sejong.jeonjo@gmail.com

작성일: 2025년 4월 17일

서버 장비들은 항온/항습이 되는 장비실에 있고 Keyboard, Mouse 그리고 모니터가 연결되어 있지 않은 경우가 많다.

그래서 서버를 관리할 때 Keyboard, Mouse, Monitor(Display) 장치들을 세트로 들고 다니면서 서버에 연결하곤 하는데,

이렇게 서버 콘솔에 접근할 때마다 Keyboard, Mouse, Monitor를 들고 다니는 일이 귀차니즘을 불러일으킨다. ㅠㅠ

물론 돈 많은 회사는 Rack 마다 비싼 KVM 장비를 붙여주거나 HP DL380, DL580 처럼  iLO 기능이 있어서 원격 제어가 쉽다.

(즉, OS 부팅이 안 된 상태에서 서버 장비를 관리할 수 있음. BIOS 설정이나 OS 부팅/셧다운 같은 제어가 가능)

돈을 아껴야 하는 회사는 위와 같은 호사를 누릴 수 없다. ㅠㅠ

그래서 이것저것 알아보다가 발견한 것이 Sipeed라는 회사가 팔고 있는 nanoKVM이라는 제품을 발견했다.

(공식 웹사이트에서는 'nanoKVM Cube'라는 이름으로 검색해야 함)

위 제품 구입 링크

참고하면 좋을  글

NanoKVM 이용기(이용 후기):  (링크)

NanoKVM 공식 웹 사이트:  (링크)

NanoKVM GitHub:  (링크)

테스트한 날짜: 2025년 4월 4일
사용한 OS: Ubuntu 22.04 / Ubuntu 24.04

Open vSwitch 설치

Open vSwitch를 설치한다.

$ sudo -s
 
$ apt update -y 
 
$ apt install -y openvswitch-common openvswitch-switch
 
$ apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virt-manager

libvirt-daemon과 virt-manager간 연동이 되려면, OS를 한번 Reboot 해줘야 한다.

Open vSwitch 설정

KVM Hypervisor의 VM이 사용할 Virtual Switch를 구축한다.

$ sudo -s
 
##
## br-ex 라는 이름의 Virtual Switch를 만든다.
##
 
$ ovs-vsctl add-br br-ex
 
$ ovs-vsctl show
 
 
##
## 인터넷과 연결된 Port를 eth0라고 가정한다.
## 이 eth0 port를 br-ex switch에 추가한다.
## [ 주의 ]
##   eth0 port를 bridge에 추가하는 순간, 기존에 eth0로 networking하던 것들이 모두 단절되니까
##   eth0 외에 eth1과 같이 여분의 network port를 추가로 만들어 놓는 것이 좋다.
##
 
$ ovs-vsctl add-port br-ex eth0
 
$ ovs-vsctl show
 
 
##
## netplan 설정 파일을 작성한다. (아래 예제를 참고)
##
 
$ cat /etc/netplan/00-installer-config.yaml
 
network:
  version: 2
  ethernets:
    eth0:                ## ovs bridge에 추가한 eth0 포트에는 IP 주소를 할당하지 않는다.
      dhcp4: false
    br-ex:               ## ovs bridge의 br-ex 포트에 eth0에 있는 주소를 설정한다.
      addresses:
      - 10.1.4.64/24
      gateway4: 10.1.4.1
      routes:
        - to: 10.1.4.0/24
          via: 10.1.4.1   
        - to: default
          via: 10.1.4.1
      nameservers:
        addresses:
        - 1.1.1.1
        - 8.8.8.8
    eth1:
      addresses:
      - 10.1.3.171/24
      routes:
        - to: 10.1.3.0/24
          via: 10.1.3.1      
      nameservers:
        addresses:
        - 1.1.1.1
        - 8.8.8.8
    eth2:
      dhcp4: false
    eth3:
      dhcp4: false
      
$ netplan apply
 
$ ifconfig br-ex
 
... 생략 ...

