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  • 问题现象:最近发现主机CPU使用情况很高,虚拟机CPU使用情况超过90%,且CPU就绪值超过20% 。这种情况怎么处理?原因分析:很可能是由于主机缺少满足要求所需的CPU资源。解决方案:1、确定是否在主机的每台虚拟机上均安装...

    问题现象:最近发现主机CPU使用情况很高,虚拟机CPU使用情况超过90%,且CPU就绪值超过20% 。这种情况怎么处理?

    原因分析:很可能是由于主机缺少满足要求所需的CPU资源。

    解决方案:

    1、确定是否在主机的每台虚拟机上均安装了VMware Tools。

    2、通过主机上或资源池中其他虚拟机的CPU使用情况与此虚拟机的CPU使用情况值进行比较。主机的虚拟机视图上的堆栈条形图显示主机上所有虚拟机的CPU使用情况。

    3、验证虚拟机就绪时间过长是否由其CPU使用情况时间达到CPU限制设置所致。如果出现这种情况,请增加虚拟机上的 CPU 限制。

    4、提升CPU份额以给予虚拟机更多机会运行。如果主机系统受到CPU约束,则主机上的总就绪时间可能仍维持在相同级别。如果主机就绪时间没有减少,则为高优先级虚拟机设置CPU预留,保证它们收到所需要的CPU周期。

    5、提升分配给虚拟机的内存量。此操作会减少所缓存应用程序的磁盘和 / 或网络活动。这可能会降低磁盘I/O ,并减少主机对虚拟化硬件的需求。具有较少资源分配的虚拟机通常可累积更多的 CPU 就绪时间。

    6、将虚拟机上的虚拟 CPU 数量减少到执行工作负载所需要的数量。(如:四路虚拟机上的单线程应用程序只能从单个vCPU中受益。而管理程序还需维护三个空闲vCPU,占用本可用来处理其他工作的CPU周期。)

    7、如果主机不在DRS群集中,则将它添加到一个群集中。如果主机在DRS群集中,则增加主机数,并将一个或多个虚拟机迁移到新主机上。

    8、在允许的情况下,在主机上升级物理CPU或内核。

    9、采用最新版本的管理程序软件并启用CPU节省功能(例如TCP分段卸载、较大内存页面和巨型帧)。

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  • 在公有云平台,openstack计算节点上,如图Figure-1所示,一台windows虚拟机的qemu-kvm进程116%的占用cpu资源,如图Figure-2所示,该虚拟机仅有一个vcpu。 Figure-1: Figure-2: 1.2 分析步骤 通过下面步骤的...

    1.1 现象

    在公有云平台,openstack计算节点上,如图Figure-1所示,一台windows虚拟机的qemu-kvm进程116%的占用cpu资源,如图Figure-2所示,该虚拟机仅有一个vcpu。

    • Figure-1:
      在这里插入图片描述
    • Figure-2:
      在这里插入图片描述

    1.2 分析步骤

    通过下面步骤的分析,了解qemu-kvm进程在忙什么,为什么这么忙?

    1.2.1 查看进程、线程的状态

    通过top -d 3 -Hp 5180查看进程,以及该进程的相关线程的状态,分析出哪个线程在忙。如图Figure-3所示: 线程5180的CPU%为26.7%,该线程是Qemu的主线程,线程5207的CPU%为90.1%,说明:

    1)Qemu有线程互相间调度,不存在某个线程挂掉或者阻塞在什么资源上,把别的线程一直阻塞住的情况

    2)5207线程一直90%左右的CPU占有率,是什么外部I/O事件,或者什么软件一直很忙?

    下面观察下线程5207的stack情况,stack里有函数调用的过程,使用gdb过程如图Figure-4所示:

    1)gdb attach 5180
    
    2)info thread   (线程5207的id是101)
    
    3)t 101
    
    4)backtrace
    
    5)detach
    
    6)quit
    

    从backtrace的结果可以看出,这个线程是个vcpu线程,通过kvm_vcpu_ioctl进入vm_entry。另外通过另外一种方式pstack 5207,同样可以查看线程的stack(Figure-5)。

    • Figure-3:
      在这里插入图片描述
    • Figure-4:
      在这里插入图片描述
    • Figure-5:
      在这里插入图片描述

