НАЗВА¶

guestfs-performance — керування libguestfs з метою отримання найкращої швидкодії

ОПИС¶

Цю сторінку присвячено питанням отримання найліпшої швидкодії libguestfs, особливо у випадках, коли ви хочете використовувати libguestfs для керування тисячами віртуальних машин або образів дисків.

Наведені рекомендації стосуються трьох основних областей. Libguestfs запускає базову систему (невеличкий дистрибутив Linux) у qemu/KVM. Першими двома областями є мінімізація часу запуску базової системи та кількості запусків базової системи. Третьою областю є скорочення часу, потрібного на інспектування віртуальних машин.

БАЗОВІ ВИМІРИ¶

Перш ніж вносити зміни до способів використання libguestfs, виконайте базові виміри.

 time guestfish -a /dev/null run

 make
 ./run utils/boot-benchmark/boot-benchmark

 time guestfish --ro -a диск.img -i exit
 time guestfish --ro -d НазваГостьовоїСистеми -i exit

ДОКЛАДНІШЕ ПРО БАЗОВУ СИСТЕМУ ТА ПРО ТЕ, КОЛИ ЇЇ ЗБИРАЮТЬ ТА КОЛИ ВОНА ПОТРАПЛЯЄ ДО КЕШУ¶

Під час першої спроби скористатися libguestfs бібліотека збирає і надсилає до кешу базову систему. Зазвичай, така базова система має адресу /var/tmp/.guestfs-*, якщо вами не було встановлено значень для змінних середовища $TMPDIR або $LIBGUESTFS_CACHEDIR. Якщо було встановлено такі значення, базова система зберігатиметься у відповідному тимчасовому каталозі.

Щоб дізнатися більше про побудову базової системи, див. "БАЗОВІ СИСТЕМИ SUPERMIN" in supermin(1).

Під час кожного запуску libguestfs намагається визначити, чи не було змінено якість файли основної системи, які використовуються базовою системою. Якщо було змінено хоч один такий файл, базову систему буде перезібрано. Таке, зазвичай, трапляється, якщо у основній системі встановлюється або оновлюється якийсь пакунок (наприклад, за допомогою програм, подібних до "yum" або "apt-get"). Причиною повторного збирання базової системи є забезпечення захисту: нова програма, яку було встановлено, може містити виправлення захисту, тому нам варто включити виправлену програму до базової системи автоматично.

Ось речі, які пов'язано із швидкодією:

• Процес побудови (або повторної побудови) кешованої базової системи є повільним. Ви можете уникнути його, якщо скористаєтеся фіксованою базовою системою (див. нижче).
• Якщо ви не користуєтеся фіксованою базовою системою, майте на увазі, що оновлення програмного забезпечення основної системи призведе до одноразового повторного збирання базової системи.
• /var/tmp (або $TMPDIR, $LIBGUESTFS_CACHEDIR) має зберігатися на швидкому диску і мати достатньо місця для базової системи.

ВИКОРИСТАННЯ ФІКСОВАНОЇ БАЗОВОЇ СИСТЕМИ¶

Щоб мати повний контроль над тим, коли збирається базова система, ви можете зібрати фіксовану базову систему. Ця базова система має зберігатися на швидкому локальному диску.

Щоб зібрати образ системи для розгортання, віддайте таку команду:

 libguestfs-make-fixed-appliance <каталог>

замінивши рядок "<каталог>" на назву каталогу, у якому зберігатиметься базова система (зазвичай, вам слід вказати підкаталог, наприклад: /usr/local/lib/guestfs/appliance або /dev/shm/appliance).

Далі, встановіть значення для $LIBGUESTFS_PATH (і переконайтеся, що цю змінну середовища встановлено у вашій програмі libguestfs) або внесіть зміни до вашої програми так, щоб вона викликала "guestfs_set_path". Приклад:

 export LIBGUESTFS_PATH=/usr/local/lib/guestfs/appliance

Тепер ви можете запускати програми libguestfs, засоби віртуалізації, guestfish тощо у звичний спосіб. Програми використовуватимуть вашу фіксовану базову систему і ніколи не збиратимуть, не перезбиратимуть і не кешуватимуть власну базову систему.

(Докладніші відомості з цієї теми можна знайти тут: libguestfs-make-fixed-appliance(1)).

ЗМЕНШЕННЯ КІЛЬКОСТІ ЗАПУСКІВ БАЗОВОЇ СИСТЕМИ¶

Набагато ефективнішим, але не завжди найпростішим способом дістати добру швидкодію є забезпечення якомога меншої кількості запусків базової системи. Це, ймовірно, включає внесення змін до самої вашої програми libguestfs.

Намагайтеся викликати "guestfs_launch" не більше одного разу на одну віртуальну машину або образ диска.

Замість використання окремого екземпляра guestfish(1) для внесення змін до тієї самої гостьової системи, скористайтеся єдиним екземпляром guestfish і/або використовуйте параметр guestfish --listen.

Спробуйте написати вашу програму у формі фонової служби, яка підтримує зв'язок із гостьовою системою відкритим протягом усього сеансу внесення послідовності змін. Крім того, можете скерувати усі дії, які ви хочете виконати, до відкриття зв'язку із гостьовою системою.

Ви також можете спробувати додавати диски з декількох гостьових систем до єдиної базової системи. Перш ніж намагатися це зробити, врахуйте ось що:

1.

Додавання декількох гостьових системи до однієї базової системи створює проблему із захистом, оскільки може уможливити для однієї гостьової системи втручання до дисків іншої гостьової системи. Робіть це, лише якщо ви довіряєте усім гостьовим системам або якщо ви можете згрупувати гостьові системи за рівнем довіри.

2.

Існує жорстке обмеження для кількості дисків, які ви можете додати до однієї базової системи. Щоб отримати максимальне можливе значення, скористайтеся викликом "guestfs_max_disks" in guestfs(3). Докладнішу інформацію можна знайти у розділі "ОБМЕЖЕННЯ" in guestfs(3).

3.

Використання libguestfs у цей спосіб є ускладненим. Диски можуть взаємодіяти у несподіваний спосіб: наприклад, якщо у двох гостьових системах використовуються однакові UUID для файлової системи (оскільки ці системи було клоновано) або існують групи томів із однаковими назвами (але див. "guestfs_lvm_set_filter").

virt-df(1), типово, додає одразу декілька дисків, тому код цієї програми є чудовим прикладом для ваших власних розробок.

СКОРОЧЕННЯ ЧАСУ, ПОТРІБНОГО ДЛЯ ІНСПЕКТУВАННЯ ВІРТУАЛЬНИХ МАШИН¶

Основна порада очевидна: не виконуйте інспектування (це дуже витратна операція), якщо вам не потрібні його результати.

Якщо гостьова система інспектується декілька разів, варто створити кеш результатів першого інспектування і повторно скористатися ними для наступних дій.

Деякі диски взагалі не потребують інспектування. Наприклад, якщо ви створюєте образ диска, або якщо образ диска не є віртуальною машиною, або якщо образ диска має заздалегідь відоме компонування.

Навіть якщо базове інспектування ("guestfs_inspect_os") є обов'язковим, можна обійтися без допоміжних операцій з інспектування:

• Монтування дисків є необхідним, лише якщо потрібно отримати докладніші дані щодо файлової системи.
• Отримання списку програм ("guestfs_inspect_list_applications") є витратною операцією для Linux, яка, втім, виконується дуже швидко для Windows.
• Створення піктограми гостьової системи ("guestfs_inspect_get_icon") виконується дуже швидко для Linux, але є витратною операцією для Windows.

ПАРАЛЕЛЬНІ БАЗОВІ СИСТЕМИ¶

Базові системи libguestfs є здебільшого зв'язками введення-виведення даних, отже ви можете паралельно запускати одразу декілька базових систем. Якщо у основній системі достатньо багато вільної оперативної пам'яті, між запуском 1 базової системи і паралельним запуском багатьох базових систем відмінність є незначною.

На 2-ядерному (4 потоки обробки) ноутбуці із 16 ГБ оперативної пам'яті, використання (не дуже реалістичного) тестового скрипту мовою Perl, наведеного нижче, дало вказані нижче результати, які свідчать про чудову масштабованість у запуску 1 базової системи і паралельному запуску 20 базових систем:

  12 ++---+----+----+----+-----+----+----+----+----+---++
     +    +    +    +    +     +    +    +    +    +    *
     |                                                  |
     |                                               *  |
  11 ++                                                ++
     |                                                  |
     |                                                  |
     |                                          *  *    |
  10 ++                                                ++
     |                                        *         |
     |                                                  |
 s   |                                                  |
   9 ++                                                ++
 e   |                                                  |
     |                                     *            |
 c   |                                                  |
   8 ++                                  *             ++
 o   |                                *                 |
     |                                                  |
 n 7 ++                                                ++
     |                              *                   |
 d   |                           *                      |
     |                                                  |
 s 6 ++                                                ++
     |                      *  *                        |
     |                   *                              |
     |                                                  |
   5 ++                                                ++
     |                                                  |
     |                 *                                |
     |            * *                                   |
   4 ++                                                ++
     |                                                  |
     |                                                  |
     +    *  * *    +    +     +    +    +    +    +    +
   3 ++-*-+----+----+----+-----+----+----+----+----+---++
     0    2    4    6    8     10   12   14   16   18   20
               кількість паралельних базових систем

