Transcript 助教讲义
《网络存储与系统虚拟化技术》实验 洪星星 [email protected] 李涛 [email protected] 高博 [email protected] 1 提纲 普通实验 RAID环境搭建 NAS (NFS) 环境搭建 KVM虚拟化平台及VM安装 虚拟机基本操作与迁移 虚拟化性能评测 开放实验 虚拟化集群监控系统设计 Openstack, KVM中Ceph, Sheepdog镜像存储方 式性能对比 VM镜像文件优化研究 http://ncis.pku.edu.cn 普通实验1——RAID环境搭建 实验目标 基于CentOS平台用Mdadm软件实现RAID1和 RAID5 使用Mdadm操作(create, manage, etc.) 理解RAID原理 完成实验报告 参考文献 http://en.wikipedia.org/wiki/Mdadm http://toplab.sinaapp.com/2012/04/13/mdadm%E8%AF%A6%E7%BB%86 %E4%BD%BF%E7%94%A8%E6%89%8B%E5%86%8C/ http://ncis.pku.edu.cn 普通实验1——Mdadm命令 Create an array mdadm --create /dev/md0 --level=mirror --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb1 Growing an array by adding devices mdadm --add /dev/md1 /dev/sdd1 mdadm --grow /dev/md1 --raid-devices=4 Deleting an array mdadm --stop /dev/md0 # to halt the array mdadm --remove /dev/md0 # to remove the array mdadm --zero-superblock /dev/sd[abc]1 # delete the superblock from all drives in the array http://ncis.pku.edu.cn 普通实验2——NFS环境搭建 实验目标 基于CentOS平台配置NFS Server和NFS Client 使用benchmark评测NFS性能 完成实验报告 参考文献 http://nfs.sourceforge.net/nfs-howto/ http://www.server-world.info/en/note?os=CentOS_5&p=nfs https://www.digitalocean.com/community/articles/how-to-set-up-an-nfsmount-on-centos-6 http://www.iozone.org/docs/NFSClientPerf_revised.pdf http://sourceforge.net/projects/nfstestmatrix/ http://ncis.pku.edu.cn 普通实验2——NFS配置 普通实验3——KVM平台及VM安装 实验目标 基于CentOS安装KVM, libvirt virt-install安装虚拟机(VM) 安装spice连接VM桌面 完成实验报告 参考文献 https://access.redhat.com/site/documentation/enUS/Red_Hat_Enterprise_Linux/5/html/Virtualization/sect-VirtualizationInstalling_the_virtualization_packagesInstalling_KVM_packages_on_an_existing_Red_Hat_Enterprise_Linux_syste m.html http://ncis.pku.edu.cn 普通实验3——安装KVM和VM Installing the KVM hypervisor with yum yum install kvm Install the other recommended virtualization packages yum install virt-manager libvirt libvirt-python python-virtinst Creating guests with virt-install virt-install --accelerate --hvm --connect qemu:///system \ --network network:default \ --name rhel3support --ram=756\ --file=/var/lib/libvirt/images/rhel3support.img \ --file-size=6 --vnc --cdrom=/dev/sr0 http://ncis.pku.edu.cn 普通实验4——虚拟机基本操作与迁移 实验目标 使用virsh命令操作虚拟机，如start, destroy等 使用virsh或virt-manager等工具迁移虚拟机 qemu-img创建Qcow2镜像，配置XML以启动VM 完成实验报告 参考文献 https://access.redhat.com/site/documentation/enUS/Red_Hat_Enterprise_Linux/6/html/Virtualization_Administration_Guide/c hap-Virtualization_Administration_Guide-KVM_live_migration.html