论VT-d对虚拟化NAS之价值

2019-03-02 作者： Fisherworks

Here the post is to talk about how to build a vm-based homelab NAS file server to make the entire unit (host and vm guest) working perfectly well, with both low power consumption, and highly flexible features like timer power on/off, completely spin down HDDs (as data warehouse) with a “power-off” vm – while the host is running well in 7×24. And the key to all of those, is Intel VT-d (feature of x64 processor), with an extra SATA controller attached on the motherboard.

Then btw, clear thinking, after 10 years working experience, should be considered as one of the most valued personalities of a professional.

硬件：产自圣地华强北，3205U，4 Intel i211，HDMI，4 USB，3.5mm音频，1 9pin COM

初始状态：一台基于KVM虚拟化的NAS（文件服务器），Host系统是Proxmox VE 5.3。

• 当大部分教程选择esxi 5.x时，博主经仔细选择玩了PVE，原因1母鸡是标准debian本身可以做很多事（比如crontab，比如nfs server，比如gitlab等），2基于kvm稳定且不缺文档，3开源，4玩转了可以在工作中使用，毕竟是远近驰名的专业私有云solution。
• 小鸡操作系统是DSM6，参考别的资料，应该是基于BSD的定制魔改版本。
• 虚拟机（小鸡）分配2核1.5G内存作为计算资源。
• 硬盘共3块。
  • sata1，引导盘，尺寸50M，用于引导无系统的DSM6进入可以安装系统的状态。虚拟盘，位于母鸡Intel SATA控制器下的mSATA SSD上的一个qcow2文件。
  • sata0，系统盘，尺寸20G，用于安装DSM6系统。同样虚拟盘，位于母鸡Intel SATA控制器下的mSATA SSD上的一个qcow2文件。
  • sata2，数据盘，尺寸2.0T，从基于PVE（Proxmox VE）的母鸡“伪·直通”到小鸡的物理磁盘。
• 网卡是从PVE母鸡“真·直通”到小鸡的物理网卡，Intel i211千兆网。

 

存在问题：一台既无性能，也不可靠的文件服务器。

• 所谓无性能，就得搞明白“真·直通”和“伪·直通”的区别，这里有关于Intel VT-x和VT-d的简介。
  • 对于已经通过VT-d做了直通的i211网卡，其DMA和Interrupt都会remapping到虚拟机去，不再累及母鸡的cpu和内存来做传声筒；换句话说，几乎等价把母鸡的物理外设直连到了小鸡。小鸡关机，可以直接关掉物理网卡，这一点是最好佐证。
  • 而对于通过PVE命令“qm set –sata2”接到小鸡的磁盘，无非是把母鸡身上这个整体存储区间（整个硬盘），映射到小鸡虚拟的sata2通道（看起来还是整个硬盘）。也就是说，所有从小鸡对这块磁盘的读写，事无巨细都得母鸡全部过一遍，中断响应和IO性能差异高下立现。
• 所谓不可靠，此处指两点细节问题。
  • 首先，对“伪·直通”的硬盘。我们到小鸡身体里面看（下图右），虚拟出来的QEMU SATA硬盘，其身份信息以及可支持的健康功能统统不见；与同一块硬盘在母鸡身上所得的详细数据相比（下图左），堪称凄惨。这就造成DSM6系统对磁盘健康程度（SMART）是一无所知的。
  • 然后，单数据盘，无RAID，对文件服务器而言……尤其对于一台连磁盘的SMART状态都看不到的服务器，屋漏偏逢连夜雨，绝了。

 

解决思路：把SATA控制器“真·直通”到小鸡。

• ↑这是tm不可行的，常见家用计算机，包括我手里这台软路由，只有一个SATA控制器。意即给母鸡的系统盘，和给小鸡的数据盘，挂在同一个SATA控制器下，一根绳上蚂蚱，要走都走，要留都留。
• 既然如此，那么外接一个SATA控制器。接在哪，去看技术手册。

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