위와 같이 수행한 후, Ubuntu OS를 Reboot해서 Network Port eth0, br-ex가 정상적으로 구성되는지 확인한다.

(꼭, Reboot해야 하는 것은 아닌데 설정이 적용되는지 확인하는 차원에서 Reboot해보는 것을 권장한다)

KVM의 Network Profile 작성

KVM이 위에서 만든 br-ex virtual switch를 사용할 수 있도록 network profile을 작성한다.

$  cat > br-ex.xml <<-EOF
 
<network> 
 <name>br-ex</name>        # KVM이 User에게 출력해주는 이름 
 <forward mode='bridge'/> 
 <bridge name='br-ex'/>    # OVS가 가지고 있는 실제 bridge name 
 <virtualport type='openvswitch'/> 
</network> 
EOF
 
$

KVM에 Network Bridge 정보 등록

KVM 명령어인 virsh을 이용하여 br-ex switch 정보를 등록한다.

$ virsh  net-define  br-ex.xml
$ virsh  net-start  br-ex
$ virsh  net-autostart  br-ex
$ virsh  net-list​

위 설정 작성 후, Ubuntu Desktop 화면에서 'Virtual Manager' App을 실행하면 'br-ex' switch를 사용할 수 있다.

블로그 작성자: sejong.jeonjo@gmail.com

virsh, virt-install 명령 테스트한 날짜: 2023년 8월 7일

KVM을 사용하다보면, Virt-Manager라는 GUI 툴이 조작하기 편해서 계속 Virt-Manager만 사용하게 된다.

그런데 가끔 SSH 터미널만 사용할 수 있는 환경이거나 CLI Command만 이용해서 Script를 작성할 때는 virsh를 꼭 사용해야 한다.

Virtual Machine 생성하기 (그리고 VM에 OS 설치하기)

##
##  2023년 1월에 실제 Ubuntu 설치할 때 사용했던 명령.
##   참고: --disk 옵션에 기존에 사용했던 qcow image file을 사용하면 kernel을 못 찾는다는 에러 발생.
##        원인은 아직 모르겠음.
##   참고: 아래 명령을 수행하고 대략 55초 정도 지나야 Console에 text message가 출력된다.
##        (내가 사용한 HW Spec: i7-11700, 64GB)
##        따라서 느긋하게 기다려야 제대로 설치가 가능하다.
##
 
## 참고: size 단위는 GB.
 
## Case: OS 설치하면서 VM instance 시작하기
##       (주의: OS 설치하면서 VM start 할 때는 --osinfo 옵션을 빼야 한다.)
 
$ virt-install \
  --name my-vm \
  --ram 4096 \
  --vcpus 2 \
  --disk /mnt/sda1/virtual_storage/waas.qcow2,size=100 \
  --disk /mnt/hdd0/virtual_machine/harbor-2nd-storage.qcow2,size=500 \
  --graphics none \
  --network network=br-ex \
  --console pty,target.type=virtio \
  --autoconsole text \
  --location /home/iso/ubuntu-22.04.1-live-server-amd64.iso
 
 
 
## Case: 기존 사용했던 VM 이미지를 이용하여 VM instance 기동하기.
 
$ virt-install \
  --import \               ## 기존 VM image 파일을 이용하겠다는 옵션
  --osinfo ubuntu22.04 \   ## 이 osinfo 옵션을 꼭 추가해야 한다.
  --name my-vm \
  --ram 4096 \
  --vcpus 2 \
  --disk /mnt/sda1/virtual_storage/waas.qcow2,size=100 \
  --graphics none \
  --network network=br-ex \
  --console pty,target.type=virtio \
  --autoconsole text
 
  
  
##
## CPU Pinning, Hugepages 설정이 필요해서 사용했던 명령.
##
 
$ virt-install --import \
  --name my-machine \
  --vcpus 4 \
## CPU Pinning  
  --cpuset=2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32 \
  --memory=4096 \
## Hugepages  
  --memorybacking hugepages=on \
  --numatune 0 \
  --disk /mydir/my-machine.qcow2 \
  --network bridge=my-br \
  --network bridge=ems-br \
  --os-variant rhel7.9 \
  --noautoconsole
  
