qemu numa nodes passthrough

本文探讨如何通过hugetlbfs技术在不同NUMA节点间共享内存资源,详细介绍了内存后端配置、命令行参数以及相关代码实现。这种技术在特定场景下能有效提升内存使用效率。

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 有办法pass host的node到guest node去
 这个可以通过hugetlbfs
 qemu memory backend 有两种
 通常是ram_backend_memory_alloc
 有找到點了?
 另外一种是file_backend_memory_alloc
 mmap直接map到那个file上
 如果准备好hugetlbfs
 mmap就过去了
 所以说, 如果有两个nodes
 一个通过hugetlbfs 从一个numa node中取memory
 一个通过hugetlbfs 从另一个numa node中取memory
 了解了,有趣
 所以是系統先做好兩個file, 分別對應到兩個nodes
 再把这两个nodes pass 给guest, 做为两个guest numa nodes
 然後qemu再去map
 对了
 接有意思
 挺
 對啊
 这样就可以把host nunam,
 这样就可以把host numa node memory 给它pass 到guest了
 不过应该很少用
 qemu_anon_ram_alloc
 最後call到這裡來
 mmap
 應該沒錯?
 没错, 那个是普通的方式
 我看到s390有定義自己的
 其他都是用這個
 回家看清楚點在和你討論
 嗯, 好的
 -object memory-backend-ram,size=1024M,policy=bind,host-nodes=0,id=ram-node0 -numa node,nodeid=0,cpus=0,memdev=ram-node0
 -object memory-backend-ram,size=1024M,policy=bind,host-nodes=1,id=ram-node1 -numa node,nodeid=1,cpus=1,memdev=ram-node1
 比如这就是一个特别的方式
 ha,,  看来不用hugetlbfs也得, host_memory_backend_memory_complete 里面它动了手脚
 mbind  在 #ifdef CONFIG_NUMA 下面
  每个memory-backend-ram初始化完毕, 这个host_memory_backend_memory_complete都会跑一次
 之前mmap的virtual memory还没有给physical frame呢, 所以还没真用哪一个numa node的memory
 这段代码先mbind一下, 然后preallocate

mbind針對mem region,如果每個region都是模擬成一個node,設好了以後就不會變了

 通过hugetlbfs >> -object memory-backend-file,id=ram0,size=1G,mem-path=/dev/hugepages/hugetlbfs-16M -numa node,nodeid=0,cpus=0,memdev=ram0


An example qemu cmd with explicit host bridge definition,

./x86_64-softmmu/qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 2048M -smp 4 \

    -object memory-backend-ram,size=1024M,policy=bind,prealloc=on,host-nodes=0-1,id=ram-node0 \

    -numa node,nodeid=0,cpus=0-1,memdev=ram-node0 \

    -object memory-backend-ram,size=1024M,policy=bind,prealloc=on,host-nodes=1,id=ram-node1 \