    1.2.2 查看GuestOS的状态

    vcpu线程一直在忙,通过vnc进入GuestOS,观察GuestOS的进程、内存等资源使用情况,这个过程参考1.2.4章节。测试发现,vnc连接可以建立(说明qemu的vnc线程正常),桌面显示这个虚拟机GuestOS是windows系列,ctrl+alt+delete尝试用户登录,系统没有任何相应和提示,系统无法响应键盘(虚拟键盘)的中断事件,有可能系统已经crack,也有可能陷在别的事件里。

    1.2.3 运用Qemu tracing分析

    因不能进入windows桌面,就不能实时查看系统的CPU、I/O等资源的使用情况,怎么办呢?Qemu本身的代码就具有trace的功能,tracing的介绍和使用,可以参考qemu的文档:qemu-2.9.0/docs/tracing.txt。

    1.2.4 运用perf分析

    Linux的性能分析工具perf,可以实时的监控分析操作系统(内核、用户态),如硬件级别(CPU、PMU、Memory、Cache),软件级别(tracepoints、software counters),perf支持的事件可以通过perf list查看。

    perf查看进程消耗:

         perf record -a -g -p 5180 sleep 20
    
         perf report
    
         perf report -n --header --stdio
    

    如图Figure-6Figure-7所示,perf report从高到低显示了CPU执行的函数,调用栈,以及百分比,不过这个结果不易阅读,用火焰图显示的结果如图Figure-8所示(关于火焰图的使用参考flamegraph目录下的资料)。

    • Figure-6:
      在这里插入图片描述
    • Figure-7:
      在这里插入图片描述
    • Figure-8:
      在这里插入图片描述
      从火焰图Figure-8的结果来看,这个进程号5180的虚拟机,CPU最主要的消耗在KVM操作,主要是:vmx_handle_exit,vmx_handle_external_intr,vmx_save_host_state这三个函数,从火焰图上看,占用的比例分别是:12.63%、12.38%、11.79%。

    既然KVM模块占了大部分,下面通过perf kvm stat了解分析下kvm的真实行为。通过下面的命令:

    perf stat -e 'kvm:*' -a -p 5180 sleep 20
    

    先来看看占比最高的vmx_handle_exit,引起vmx_handle_exit主要有两点:

    • 访问IO port(handle_pio)

    • 访问MMIO(handle_apic_access)

    如图Figure-9所示,除了VM Entry和VM Exit事件外,最高的就是kvm_pio,说明GuestOS有大量的IO port操作,这个在Figure-8火焰图上也得到了验证。

    • Figure-9:
      在这里插入图片描述
    • Figure-10:
      在这里插入图片描述

    再来看看vmx_handle_external_intr,如图Figure-10所示,"call *%[entry]\n\t"这个过程调用中断处理函数(目前还没有找到方法,如何判断是哪个外设引起的中断?)。

    Figure-9看到,GuestOS有大量的IO Port操作,通过下面的过程分析下是哪个设备有大量的IO操作。

    perf kvm stat record -a -p 5180 sleep 10
    
    perf kvm stat report --event=vmexit
    
    perf kvm stat report --event=ioport
    
    • Figure-11:
      在这里插入图片描述
    • Figure-12:
      在这里插入图片描述

    Figure-11来看,基本上都是IO造成了vm_exit,Figure-12显示,只有0x600的IO Port有IO读写事件,GuestOS可能已经处于Dead状态了。

    通过Qemu后台的命令,virsh qemu-monitor-command instance-0000068c --hmp “info mtree”,我们来看看0x600这个端口是哪个设备,如图Figure-13所示,这个设备是ACPI Power Manager的evt。

    • Figure-13:
      在这里插入图片描述

    1.2.5 结论

    在nova stop/start重启这台虚拟后,对比Figure-14、15、16Figure-9、11、12,虚机正常运行时,vm_exit和io_port事件都很正常,IO_INSTRUCTION、EXCEPTION_NMI是造成vm_exit的主要事件,IO读写主要是0x70、0x71这两个rtc时钟I/O端口的读写。

    所以,应该是虚拟电源管理模块(ACPI)异常导致了GuestOS crack。解决问题,有待研究GuestOS的电源管理,待机省电等等有关的配置。(物理机的环境下,待机后也偶尔碰到不能唤醒,蓝屏的情况)