  
  ##
  ## 주의:
  ##  아래 --osinfo, --os-variant 옵션을 사용하면 VM instance 생성할 때 오류가 발생한다.
  ##  꼭 필요한 옵션이 아니니까, 아래 2가지 옵션을 사용하지 않는 것이 좋다. (2023년 1월 현재)
  ##    --osinfo ubuntu22.04
  ##    --os-variant ubuntu22.04
  ##
  
  
  ##
  ## 주의:
  ##  VM instance 내부에서 OS 설치가 끝나고, 자동 reboot되어야 하는게 정상이지만
  ##  가끔 OS termination 단계에서 실패하고 멈춘 경우가 있다.
  ##  reboot 시도 후 30초 후에도 console 화면의 변화가 없다면
  ##  과감하게 VM instance destroy를 시도한다.  (아래 명령을 사용)
  ##  
  $  
  ##

위 `virt-install` 명령을 실행하면, 바로 아래 화면이 출력되고

이 화면에서 대략 55~60초 정도 기다려야 다음 설치 화면으로 넘어간다.

위 화면에서 대략 55~60초 정도 기다리면, 드디어 아래와 같이 OS 설치 시작 화면이 나온다.

비록 Text Terminal 이지만, 조금이라도 예쁜 설치 화면을 원하면 "rich mode"를 선택한다.

이후부터는 일반적인 Ubuntu OS 설치 절차와 같다.

Virtual Machine 목록 보기

$  virsh list --all
 Id   Name     State
-------------------------
 1    x-node   running
 -    am0      shut off
 -    aw0      shut off
 -    aw1      shut off
 $

Virtual Machine 기동하기

##
## am0 가상 머신을 기동하기
##
 
$  virsh start am0
Domain am0 started
 
 
##
## am0 가상 머신이 기동되었는지 확인하기
##
 
$  virsh list --all
 Id   Name     State
-------------------------
 1    x-node   running
 2    am0      running
 -    aw0      shut off
 -    aw1      shut off
$

Virtual Machine 종료하기

##
## Graceful Termination of VM instance
## (참고로, 아래 숫자 2는 VM의 ID이다)
##
 
$  virsh shutdown 2
Domain 2 is being shutdown
 
$
 
 
##
## VM instance 강제 종료
## (참고로, 아래 숫자 2는 VM의 ID이다)
##
 
$ virsh destroy 2
 
 
##
## VM instance 삭제하기
##
$ virsh undefine vm-name

Virtual Machine의  Console에 접속하기

$  virsh console x-node
Connected to domain x-node
Escape character is ^]
 
CentOS Linux 8
x-node login: root
Password: ......
 
[root@x-node ~]# _

qcow2 image file size 조정 (resize)

##
## 원하는 size로 vm image를 재조정할 수 있다.
## 최초에 작게 만들어진 volume image 용량을 더 크게 늘리기 위해서 사용한다.
##
 
$ qemu-img  resize  myvm.qcow2  100G
 
 
##
##  아래 명령과 같이 수행하여 기존 VM image에서 빈 공간을 제거하고 size를 줄일 수 있다.
##  보통 qcow2 파일을 다른 장비로 옮길 때, vm image size를 줄이기 위한 용도로 사용된다.
##  참고: 원본 qcow2 이미지 파일은 유지되므로 별도로 백업하지 않아도 된다.
 
$  qemu-img convert -O qcow2 source_image.qcow2 shrunk_image.qcow2
 
 
##
## volume image 정보를 열람한다.
##
 
$ qemu-img  info    myvm.qcow2

qcow2 image 파일 생성하기

##
## 만약 qcow2 type의 virtual volume을 만들고 싶다면 아래와 같이 명령을 수행.
## Volume size는 250GB로 지정했지만, 실제로는 qcow2 파일에 meta data만 생성하기 때문에
## 실제 사이느는 1MB 밖에 안 되고, 시간도 3초 정도 밖에 안 걸린다.
##
 
$  qemu-img  create  -f qcow2  my-virtual-volume.qcow2  250G

VM의 OS Type 전체 목록 열람하기

$  virt-install --osinfo list
...
ubuntu-lts-latest, ubuntu-stable-latest, ubuntu22.04, ubuntujammy
ubuntu21.10, ubuntuimpish
ubuntu21.04, ubuntuhirsute
ubuntu20.10, ubuntugroovy
ubuntu20.04, ubuntufocal
...
$

기존 VM instance에 disk 추가하기

$ virsh edit my-vm
 
... 중간 생략 ...
 