http://virt-manager.org/ https://access.redhat.com/site/documentation/zhCN/Red_Hat_Enterprise_Linux/5/html/Virtualization/ch-virt-task-virsh.html http://ncis.pku.edu.cn Libvirt XML http://ncis.pku.edu.cn Virsh命令 http://ncis.pku.edu.cn 普通实验5——虚拟化性能评测 实验目标 在Win7虚拟机中安装应用软件以体验VM性能 在Linux虚拟机中运行benchmark评测性能 测试NFS存储环境下的VM性能 完成实验报告 参考文献 http://www.spec.org/ http://ncis.pku.edu.cn 开放实验1——虚拟化集群监控系统设计 1. 为便于管理员管理pVEE，管理员需要实时监测pVEE的 运行状态，并自动化监控、预警甚至修复pVEE系统故障： Host实时的CPU使用率，内存使用率，网络状况，IO等设备状况 Host运行的虚拟机(VM)的VCPU，内存，网络状态，VM操作系统类型， VM资源配置信息，设备信息 Host基本镜像存储及File Server增量镜像存储的容量状况 Host宕机或VM dump Hypervisor运行状况异常（如VM启动失败） VM桌面连接失效（如Spice客户端连接VM桌面失败） VM镜像磁盘块读写错误 pVEE管理工具运行错误 http://ncis.pku.edu.cn 开放实验1——虚拟化集群监控系统设计 2. pVEE作为教学实验环境，为改善其用户体验，我们需 收集、分析用户利用VM参与上机活动时相关性能数据，根 据监控反馈完善pVEE： 学生在VM中使用课程应用的响应延迟（如使用VC编写程序） 学生在VM中在线提交作业的网络延迟（如提交online judge代码） 学生使用课程VM的学期中，个性化镜像增长状况与VM系统启动时间 学生课堂上机时段，个性化镜像存储服务器的压力状况 如果VM使用出现性能问题，能根据监测结果定位到关键原因 http://ncis.pku.edu.cn 开放实验2——Openstack, KVM中Ceph, Sheepdog镜像存储方式性能对比 研究目标（任选以下一种） 对比openstack cinder不同存储方式的性能 Ceph Sheepdog 对比KVM使用不同存储方案的性能 Ceph sheepdog 参考文献 http://docs.openstack.org/developer/cinder/ http://ceph.com/docs/next/rbd/rbd-openstack/ https://github.com/sheepdog/sheepdog http://www.sebastien-han.fr/blog/2012/06/10/introducing-cephto-openstack/ http://ncis.pku.edu.cn 开放实验3——VM镜像文件优化研究 研究背景 增量镜像增长过快 目前增量镜像的存储格式为qcow2格式，在测试的应用当 中，发现qcow2格式镜像的增长过快，初始化的增量大小很 小，但是随着时间的增长，增量镜像的数量级可能达到10GB左 右，甚至更大，这不仅会导致存储服务器端的存储容量过大， 并且在实际应用中，密集的镜像下载上传过程，不仅会影响存 储服务器的响应时间，并且加大网络传输延迟 相同课程增量镜像之间内容重合较多 由于课程要求均相同，所以用户使用虚拟机的行为类似，在增 量镜像当中会有大量相同的用户数据，占用空间较大，增量镜 像的个性化不明显。 http://ncis.pku.edu.cn 开放实验3——VM镜像文件优化研究 研究目标 优化增量镜像文件写入机制，在qcow2格式中 加入标记模块，标记用户冗余数据。 分析相同课程的增量镜像之间的重复度，提取 出增量镜像之间的公共部分，改变增量镜像地 址索引模式，从基本镜像+增量镜像的启动模式 变为基本镜像+公共部分+增量镜像的启动模式 http://ncis.pku.edu.cn 开放实验3——VM镜像文件优化研究 Qcow2格式简介 Typedef struct QCowHeader{ uint32_t magic; uint32_t version; uint64_t backing_file_offset; uint32_t backing_file_size; uint32_t cluster_bits; uint64_t size; /*in bytes*/ uint32_t crypt_method; uint32_t l1_size; uint64_t l1_table_offset; uint64_t refcount_table_offset; uint32_t refcount_table_clusters; uint32_t nb_snapshots; uint64_t snapshots_offset; }QCowHeader; http://ncis.pku.edu.cn Qcow2格式文件起始处有专门的 区域存放元数据，支持一些高级 特性，如加密，压缩和快照，以 节省磁盘空间并保证数据安全 开放实验3——VM镜像文件优化研究 Qcow2二级页表机制 Qcow2 文件存储数据的基本单元是 cluster，每一个cluster 由若干个 数据扇区组成，每个数据扇区的大 小是512 字节。在qcow2 中，要定 位镜像文件的cluster，需要经过两 次地址查询操作，类似于主存二级 页表转换机制 http://ncis.pku.edu.cn Q&A http://ncis.pku.edu.cn