    • Figure-14:
      在这里插入图片描述
    • Figure-15:
      在这里插入图片描述
    • Figure-16:
      在这里插入图片描述
      另外,微博上有篇文章(https://zhuanlan.zhihu.com/p/27727903),讲到I/O端口0x608读写导致频繁的vm_exit,按照文章的提示,进行了模拟,去掉虚拟机XML里与hypervclock有关的配置(去掉下面列出的部分):
         <hyperv>
    
           <relaxed state='on'/>
    
           <vapic state='on'/>
    
           <spinlocks state='on' retries='8191'/>
    
         </hyperv>
    
         <clock ...>
    
           <timer name='hypervclock' present='yes'/>
    
         </clock>
    

    这个过程,需要先关闭openstack-nova-compute.servie,然后virsh更新虚拟机配置,然后关闭虚拟机,再重启虚拟机,见下面的命令行:

    systemctl stop openstack-nova-compute.service     (让libvirt管理下虚拟机)
    
    virsh edit instance-0000068         (修改虚拟机配置)
    
    virsh shutdown instance-0000068     (关闭虚拟机)
    
    virsh start instance-0000068        (启动虚拟机)
    
    • Figure-17:
      在这里插入图片描述
      如图Figure-17所示,GuestOS不停的在读0x608端口(ACPI-tmr),比例是40%,对虚机的性能影响最大。解决的方法就是,减少读取ACPI PM Timer而引起的VM Exit,思路就是考虑利用paravirtulization设备替代full-virtualization设备,目前Qemu已经支持的hypervclock就具备这方面的功能,相关的配置见Figure-18,Figure-19。注意Hypervisor、GuestOS、HostOS、libvirt版本是否支持该功能。
    • Figure-18:
      在这里插入图片描述
    • Figure-19:
      在这里插入图片描述

    参考:
    windows虚拟机对应的qemu进程cpu占有率116%

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  • VMware虚拟机cpu使用率高怎么解决问题现象:最近发现主机CPU使用情况很高,虚拟机CPU使用情况超过90%,且CPU就绪值超过20% 。这种情况怎么处理?原因分析:很可能是由于主机缺少满足要求所需的CPU资源。解决方案:1、...

    VMware虚拟机cpu使用率高怎么解决

    问题现象:最近发现主机CPU使用情况很高,虚拟机CPU使用情况超过90%,且CPU就绪值超过20% 。这种情况怎么处理?

    原因分析:很可能是由于主机缺少满足要求所需的CPU资源。

    解决方案:

    1、确定是否在主机的每台虚拟机上均安装了VMware Tools。

    2、通过主机上或资源池中其他虚拟机的CPU使用情况与此虚拟机的CPU使用情况值进行比较。主机的虚拟机视图上的堆栈条形图显示主机上所有虚拟机的CPU使用情况。

    3、验证虚拟机就绪时间过长是否由其CPU使用情况时间达到CPU限制设置所致。如果出现这种情况,请增加虚拟机上的 CPU 限制。

    4、提升CPU份额以给予虚拟机更多机会运行。如果主机系统受到CPU约束,则主机上的总就绪时间可能仍维持在相同级别。如果主机就绪时间没有减少,则为高优先级虚拟机设置CPU预留,保证它们收到所需要的CPU周期。

    5、提升分配给虚拟机的内存量。此操作会减少所缓存应用程序的磁盘和 / 或网络活动。这可能会降低磁盘I/O ,并减少主机对虚拟化硬件的需求。具有较少资源分配的虚拟机通常可累积更多的 CPU 就绪时间。

    6、将虚拟机上的虚拟 CPU 数量减少到执行工作负载所需要的数量。(如:四路虚拟机上的单线程应用程序只能从单个vCPU中受益。而管理程序还需维护三个空闲vCPU,占用本可用来处理其他工作的CPU周期。)

    7、如果主机不在DRS群集中,则将它添加到一个群集中。如果主机在DRS群集中,则增加主机数,并将一个或多个虚拟机迁移到新主机上。

    8、在允许的情况下,在主机上升级物理CPU或内核。

    9、采用最新版本的管理程序软件并启用CPU节省功能(例如TCP分段卸载、较大内存页面和巨型帧)。

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