  <devices>
    <emulator>/usr/bin/qemu-system-x86_64</emulator>
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2' discard='unmap'/>
      <source file='/var/lib/libvirt/images/my-vm-a.qcow2'/>
      <target dev='vda' bus='virtio'/>
      <boot order='1'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x05' slot='0x00' function='0x0'/>
    </disk>
    ##
    ## FIXME: 이 부분을 추가한다.
    ##
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2'/>
      <source file='/opt/virtual_storage/vol_01.qcow2'/>
      <target dev='vdb' bus='virtio'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x09' slot='0x00' function='0x0'/>
    </disk>
    
... 중간 생략 ...
 
$ virsh reboot my-vm
 
## 또는 아래와 같이 hypervisor를 restart한다.
 
$ systemctl restart libvirt-bin

위 방식과 다르게 virt-install 명령으로 disk를 추가하여 VM instance를 재시작한다.

virt-install \
  --import \
  --name my-vm \
  --osinfo ubuntu22.04 \
  --ram 2048 \
  --vcpus 2 \
  --disk  /opt/virtual_machine/my-vm.qcow2 \
  --disk  /opt/virtual_machine/my-new-disk.qcow2 \
  --graphics none \
  --network network=br-ex \
  --console pty,target.type=virtio \
  --autoconsole text

VM의 CPU에 Host의 CPU를 Pinning

## CPU pinning 설정하는 명령어
virsh vcpupin <vm-name> <vcpu-number> <host-core-number>

## CPU pinning 설정하기
##  - "VM CPU core id 0"은 "Host CPU core id 12"를 사용하도록 고정
##  - "VM CPU core id 1"은 "Host CPU core id 13"를 사용하도록 고정
## 위 내용을 실제로 설정하려면, 아래와 같이 명령을 실행하면 된다.
$ virsh vcpupin myvm 0 12
$ virsh vcpupin myvm 1 13
 
 
## CPU pinning 상태 확인하기
$ virsh vcpupin myvm
 VCPU   CPU Affinity
----------------------
 0      12
 1      13

##
## 채용 관련 글
##
제가 일하고 있는 기업 부설연구소에서 저와 같이 연구/개발할 동료를 찾고 있습니다.
(이곳은 개인 블로그라서 기업 이름은 기재하지 않겠습니다. E-mail로 문의주시면 자세한 정보를 공유하겠습니다.)
 
