virtio-scsi は KVM 向けの高度なストレージスタックです。これは従来 SCSI デバイスのパススルーで使用していた virtio-blk スタックの置き換えとして生まれた仕組みでもあります。 virtio-blk と比較すると、下記の利点があります:

# qemu-system-x86_64 [...] \
-device virtio-scsi-pci,id=scsi

vhost-net モジュールは KVM の準仮想化ネットワークドライバを高速化するために使用するモジュールです。遅延とスループットの改善をそれぞれ提供します。 vhost-net ドライバを使用するには、下記のようにしてコマンドラインで指定します:

# qemu-system-x86_64 [...] \
-netdev tap,id=guest0,vhost=on,script=no \
-net nic,model=virtio,netdev=guest0,macaddr=00:16:35:AF:94:4B

ここで、 guest0 はデバイスの識別用文字列です。

VM ゲスト 内での仮想 CPU 数を増やす場合、 QEMU では マルチキュー と呼ばれる仕組みを利用して、ネットワーク性能を改善することができます。マルチキュー型の virtio-net では、複数の VM ゲスト の仮想 CPU が同時にパケットを送信することができるようになりますので、ネットワークの性能を大きく向上させることができます。なお、マルチキューへの対応は、 VM ホストサーバ と VM ゲスト の両方で行う必要があります。

ヒント: 性能面での利点について

マルチキュー型の virtio-net ソリューションは、下記のような場合に有用です:

• ネットワークトラフィックのパケットが大きい場合。

• VM ゲスト 内で多数の接続を同時に処理する必要がある場合。これはゲストシステム間だけでなく、ゲストとホストの間やゲストと外部システムの間でも有用です。

• VM ゲスト 内での有効なキュー数と仮想 CPU の数が一致している場合。

注記

マルチキュー型の virtio-net は全体のネットワーク性能を強化する仕組みであるため、仮想 CPU の使用率も上がることになります。

生成された qemu-system-ARCH のコマンドラインは、下記のようになるはずです:

qemu-system-x86_64 [...] -netdev tap,id=guest0,queues=8,vhost=on \
-device virtio-net-pci,netdev=guest0,mq=on,vectors=10

ここで、ネットワークデバイスの id ( guest0 ) は、両方に同じ値を指定する必要があることに注意してください。

VM ゲスト 内では、 root 権限で下記のようなコマンドを入力して実行します:

> sudo ethtool -L eth0 combined 8

これでゲストシステムのネットワークインターフェイスは、 qemu-system-ARCH ハイパーバイザが提供するマルチキュー機能に対応するようになっています。

VM ゲスト に対する PCI デバイスの直接割り当て (PCI パススルー) を使用することで、性能を重視する環境ではエミュレーションに必要な処理を回避することができます。 VFIO は従来の KVM PCI パススルー デバイス割り当てを置き換えるよう作成された仕組みで、この機能を利用するには 重要: VFIO および SR-IOV の要件について で説明している要件を満たす必要があります。

VFIO を利用して PCI デバイスを VM ゲスト に割り当てることができるようにするには、まず所属する IOMMU グループが何であるのかを調べる必要があります。 IOMMU (Input/Output Memory Management Unit; メインメモリへの直接メモリアクセスに対応した I/O バス) API にはグループという概念があります。グループはデバイスの集合で、システム内での境界線として使用しているものです。そのため、グループは VFIO が使用する所有権の単位であると言えます。

重要: ホットプラグ (活性接続) への非対応について

openSUSE Leap 15.7 では、 VFIO を介した PCI デバイスのホットプラグによる VM ゲスト への接続はサポートしていません。

VFIO ドライバに関するさらに詳しい情報については、 /usr/src/linux/Documentation/vfio.txt (英語) をお読みください (kernel-source パッケージをインストールする必要があります) 。

VM ゲスト は通常、個別の作業領域で動作します。メモリ範囲や CPU を独自に割り当てるほか、ファイルシステムも別々になります。 VM ホストサーバ 側のファイルシステムとの間で共有を行うことで、相互のデータ交換をより柔軟に行うことができるようになります。 CIFS や NFS などのネットワーク型のファイルシステムでもディレクトリの共有を行うことができますが、これらは仮想化用に設計されたものではありませんので、十分な性能を提供することができないほか、機能面の問題に直面する可能性もあります。

KVM では新しく最適化された VirtFS (「ファイルシステムのパススルー」 と呼ぶこともあります) を提供しています。 VirtFS は準仮想化型のファイルシステムドライバで、ゲスト側でのファイルシステム操作をブロックデバイスの操作に変換する処理を行うことなく、そのままホスト側のファイルシステム操作に変換することができます。

VirtFS の機能は下記のような用途で使用することができます:

> sudo qemu-system-x86_64 [...] \
-fsdev local,id=exp11,path=/tmp/2,security_model=mapped3 \
-device virtio-9p-pci,fsdev=exp14,mount_tag=v_tmp5

> sudo mount -t 9p -o trans=virtio v_tmp /mnt

Kernel Same Page Merging ( KSM ) は Linux カーネルの機能で、複数のプロセス内にある同一のメモリページを、 1 つのメモリ領域にまとめる機能のことを指します。 KVM ゲストは Linux 内のプロセスとして存在することになりますので、 KSM を使用することでハイパーバイザがメモリをより効率的に使用し、オーバーコミット機能 (搭載されているメモリよりも多くのメモリを提供する機能) を提供することにもなります。そのため、メモリの限られたホスト内で複数の仮想マシンを動作させる必要がある場合、 KSM を利用することで解決できる場合があることになります。

KSM では、 /sys/kernel/mm/ksm ディレクトリ内に、その状態に関する情報を含むファイルを提供します:

> ls -1 /sys/kernel/mm/ksm
full_scans
merge_across_nodes
pages_shared
pages_sharing
pages_to_scan
pages_unshared
pages_volatile
run
sleep_millisecs

/sys/kernel/mm/ksm/* ファイルのそれぞれの意味について、詳しくは /usr/src/linux/Documentation/vm/ksm.txt (英語) をお読みください (kernel-source パッケージ内に含まれています) 。

KSM を使用するには、下記の手順を実施します: