نام (NAME)

guestfs-performance - مهندسی و بهینه‌سازی libguestfs برای دستیابی به بالاترین کارایی

توضیحات (DESCRIPTION)

این صفحه نحوه دستیابی به بیشترین کارایی را از libguestfs، به‌ویژه زمانی که قصد دارید از libguestfs برای کار با هزاران ماشین مجازی یا ایمیج دیسک استفاده کنید، مستند می‌کند.

سه زمینه اصلی پوشش داده شده است. Libguestfs یک اپلاینس (یک توزیع کوچک لینوکس) را درون qemu/KVM اجرا می‌کند. دو بخش نخست عبارتند از: به حداقل رساندن زمان لازم برای راه‌اندازی این اپلاینس، و تعداد دفعاتی که اپلاینس باید راه‌اندازی شود. بخش سوم، کوتاه‌تر کردن زمان لازم برای بازرسی (inspection) ماشین‌های مجازی است.

اندازه‌گیری‌های پایه (BASELINE MEASUREMENTS)

پیش از اعمال تغییرات در نحوه استفاده از libguestfs، اندازه‌گیری‌های پایه را انجام دهید.

time guestfish -a /dev/null run

time guestfish --ro -a disk.img -i exit
time guestfish --ro -d GuestName -i exit

درک اپلاینس و زمان ساخت یا کش شدن آن (UNDERSTANDING THE APPLIANCE AND WHEN IT IS BUILT/CACHED)

نخستین باری که از libguestfs استفاده می‌کنید، یک اپلاینس را ساخته و کش می‌کند. این معمولاً در مسیر /var/tmp/.guestfs-* است، مگر اینکه $TMPDIR یا $LIBGUESTFS_CACHEDIR را تنظیم کرده باشید که در این صورت زیر آن دایرکتوری موقت قرار خواهد گرفت.

برای اطلاعات بیشتر درباره نحوه ساخت اپلاینس، بخش "SUPERMIN APPLIANCES" در supermin(1) را ببینید.

هر بار که libguestfs اجرا می‌شود، بررسی می‌کند که هیچ‌یک از فایل‌های میزبان مورد استفاده اپلاینس تغییر نکرده باشند. اگر تغییری رخ داده باشد، اپلاینس مجدداً ساخته می‌شود. این حالت معمولاً زمانی رخ می‌دهد که یک بسته روی میزبان نصب یا به‌روزرسانی شود (مثلاً با استفاده از برنامه‌هایی مانند "yum" یا "apt-get"). دلیل بازسازی اپلاینس، امنیت است: برنامه جدیدی که نصب شده ممکن است حاوی یک وصله امنیتی باشد، بنابراین می‌خواهیم برنامه اصلاح‌شده به‌صورت خودکار در اپلاینس گنجانده شود.

پیامدهای این موضوع بر کارایی به شرح زیر است:

• فرآیند ساخت (یا بازسازی) اپلاینس کش‌شده کند است، و می‌توانید با استفاده از یک اپلاینس ثابت از وقوع آن جلوگیری کنید (در ادامه ببینید).
• در صورت عدم استفاده از یک اپلاینس ثابت، آگاه باشید که به‌روزرسانی نرم‌افزار روی میزبان موجب یک‌بار بازسازی اپلاینس خواهد شد.
• دایرکتوری /var/tmp (یا $TMPDIR و $LIBGUESTFS_CACHEDIR) باید روی یک دیسک سریع قرار داشته باشد و فضای کافی برای اپلاینس داشته باشد.

استفاده از یک اپلاینس ثابت (USING A FIXED APPLIANCE)

برای کنترل کامل بر زمان ساخت اپلاینس، می‌توانید یک اپلاینس ثابت بسازید. این اپلاینس باید روی یک دیسک محلی سریع ذخیره شود.

برای ساخت اپلاینس، دستور زیر را اجرا کنید:

libguestfs-make-fixed-appliance <directory>

که در آن "<directory>" با نام دایرکتوری محل ذخیره اپلاینس جایگزین می‌شود (معمولاً یک زیردایرکتوری را مشخص می‌کنید، برای مثال: /usr/local/lib/guestfs/appliance یا /dev/shm/appliance).

سپس $LIBGUESTFS_PATH را مقداردهی کنید (و مطمئن شوید این متغیر محیطی در برنامه libguestfs شما تنظیم شده است)، یا برنامه خود را به‌گونه‌ای تغییر دهید که "guestfs_set_path" را فراخوانی کند. برای مثال:

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

اکنون می‌توانید برنامه‌های libguestfs، ابزارهای virt، guestfish و غیره را طبق روال معمول اجرا کنید. این برنامه‌ها از اپلاینس ثابت شما استفاده خواهند کرد و هرگز اپلاینس اختصاصی خود را نمی‌سازند، بازسازی نمی‌کنند یا کش نخواهند کرد.