근무지 위치:
  서울시 서초구 서초동, 3호선 남부터미널역 근처 (전철역 출구에서 회사 입구까지 도보로 328m)
필요한 지식 (아래 내용 중에서 70% 정도를 미리 알고 있다면 빠르게 협업할 수 있음):
  - 운영체제 (학부 3~4학년 때, 컴퓨터공학 운영체제 과목에서 배운 지식 수준):
    예를 들어, Processor, Process 생성(Fork)/종료, Memory, 동시성, 병렬처리, OS kernel driver  
  - Linux OS에서 IPC 구현이 가능
    예를 들어, MSGQ, SHM, Named PIPE 등 활용하여 Process간 Comm.하는 기능 구현이 가능하면 됨. 
  - Algorithm(C언어, C++ 언어로 구현 가능해야 함)
    예를 들어, Hashtable, B-Tree, Qsort 정도를 C 또는 C++로 구현할 수 있을 정도 
  - Network 패킷 처리 지식(Layer 2 ~ 4, Layer 7)
    예를 들어, DHCP Server/Client의 주요 Feature를 구현할 정도의 능력이 있으면 됨.
  - Netfilter, eBPF 등 (IP packet hooking, ethernet packet 처리, UDP/TCP packet 처리)
  - IETF RFC 문서를 잘 읽고 이해하는 능력 ^^
  # 위에 열거한 내용 외에도 제가 여기 블로그에 적은 내용들이 대부분 업무하면서 관련이 있는 주제를 기록한 것이라서
  # 이 블로그에 있는 내용들을 잘 알고 있다면, 저희 연구소에 와서 연구/개발 업무를 수행함에 있어서 어려움이 없을 겁니다.
회사에서 사용하는 프로그래밍 언어:
  - 프로그래밍 언어: C, C++, Go
    (참고: 아직 연구소 동료들이 Rust를 사용하진 않습니다만, 새 언어로써 Rust를 사용하는 것을 고려하는 중)
근무 시간:
  - 출근: 8~10시 사이에서 자유롭게 선택
  - 퇴근: 8시간 근무 후 퇴근 (오후 5시 ~ 7시 사이)
  - 야근 여부: 거의 없음 (내 경우, 올해 상반기 6개월간 7시 이후에 퇴근한 경우가 2회 있었음)
  - 회식 여부: 자유 (1년에 2회 정도 회식하는데, 본인이 집에 가고 싶으면 회식에 안 감. 왜 참석 안 하는지 묻지도 않음)
외근 여부:
  - 신규 프로젝트 멤버 -> 외근 전혀 하지 않음 (나는 신규 프로젝트만 참여해서 지난 1년 동안 한번도 외근 없었음)
  - 상용 프로젝트 멤버 -> 1년에 5회 미만 정도로 외근
팀 워크샵 여부:
  - 팀 워크샵 자체를 진행하지 않음. (워크샵 참석하는 거 싫어하는 개발자 환영 ^^)
연락처:
  - "sejong.jeonjo@gmail.com"  # 궁금한 점은 이 연락처로 문의주세요.
  - 블로그 비밀 댓글 (제가 하루에 한번씩 댓글 확인하고 있음)
원하는 인재상:
  - 우리 부설연구소는 "긴 호흡으로 프로젝트를 진행"하기 때문에 최소 2년간 한 가지 주제를 꾸준하게 연구/개발할 수 있는 개발자를 원함.
  - 우리 부설연구소는 자주적으로 연구 주제를 찾아서 업무를 하기 때문에 능동적으로 생각하고 행동하는 동료를 원함.
  - 차분하게 연구 주제에 몰입하고, 해법을 찾는 것을 즐기는 사람.
내가 느끼는 우리 연구소의 장점:
  - 갑/을 관계가 없음. (제가 근무하고 있는 연구소는 SI업종이 아니라서 갑/을 회사 개념이 없음)
  - 연구소 자체적으로 연구 주제를 발굴하고 시스템을 개발하기 때문에 개발 일정에 대한 스트레스가 적음
  - 빌딩 전체를 우리 회사가 사용하므로 분위기가 산만하지 않음.
  - 근처에 예술의전당, 우면산 둘레길이 있어서 점심 시간에 산책하기 좋음 ^^
  - 연구소 동료들 매너가 Good (2년간 일하면서 한번도 감정에 스크레치 생기거나 얼굴 붉히며 싸운 적 없음 ^^)

작성일: 2024년 3월 13일

CLI 명령 환경 vs. GUI  환경 비교

QEMU/KVM이 돌아가는 Baremetal machine(또는 Host machine)이 GNOME 같은 GUI Desktop 환경이 아닌 경우에는

  1)  QEMU/KVM 서버에 SSH 연결해서

  2)  터미널에서 virsh 명령을 이용해서 VM instance를 기동, 종료, 조회 작업을 해야 한다.

virsh CLI 명령에 익숙해지면 어려운 점은 없는데, CPU Memory 통계를 보거나 각종 VM instance의 가상 HW 리소스를 볼 때는

GUI 환경의 Virtual Machine Manager가 편한다.

