是必须上商业平台。比如飞腾+麒麟的组合,KVM支持已经很成熟,自己搭完全可行;但如果客户要求带集群HA和动态迁移的图形化管理,商业方案会省很多事。

2.2 用virsh在麒麟V10上跑通第一台虚拟机

选型定了之后,最小验证步骤就是在一台信创服务器上把KVM跑起来。下面这套命令是我在麒麟V10 SP2上反复用过的,前提是CPU支持硬件虚拟化且BIOS里已开启。

# 检查CPU虚拟化支持,输出vmx或svm才算OK grep -Eoc '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo # 安装KVM及管理工具,麒麟V10的源里包名和CentOS略有差异 sudo yum install -y qemu-kvm libvirt virt-install virt-manager # 启动libvirtd并设为开机自启 sudo systemctl enable --now libvirtd # 确认libvirtd状态,active(running)才算正常 sudo systemctl status libvirtd # 查看虚拟化能力,重点看Domain type和CPU model virsh capabilities | head -40

逻辑说明:第一步的grep是判断硬件底子,如果输出0,后面所有操作都不用做了,先回BIOS开虚拟化。第二步装的是KVM核心组件,virt-install用来建虚拟机,virt-manager是图形界面,服务器上可以不装。第三步启动libvirtd这个守护进程,所有virsh命令都依赖它。第四步的capabilities输出里,Domain type显示kvm说明KVM模块加载成功,如果显示qemu说明退回了纯软件模拟,性能会差一个数量级。

参数说明:yum源要确认已经配置了麒麟的官方源或内网镜像源,否则包名对不上。如果是在飞腾平台上,qemu-kvm的包名可能是qemu-kvm-ev,具体用yum search qemu查一下。virsh capabilities的输出很长,重点看<domain type='kvm'>这一行。

2.3 创建虚拟机的完整参数模板

跑通环境后,建虚拟机是下一步。下面这个virt-install命令是我常用的模板,参数都做了注释。

virt-install \ --name test-vm-01 \ --memory 4096 \ --vcpus 2 \ --cpu host-passthrough \ --disk path=/var/lib/libvirt/images/test-vm-01.qcow2,size=40,format=qcow2 \ --network network=default,model=virtio \ --os-variant ubuntu20.04 \ --cdrom /iso/Kylin-Server-V10.iso \ --graphics vnc,listen=0.0.0.0 \ --noautoconsole

逻辑说明:--cpu host-passthrough是关键,它让虚拟机直接继承宿主机CPU特性,在信创平台上能避免很多指令集兼容问题。--disk指定qcow2格式,支持快照和精简置备。--network用virtio模型,性能比e1000好很多。--os-variant如果装的是麒麟,可以先用ubuntu20.04代替,装完再调。

参数说明:内存和vCPU按实际需求给,但注意信创CPU的单核性能普遍弱于同代x86,vCPU数量可以适当多给。磁盘size单位是GB,qcow2文件初始不会占满40G。VNC监听0.0.0.0方便远程连接,生产环境建议改成127.0.0.1走SSH隧道。

3. 信创适配及安全管理:从驱动注入到等保合规

3.1 国产OS镜像的驱动注入与适配清单核对

信创适配最容易被低估的环节是驱动。x86时代装系统基本不用管驱动,但鲲鹏、飞腾平台上,网卡、存储控制器、GPU的驱动经常需要手动注入。常见做法是在ISO里通过kickstart脚本预置驱动rpm包,或者在安装时用linux dd参数加载驱动镜像。

适配清单核对是另一个必做项。信创产品目录里列出的CPU、OS、数据库、中间件组合,是经过验证的,但实际项目里经常遇到清单外的组合。我的经验是:清单内的组合直接照做,清单外的组合先做最小验证——装OS、起网络、跑一个基准测试,三步都过再往下走。

# 查看当前内核加载了哪些驱动模块 lsmod | grep -E 'virtio|nic|scsi' # 检查网卡驱动版本,信创平台常见的是hinic和hns3 ethtool -i eth0 # 查看OS版本和内核版本,适配清单核对时要用 cat /etc/os-release uname -r