(برای اطلاعات دقیق در این زمینه، ببینید: libguestfs-make-fixed-appliance(1)).

کاهش تعداد دفعات راه‌اندازی اپلاینس (REDUCING THE NUMBER OF TIMES THE APPLIANCE IS LAUNCHED)

موثرترین روش، هرچند نه همیشه ساده‌ترین، برای دستیابی به کارایی بالا این است که اطمینان حاصل کنید اپلاینس حداقل دفعات ممکن راه‌اندازی می‌شود. این کار احتمالاً مستلزم تغییر برنامه libguestfs شما خواهد بود.

سعی کنید "guestfs_launch" را حداکثر یک بار به ازای هر ماشین مجازی یا ایمیج دیسک هدف فراخوانی کنید.

به‌جای استفاده از نمونه‌های مجزای guestfish(1) برای اعمال مجموعه‌ای از تغییرات روی یک مهمان، از یک نمونه واحد guestfish استفاده کنید و/یا گزینه --listen دستور guestfish را به کار بگیرید.

نوشتن برنامه خود به صورت یک دیمن (daemon) را در نظر بگیرید که حین انجام مجموعه‌ای از تغییرات، مهمان را باز نگه می‌دارد. یا تمامی عملیاتی را که می‌خواهید انجام دهید پیش از باز کردن مهمان آماده‌سازی و مرتب (marshal) کنید.

همچنین می‌توانید افزودن دیسک‌های چندین مهمان به یک اپلاینس واحد را امتحان کنید. پیش از امتحان این روش، به نکات زیر توجه داشته باشید:

1.

افزودن چندین مهمان به یک اپلاینس یک مشکل امنیتی است، زیرا ممکن است به یک مهمان اجازه دهد در دیسک‌های مهمان دیگر مداخله کند. این کار را تنها زمانی انجام دهید که به همه مهمان‌ها اعتماد دارید، یا می‌توانید مهمان‌ها را بر اساس سطح اعتماد گروه‌بندی کنید.

2.

یک محدودیت سخت‌افزاری/سیستمی (hard limit) برای تعداد دیسک‌هایی که می‌توانید به یک اپلاینس واحد اضافه کنید وجود دارد. برای به دست آوردن این حد، "guestfs_max_disks" در guestfs(3) را فراخوانی کنید. برای اطلاعات بیشتر، بخش "LIMITS" در guestfs(3) را ببینید.

3.

استفاده از libguestfs به این شیوه پیچیده است. دیسک‌ها ممکن است تداخل‌های غیرمنتظره‌ای داشته باشند: برای نمونه، اگر دو مهمان از یک UUID یکسان برای یک سیستم‌فایل استفاده کنند (به این دلیل که کلون/شبیه‌سازی شده‌اند)، یا گروه‌های حجمی (volume groups) با نام یکسان داشته باشند (اما "guestfs_lvm_set_filter" را ببینید).

دستور virt-df(1) به‌طور پیش‌فرض چندین دیسک را اضافه می‌کند، بنابراین کد منبع این برنامه می‌تواند نقطه شروع مناسبی باشد.

کوتاه کردن زمان لازم برای بازرسی ماشین‌های مجازی (SHORTENING THE TIME TAKEN FOR INSPECTION OF VMs)

توصیه اصلی کاملاً روشن است: بازرسی (که عملیاتی سنگین است) را انجام ندهید مگر آنکه واقعاً به نتایج آن نیاز داشته باشید.

اگر قبلاً بازرسی را روی مهمان انجام داده‌اید، ممکن است کش کردن و استفاده مجدد از نتایج دفعه قبل بی‌خطر باشد.

برخی دیسک‌ها اصلاً نیازی به بازرسی ندارند: برای نمونه، اگر در حال ساخت یک ایمیج دیسک هستید، یا اگر ایمیج دیسک یک ماشین مجازی نیست، یا اگر ایمیج دیسک ساختار مشخص و شناخته‌شده‌ای دارد.

حتی زمانی که بازرسی اولیه ("guestfs_inspect_os") لازم است، می‌توان از عملیات بازرسی کمکی اجتناب کرد:

• سوار کردن دیسک‌ها تنها برای دریافت اطلاعات بیشتر درباره سیستم‌فایل ضروری است.
• فهرست کردن برنامه‌ها ("guestfs_inspect_list_applications") در لینوکس عملیاتی سنگین است، اما در ویندوز تقریباً بدون هزینه است.
• تولید آیکون مهمان ("guestfs_inspect_get_icon") در لینوکس سبک است اما در ویندوز عملیاتی سنگین به شمار می‌آید.