간단하게 아래 화면을 비교해보자 !   어느 것이 더 사용하기 편하겠는가?

Ubuntu 22.04에 Virtual Machine Manager(virt-manager)를 설치하는 절차

준비 작업: SSH 접속 가능 여부 확인 (필수)

아래와 같이 QEMU/KVM이 설치된 서버에 SSH 접속이 되는지 꼭 확인해야 한다.

아래  SSH 접속에서 중요한 점은 "list of known hosts"에 [my-host.com]을 추가하는 과정이다.

SSH 접속만 잘 된다면, "list of know hosts"에 my-host.com이 잘 추가되었다고 생각하면 된다.

[My-PC] $ ssh -p 22678 root@my-host.com
 
The authenticity of host '[my-host.com]:22678 ([233.52.11.184]:22678)' can't be established.
ED25519 key fingerprint is SHA256:YBk..........................Kg.
This key is not known by any other names
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes
 
Warning: Permanently added '[my-host.com]:22678' (ED25519) to the list of known hosts.
 
[my-host.com] $

Virtual Machine Manager 원격 접속 설정하기

Virtual Machine Manager의 원격 접속을 설정하는 방법은 아래와 같다.

(그냥 예제 화면을 보면서 따라하면 된다)

아래 [ Virtual Machine Manager ] 화면에서 [ File ] -> [ Add Connection... ] 메뉴를 선택한다.

[ Add Connection ] 창이 열리면, 각 설정 항목에 값을 입력한다.

  - Hypervisor: QEMU/KVM 을 입력  (특별한 경우가 아니라면, 이 값을 선택하자)

  - Username:  root   (특별한 경우가 아니라면, root 계정을 사용하자)

  - Hostname:  my-host.com:22678  (각자의 인터넷 주소를 사용하자. 왼쪽 22678은 SSH 포트 번호를 의미한다.)

위 화면에서 설정이 끝나면, [ Connect ] 버튼을 누른다.

아래와 같이 원격지 Host machine의 QEMU(KVM)에 연결된 것을 볼 수 있을 것이다.

초기 설정에서 주의할 점  (FAQ)

만약 [Virtual Machine Manager]가 QEMU/KVM 서버로 Connect 실패한다면, 

위 "준비 작업"에서 설명한 서버 쪽에 SSH 접속을 한번 해주어야 한다.

SSH 터미널을 열 때, 경고 메시지가 한번 나오는데 여기서 Yes를 입력해주어야 위 GUI가 잘 연결된다.

.

.

.

.

.

macOS에 Virtual Machine Manager(virt-manager)를 설치하는 절차

대부분 설정하는 과정은 Ubuntu 22.04와 macOS가 비슷하고,
설치하는 명령(brew vs. apt)만 다르다.
따라서 Ubuntu 22.04에서 동일하게 설정했던 내용은 생략하고, 다른 점만 기술하겠다.

준비 작업: SSH 접속 가능 여부 확인 (필수)

아래와 같이 내 Macbook(또는 Mac Mini)에서 QEMU/KVM이 설치된 서버에 SSH 접속이 되는지 꼭 확인해야 한다.

아래  SSH 접속에서 중요한 점은 "list of known hosts"에 [my-host.com]을 추가하는 과정이다.

SSH 접속만 잘 된다면, "list of know hosts"에 my-host.com이 잘 추가되었다고 생각하면 된다.

[My-Macbook] $ ssh -p 22678 root@my-host.com
 
The authenticity of host '[my-host.com]:22678 ([233.52.11.184]:22678)' can't be established.
ED25519 key fingerprint is SHA256:YBk..........................Kg.
This key is not known by any other names
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes
 
Warning: Permanently added '[my-host.com]:22678' (ED25519) to the list of known hosts.
 
[my-host.com] $

virt-manager 설치하기

참고 매뉴얼: https://formulae.brew.sh/formula/virt-manager

$ brew install virt-manager

virt-manager 기동하기 (실행하기)

Ubuntu 22.04와 가장 크게 다른 점이 이 부분이다.