逻辑说明:lsmod看的是当前加载的模块,如果virtio_net没加载,虚拟机网络就不通。ethtool -i看驱动名和版本,和适配清单里的版本号对比。os-release和uname是记录环境基线,出问题时第一时间要提供这些信息。

3.2 等保要求下的虚拟化安全配置

信创项目基本都绕不开等保。虚拟化层面的等保要求主要集中在访问控制、审计、资源隔离三块。访问控制方面,libvirtd的socket权限要收紧,不要用root直接跑所有虚拟机。审计方面,virsh的每个操作都要有日志,默认在/var/log/libvirt/libvirtd.log。资源隔离方面,cgroup要启用,防止一台虚拟机耗尽宿主机资源。

# 查看libvirtd日志配置 grep -E 'log_level|log_outputs' /etc/libvirt/libvirtd.conf # 启用cgroup资源限制,编辑虚拟机XML virsh edit test-vm-01 # 在<domain>内添加以下片段
<cputune> <shares>1024</shares> <period>100000</period> <quota>50000</quota> </cputune> <memtune> <hard_limit>4194304</hard_limit> </memtune>

逻辑说明:cputune里的quota/period比值决定了CPU时间上限,50000/100000就是限制到50%的单核。memtune的hard_limit单位是KB,4194304就是4GB。这些限制在等保测评时是加分项,能证明你有资源隔离手段。

参数说明:shares是相对权重,不是绝对值,多台虚拟机竞争时按比例分配。period和quota的搭配要算一下,quota不能大于period,否则没意义。hard_limit设太小会导致虚拟机启动失败,建议比分配内存多留512MB。

3.3 云管平台对接:从libvirt到OpenStack的最小路径

如果项目要求统一纳管,下一步就是把KVM节点接入云管平台。OpenStack是最常见的开源选择,信创环境下用OpenStack的Train或Wallaby版本比较多。对接的核心是nova-compute服务,它通过libvirt驱动管理虚拟机。

# 安装nova-compute和neutron相关包 sudo yum install -y openstack-nova-compute openstack-neutron-linuxbridge # 配置nova.conf指向控制节点 # 编辑/etc/nova/nova.conf,关键项如下
[DEFAULT] transport_url = rabbit://openstack:password@controller my_ip = 192.168.1.100 [vnc] enabled = true server_listen = 0.0.0.0 server_proxyclient_address = 192.168.1.100 [libvirt] virt_type = kvm cpu_mode = host-passthrough

逻辑说明:transport_url是消息队列地址,nova-compute通过它和控制节点通信。my_ip是本机管理IP。vnc段配置控制台访问。libvirt段的virt_type必须是kvm,cpu_mode用host-passthrough保证CPU特性透传。

参数说明:rabbit的密码要和控制节点一致。server_proxyclient_address填本机IP。如果控制节点和计算节点时间不同步,nova-compute会注册失败,先确认ntp或chronyd正常。

4. 云平台搭建避坑:从部署翻车到性能调优

4.1 坑一:虚拟机启动报“unsupported configuration: CPU mode”

现象:virsh start虚拟机时提示CPU模式不支持,或者虚拟机启动后CPU型号显示为qemu64。

原因:libvirt默认的CPU模式是custom,在信创平台上可能无法正确识别CPU特性。另外,如果BIOS里没开虚拟化,KVM模块加载不了,也会报类似错误。

解决:把虚拟机XML里的<cpu mode='custom'>改成<cpu mode='host-passthrough'>,然后virsh define重新定义。如果是BIOS问题,重启进BIOS开VT-x或AMD-V。飞腾平台上还要确认固件版本,老固件对KVM支持不完整。

4.2 坑二:OpenStack计算节点注册失败,日志报“AMQP server unreachable”

现象:nova-compute服务启动后反复重启,日志里刷AMQP连接失败。

原因:消息队列的地址、端口、用户名密码不对,或者防火墙挡了5672端口。信创环境里还可能是SELinux策略拦截。

解决:先用telnet controller 5672测连通性,不通就查防火墙和SELinux。setenforce 0临时关闭SELinux验证,如果通了就去配策略。密码里有特殊字符的话,在nova.conf里要用URL编码。

4.3 坑三:虚拟机网络不通,vnet接口没流量

现象:虚拟机起来了,但ping不通网关,宿主机上tcpdump -i vnet0看不到包。

原因:网桥配置错误,或者虚拟机的网卡模型和驱动不匹配。信创平台上常见的是用了e1000模型但OS里没驱动。

解决:确认虚拟机XML里网卡model是virtio,OS里lsmod | grep virtio_net有输出。网桥用brctl show看vnet0有没有挂到正确的桥上。如果是OpenStack环境,检查neutron的linuxbridge agent状态。

4.4 坑四:迁移虚拟机时提示“host not compatible”

现象:动态迁移时源和目的宿主机CPU不兼容,迁移失败。

原因:两台服务器的CPU型号不同,或者libvirt的CPU基线配置不一致。

解决:在集群层面统一CPU基线,用virsh cpu-baseline生成一个公共基线文件,所有虚拟机按这个基线配置。如果CPU型号差异太大,只能做冷迁移。

4.5 坑五:磁盘IO性能只有物理机的三分之一

现象:虚拟机里跑fio,IOPS只有物理机的30%左右。

原因:磁盘缓存模式用了writethrough,或者qcow2文件没预分配。

解决:虚拟机XML里disk的cache模式改成none或writeback,io模式改成native。qcow2用qemu-img convert -O qcow2 -o preallocation=metadata做预分配。如果还不行,考虑用raw格式或直通物理盘。

5. 信创云平台的验证与调优:几个能落地的技巧

5.1 用virsh domstats做性能基线采集

平台搭完之后,怎么证明它稳定?我习惯用virsh domstats定期采集指标,比装一堆监控agent轻量。

# 采集单台虚拟机的CPU、内存、磁盘、网络统计 virsh domstats test-vm-01 --cpu-total --balloon --block --interface # 批量采集所有虚拟机,输出到文件 for vm in $(virsh list --name); do virsh domstats $vm --cpu-total --balloon >> /var/log/vm-stats.log done

逻辑说明:domstats的输出是键值对,cpu-total给的是累计CPU时间,两次采样做差除以时间就是使用率。balloon看内存实际使用和上限。block和interface给磁盘和网络的累计字节数。

参数说明:--cpu-total是总CPU时间,如果要分核看用--vcpu。批量采集时注意间隔,太频繁会影响性能,我一般5分钟一次。

5.2 信创CPU的NUMA绑定技巧

鲲鹏和飞腾都是NUMA架构,虚拟机不绑核的话跨NUMA访问内存延迟很高。绑定方法是在XML里加numatune和vcpupin。

<numatune> <memory mode='strict' nodeset='0'/> </numatune> <cputune> <vcpupin vcpu='0' cpuset='0-1'/> <vcpupin vcpu='1' cpuset='2-3'/> </cputune>

逻辑说明:numatune的memory mode用strict,强制内存从node 0分配。vcpupin把vCPU绑到物理核上,减少调度开销。cpuset的编号用lscpu -e查。

参数说明:nodeset和cpuset要对应同一个NUMA节点,否则跨节点访问更慢。绑核后虚拟机的vCPU数不能超过物理核数,超了会争抢。

5.3 一个验证适配是否成功的检查清单

最后给一个我常用的检查清单,按顺序过一遍,基本能判断信创虚拟化环境是否可用。

检查项命令通过标准
CPU虚拟化支持grep -Eoc '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo输出大于0
KVM模块加载lsmod | grep kvm有kvm和kvm_intel/kvm_amd
libvirtd状态systemctl is-active libvirtdactive
虚拟机创建virsh list --all能看到虚拟机
网络连通虚拟机内ping网关通
磁盘IOfio随机读写IOPS不低于物理机50%
迁移virsh migrate --live成功且业务不中断

这张表我每次交付前都会跑一遍,有一次在飞腾平台上卡在磁盘IO那项,查了半天发现是qcow2没预分配,加上preallocation=metadata后IOPS从800涨到2400。信创环境里很多性能问题不是硬件不行,是配置没到位。希望这些经验能帮你在自己的项目里少走几步弯路。

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