    -numa node,nodeid=1,cpus=2-3,memdev=ram-node1 \

    -device pxb,id=bridge1,bus=pci.0,numa_node=1,bus_nr=4 \

    -device pxb,id=bridge2,bus=pci.0,numa_node=0,bus_nr=8 \

    -device pxb,id=bridge3,bus=pci.0,bus_nr=16,bus=pci.0 \

    -drive if=none,id=drive0,file=../trusty-server-cloudimg-amd64-disk1.img \

    -device virtio-blk-pci,drive=drive0,scsi=off,bus=bridge3 \

    -nographic

<think>好的,用户想了解PCI Passthrough的概念和用途,以及它的工作原理。首先,我需要回顾一下PCI Passthrough的基本定义。根据引用[2],PCI Passthrough是一种I/O虚拟化技术,允许虚拟机直接访问物理PCI设备。这意味着绕过虚拟化层的软件模拟,直接让虚拟机控制硬件设备,这样可以提高性能。 接下来,用户可能想知道为什么需要这种技术。通常,虚拟化环境中,虚拟机通过软件模拟的设备进行I/O操作,这会带来一定的性能开销。而PCI Passthrough通过直接分配物理设备,减少了这种开销,适用于需要高性能的场景,比如GPU加速或高速网络传输。 然后,工作原理部分。根据引用[4],VFIO是常用的实现PCI Passthrough的技术,它利用IOMMU(如Intel的VT-d或AMD的AMD-Vi)来确保DMA操作的安全性。IOMMU在这里的作用是隔离设备的内存访问,防止虚拟机访问非授权的内存区域。需要确保硬件支持VT-d/AMD-Vi,并在BIOS中启用。同时,宿主机的内核需要加载VFIO驱动,将设备从宿主驱动解绑并绑定到VFIO驱动,这样虚拟机就能直接访问该设备了。 用户可能还想知道PCI Passthrough的应用场景,比如高性能计算、虚拟化环境中的GPU直通,或者网络功能虚拟化(NFV)中的高速网卡直通。此外,可能需要注意的局限性,比如一个物理设备只能分配给一个虚拟机,无法共享,以及硬件兼容性问题。 最后,生成相关问题时要覆盖原理、应用、优化和比较等方面,确保问题有针对性,帮助用户深入理解。例如,如何配置PCI Passthrough,它的优缺点,与SR-IOV的区别等。</think>### PCI Passthrough 技术解析 #### 1. 概念与用途 **PCI Passthrough**(PCI直通)是一种I/O虚拟化技术,允许虚拟机(VM)直接访问宿主机的物理PCI/PCIe设备。通过绕过虚拟化层的软件模拟,虚拟机可以直接控制硬件设备,从而获得接近物理机的性能。其典型应用场景包括: - **高性能计算**:如GPU直通用于机器学习训练[^2]; - **低延迟网络**:将物理网卡直通给虚拟机以提升网络吞吐量; - **专用硬件加速**:如FPGA或加密卡直通。 #### 2. 工作原理 PCI Passthrough依赖以下关键技术实现: 1. **IOMMU(输入输出内存管理单元)** 通过Intel VT-d或AMD-Vi技术,IOMMU将设备DMA操作映射到虚拟机内存空间,避免非法访问[^4]。例如,当设备尝试访问内存时,IOMMU会拦截并检查地址权限。 2. **VFIO驱动框架** VFIO(Virtual Function I/O)是Linux内核提供的用户态驱动框架,它接管物理设备后,将设备I/O、中断等能力暴露给用户态进程(如QEMU虚拟机)。其工作流程如下: - **设备隔离**:将设备与宿主机驱动解绑,绑定到`vfio-pci`驱动; - **内存映射**:通过`mmap`将设备寄存器映射到虚拟机地址空间; - **中断转发**:将设备中断路由到虚拟机CPU核心[^4]。 3. **配置步骤示例** ```bash # 1. 查询设备PCI地址 lspci -nn | grep "NVIDIA Corporation" # 输出示例:01:00.0 3D controller [0302]: NVIDIA Corporation GP102 [GeForce GTX 1080 Ti] [10de:1b06] # 2. 加载VFIO驱动并绑定设备 echo "10de 1b06" > /sys/bus/pci/drivers/vfio-pci/new_id # 3. 虚拟机配置(QEMU-device vfio-pci,host=01:00.0 ``` #### 3. 技术优势与限制 - **优势**: - **性能接近物理机**:省去虚拟化层开销; - **硬件功能完整性**:支持设备全部特性(如GPU CUDA计算); - **安全性**:IOMMU隔离确保设备无法越权访问。 - **限制**: - **独占性**:一个设备同一时间只能分配给一个虚拟机; - **硬件依赖性**:需要CPU、主板、设备均支持IOMMU/VT-d; - **热迁移困难**:设备状态难以在虚拟机迁移时保持同步。 #### 4. 扩展技术对比 | 技术 | 原理 | 性能 | 适用场景 | |---------------|-----------------------|-------|------------------------| | PCI Passthrough | 直接分配物理设备 | 高 | 单一虚拟机独占设备 | | SR-IOV | 硬件虚拟化多虚拟功能 | 中高 | 多个虚拟机共享物理设备 | | VirtIO | 纯软件模拟I/O设备 | 低 | 通用虚拟化环境 |
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