اپلاینس‌های موازی (PARALLEL APPLIANCES)

اپلاینس‌های Libguestfs بیشتر محدود به ورودی/خروجی (I/O bound) هستند و می‌توانید چندین اپلاینس را به‌صورت موازی راه‌اندازی کنید. به شرط وجود حافظه آزاد کافی، تفاوت ناچیزی میان راه‌اندازی ۱ اپلاینس در برابر N اپلاینس به‌صورت موازی وجود خواهد داشت.

روی یک لپ‌تاپ ۲ هسته‌ای (۴ رشته‌ای) با ۱۶ گیگابایت رم، با استفاده از اسکریپت آزمایشی پرل زیر (که البته چندان واقع‌گرایانه نیست)، نمودار زیر مقیاس‌پذیری عالی را هنگام اجرای موازی بین ۱ تا ۲۰ اپلاینس نشان می‌دهد:

 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
              number of parallel appliances

امکان اجرای بسیار بیشتر از ۲۰ اپلاینس به‌صورت موازی وجود دارد، اما اگر از بک‌اند libvirt استفاده می‌کنید، باید توجه داشته باشید که libvirt به‌طور پیش‌فرض تعداد اتصال‌های کلاینت را به ۲۰ محدود می‌کند.

اسکریپت ساده پرل زیر برای جمع‌آوری داده‌های نمودار بالا به کار رفته است، اما اطلاعات بسیار بیشتری در این زمینه، از جمله اسکریپت‌های آزمایشی پیشرفته‌تر و نمودارها، در پست‌های وبلاگ زیر در دسترس است:

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 ();
    # You could add some work for libguestfs to do here.
    $g->close ();
}
# Get everything into cache.
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);
}

عیب‌یابی کارایی ضعیف (TROUBLESHOOTING POOR PERFORMANCE)

تحلیل دقیق (DETAILED 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]

#!/bin/bash -
# Set this to point to the real qemu binary.
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=/path/to/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

پسرفت‌های کارایی در سایر برنامه‌ها (PERFORMANCE REGRESSIONS IN OTHER PROGRAMS)

گاهی اوقات پسرفت‌های کارایی در سایر برنامه‌ها (مانند qemu یا کرنل) رخ می‌دهد که مشکلاتی را برای libguestfs به وجود می‌آورند.

در نشانی https://github.com/libguestfs/libguestfs-analysis-tools اسکریپتی به نام boot-benchmark/boot-benchmark-range.pl وجود دارد که می‌تواند برای ارزیابی کارایی (benchmark) libguestfs در بازه‌ای از کامیت‌های گیت در یک پروژه دیگر استفاده شود تا مشخص شود آیا کامیتی باعث افت سرعت (یا بهبود آن) شده است یا خیر.

برای آشنایی با نحوه استفاده از این اسکریپت، راهنمای آن را مطالعه کنید:

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

همچنین ببینید (SEE ALSO)

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

نویسندگان (AUTHORS)

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

حق نشر (COPYRIGHT)

Copyright (C) 2012-2025 Red Hat Inc.

مجوز (LICENSE)

این کتابخانه یک نرم‌افزار آزاد است؛ شما می‌توانید آن را تحت شرایط «مجوز عمومی جامع‌تر گنو» (GNU Lesser General Public License) همان‌طور که توسط بنیاد نرم‌افزارهای آزاد منتشر شده است، چه نسخه ۲ مجوز و چه (به انتخاب خودتان) هر نسخه بعدی، بازتوزیع کرده و/یا تغییر دهید.

این کتابخانه با این امید توزیع شده است که مفید واقع شود، اما بدون هیچ‌گونه ضمانت؛ حتی بدون ضمانت ضمنی قابلیت فروش یا تناسب با یک هدف خاص. برای جزئیات بیشتر به «مجوز عمومی جامع‌تر گنو» مراجعه کنید.

شما باید همراه با این کتابخانه یک نسخه از «مجوز عمومی جامع‌تر گنو» را دریافت کرده باشید؛ در غیر این صورت، با بنیاد نرم‌افزارهای آزاد مکاتبه کنید: Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA

اشکالات (BUGS)

برای مشاهده فهرست اشکالات ثبت‌شده علیه libguestfs، از این پیوند استفاده کنید: https://bugzilla.redhat.com/buglist.cgi?component=libguestfs&product=Virtualization+Tools

جهت گزارش یک اشکال جدید در libguestfs، از این پیوند استفاده کنید: https://bugzilla.redhat.com/enter_bug.cgi?component=libguestfs&product=Virtualization+Tools

هنگام گزارش اشکال، لطفاً موارد زیر را ارائه دهید:

• نسخه libguestfs.
• جایی که libguestfs را از آن دریافت کرده‌اید (برای مثال کدام توزیع لینوکس، کامپایل از کد منبع و غیره).
• اشکال را به‌دقت شرح داده و روشی برای بازتولید آن ارائه نمایید.
• دستور libguestfs-test-tool(1) را اجرا کرده و خروجی کامل و دست‌نخورده را در گزارش اشکال قرار دهید.