Можна запустити і набагато більше за 20 базових систем паралельно, але вам слід мати на увазі, що якщо ви використовуєте модуль обробки libvirt, типово, libvirt обмежує кількість з'єднань із клієнтами двадцятьма.

Для отримання даних, наведених на рисунку вище, було використано простий скрипт мовою Perl, наведений нижче. Втім, набагато більше відомостей з цього питання, зокрема досконаліші скрипти для тестування та графіки, можна знайти у наступних дописах у блогах:

http://rwmj.wordpress.com/2013/02/25/multiple-libguestfs-appliances-in-parallel-part-1/ http://rwmj.wordpress.com/2013/02/25/multiple-libguestfs-appliances-in-parallel-part-2/ http://rwmj.wordpress.com/2013/02/25/multiple-libguestfs-appliances-in-parallel-part-3/ http://rwmj.wordpress.com/2013/02/25/multiple-libguestfs-appliances-in-parallel-part-4/

 #!/usr/bin/env perl
 
 use strict;
 use threads;
 use warnings;
 use Sys::Guestfs;
 use Time::HiRes qw(time);
 
 sub test {
     my $g = Sys::Guestfs->new;
     $g->add_drive_ro ("/dev/null");
     $g->launch ();
     
     # Тут можна виконати якісь завдання за допомогою libguestfs.
     
     $g->close ();
 }
 
 # Отримати усе до кешу.
 test (); test (); test ();
 
 for my $nr_threads (1..20) {
     my $start_t = time ();
     my @threads;
     foreach (1..$nr_threads) {
         push @threads, threads->create (\&test)
     }
     foreach (@threads) {
         $_->join ();
         if (my $err = $_->error ()) {
             die "launch failed with $nr_threads threads: $err"
         }
     }
     my $end_t = time ();
     printf ("%d %.2f\n", $nr_threads, $end_t - $start_t);
 }

ВИКОРИСТАННЯ USER-MODE LINUX¶

Починаючи з libguestfs 1.24, стало можливим використання модуля обробки User-Mode Linux (uml) замість KVM (див. "МОДУЛЬ USER-MODE LINUX" in guestfs(3)). У цьому розділі наведено деякі загальні зауваження щодо цього модуля, але ми наполегливо рекомендуємо вам виміряти навантаження з UML у вашій системі, а не сліпо довірятися коментарям або інтуїції.

• UML, зазвичай, працює із тією самою швидкістю, що і KVM, або трохи повільніше на типовій системі.
• Втім, UML часто працює так само швидко в умовах віртуалізації, як і у звичайному апаратному середовищі, тоді як KVM може працювати набагато повільніше в умовах віртуалізації (оскільки там недоступне апаратне прискорення віртуалізації).
• Вивантаження і отримання даних у UML удесятеро повільніше за такі самі операції у KVM. Libguestfs надсилає дані крізь емульований послідовний порт UML, який є набагато менш ефективним за virtio-serial у KVM.
• В UML недоступні деякі можливості (наприклад, підтримка qcow2), тому іноді цей варіант взагалі не є придатним.

Самі графіки можна знайти тут: http://rwmj.wordpress.com/2013/08/14/performance-of-user-mode-linux-as-a-libguestfs-backend/#content

БОРОТЬБА ІЗ ПРОБЛЕМАМИ ЗІ ШВИДКОДІЄЮ¶

ДОКЛАДНИЙ АНАЛІЗ¶

 make
 ./run utils/boot-analysis/boot-analysis

 $ guestfish -a /dev/null run -v |& ts -i '%.s'
 0.000022 libguestfs: launch: program=guestfish
 0.000134 libguestfs: launch: version=1.29.31fedora=23,release=2.fc23,libvirt
 0.000044 libguestfs: launch: backend registered: unix
 0.000035 libguestfs: launch: backend registered: uml
 0.000035 libguestfs: launch: backend registered: libvirt
 0.000032 libguestfs: launch: backend registered: direct
 0.000030 libguestfs: launch: backend=libvirt
 0.000031 libguestfs: launch: tmpdir=/tmp/libguestfsw18rBQ
 0.000029 libguestfs: launch: umask=0002
 0.000031 libguestfs: launch: euid=1000
 0.000030 libguestfs: libvirt version = 1002012 (1.2.12)
 [etc]

 global last;
 
 function display_time () {
       now = gettimeofday_us ();
       delta = 0;
       if (last > 0)
             delta = now - last;
       last = now;
 
       printf ("%d (+%d):", now, delta);
 }
 
 probe begin {
       last = 0;
       printf ("ready\n");
 }
 
 /* Показати усі виклики статичних маркерів. */
 probe process("/usr/lib*/libguestfs.so.0")
           .provider("guestfs").mark("*") ? {
       display_time();
       printf ("\t%s %s\n", $$name, $$parms);
 }
 
 /* Показати усі виклики функцій guestfs_*. */
 probe process("/usr/lib*/libguestfs.so.0")
           .function("guestfs_[a-z]*") ? {
       display_time();
       printf ("\t%s %s\n", probefunc(), $$parms);
 }

 # stap time.stap
 ready

 $ guestfish -a /dev/null run

 xxxx (+0):     guestfs_create 
 xxxx (+29):    guestfs_set_pgroup g=0x17a9de0 pgroup=0x1
 xxxx (+9):     guestfs_add_drive_opts_argv g=0x17a9de0 [...]
 xxxx (+8):     guestfs_int_safe_strdup g=0x17a9de0 str=0x7f8a153bed5d
 xxxx (+19):    guestfs_int_safe_malloc g=0x17a9de0 nbytes=0x38
 xxxx (+5):     guestfs_int_safe_strdup g=0x17a9de0 str=0x17a9f60
 xxxx (+10):    guestfs_launch g=0x17a9de0
 xxxx (+4):     launch_start 
 [etc]

 #!/bin/bash -
 
 # Встановіть значення, яке вказуватиме на справжній виконуваний файл qemu.
 qemu=/usr/bin/qemu-kvm
 
 if [ "$1" != "-global" ]; then
     # Scanning help output etc.
     exec $qemu "$@"
 else 
     # Really running qemu.
     exec $qemu -S -s "$@"
 fi

 LIBGUESTFS_HV=/шлях/до/qemu-wrapper guestfish -a /dev/null -v run

 $ gdb
 (gdb) set architecture i8086
 The target architecture is assumed to be i8086
 (gdb) target remote :1234
 Remote debugging using :1234
 0x0000fff0 in ?? ()
 (gdb) cont

ПРОБЛЕМИ ЗІ ШВИДКОДІЄЮ У ІНШИХ ПРОГРАМАХ¶

Іноді регресії у швидкодії трапляються у інших програмах (наприклад, у qemu або ядрі системи), що спричиняє проблеми і у libguestfs.

У початковому коді libguestfs є файл utils/boot-benchmark/boot-benchmark-range.pl. Це скрипт, яким можна скористатися для вимірювання параметрів роботи libguestfs на діапазоні внесків git у іншому проекті, щоб визначити внесок, який спричинив уповільнення роботи (або її пришвидшення).

Щоб дізнатися більше про те, як користуватися цим скриптом, зверніться до підручника:

 ./utils/boot-benchmark/boot-benchmark-range.pl --man

ТАКОЖ ПЕРЕГЛЯНЬТЕ¶

supermin(1), guestfish(1), guestfs(3), guestfs-examples(3), guestfs-internals(1), libguestfs-make-fixed-appliance(1), stap(1), qemu(1), gdb(1), http://libguestfs.org/.

АВТОРИ¶

Richard W.M. Jones ("rjones at redhat dot com")

АВТОРСЬКІ ПРАВА¶

Copyright (C) 2012-2019 Red Hat Inc.

LICENSE¶

BUGS¶

To get a list of bugs against libguestfs, use this link: https://bugzilla.redhat.com/buglist.cgi?component=libguestfs&product=Virtualization+Tools

To report a new bug against libguestfs, use this link: https://bugzilla.redhat.com/enter_bug.cgi?component=libguestfs&product=Virtualization+Tools

When reporting a bug, please supply:

• The version of libguestfs.
• Where you got libguestfs (eg. which Linux distro, compiled from source, etc)
• Describe the bug accurately and give a way to reproduce it.
• Run libguestfs-test-tool(1) and paste the complete, unedited output into the bug report.