Ubuntu 22.04에서는 [Virtual Machine Manager] 실행 아이콘을 찾아서 클릭하면 virt-manager 프로세스가 기동되지만,

macOS에서는 아래와 같이 옵션을 붙여서 실행해줘야 한다.

$ virt-manager -c "qemu:///session" --no-fork

아래와 같이 [Virtual Machine Manager]가 구동될 것이다.

참고: 나머지 virt-manager GUI에서 QEMU/KVM 원격 접속 설정하는 절차는 Ubuntu 22.04와 동일하므로 생략함.
         원격 접속 설정까지 마무리하면, 아래와 같이 전체 VM instance list가 보인다.

KVM, OpenStack, Kubernetes, OCP 등을 사용하다보면 VM에서 또는 Container 내부에서 CPU를 Pinning하거나 NUMA Node를 지정해야 할 경우가 있는데, 이런 CPU Pinning 설정/관리에 대한 내용을 기록해볼까~~~하고 마음을 먹었다. 그러나 너무 잘 작성한 블로그와 WebDocs가 있어서 그냥 Link만 걸어두기로 마음을 바꾸었다. :)

https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/5/html/virtualization/ch33s08

https://mhsamsal.wordpress.com/2020/05/12/how-to-perform-cpu-pinning-for-kvm-virtual-machines-and-docker-containers/

https://superuser.com/questions/1519358/qemu-kvm-cpu-pinning

구성 환경

Host OS: Ubuntu

Hypervisor: KVM

VM(Guest): CentOS, Ubuntu, CoreOS 등 (Linux 계열)

우선 아래의 Web Docs를 보고 설정 및 테스트해보고, 잘 동작하면 여기에 테스트한 내용을 기록할 예정이다.

https://help.ubuntu.com/community/KVM%20-%20Using%20Hugepages

블로그 작성자: sejong.jeonjo@gmail.com

Host OS가 Ubuntu 20.04이고, 이 Host에 KVM을 설치했다.

그리고 이 KVM에서 PCI passthrough를 사용하는 방법을 정리해봤다.

참고: 이론적인 내용은 아래 블로그가 아주 쉽게 설명하고 있다.

https://www.nepirity.com/blog/kvm-gpu-passthrough/

PCI passthrough 사용을 위한 Host OS 설정

PCI passthrough를 사용하기 위해 아래 명령과 같이 Host OS를 설정한다.

##
## Grub 설정
##
 
$  cat /etc/default/grub
 
... 중간 생략 ...
 
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash intel_iommu=on intel_iommu=igfx_off iommu=pt vfio-pci.ids=8086:1572"
 
... 중간 생략 ...
 
$  reboot
 
...
...
...
 
 
##
## Host OS가 Booting 되면, 아래와 같이 PCI에 관한 로그를 확인한다. "iommu=pt" 설정 확인
##
 
$  dmesg | grep -i vfio
[    0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/vmlinuz-5.4.0-94-generic root=UUID=7824a9ea-e59b-4796-9e23-75e3d909a001 ro quiet splash intel_iommu=on intel_iommu=igfx_off iommu=pt vfio-pci.ids=8086:1572 vt.handoff=7
[    4.136218] Kernel command line: BOOT_IMAGE=/vmlinuz-5.4.0-94-generic root=UUID=7824a9ea-e59b-4796-9e23-75e3d909a001 ro quiet splash intel_iommu=on intel_iommu=igfx_off iommu=pt vfio-pci.ids=8086:1572 vt.handoff=7
[   10.734658] VFIO - User Level meta-driver version: 0.3
[   10.814142] vfio_pci: add [8086:1572[ffffffff:ffffffff]] class 0x000000/00000000
 
...
...
...
 
 
$  lspci -k
 
... 중간 생략 ...
 
12:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+ (rev 02)
        Subsystem: Hewlett-Packard Company Ethernet 10Gb 2-port 562SFP+ Adapter
        Kernel driver in use: vfio-pci
        Kernel modules: i40e
12:00.1 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+ (rev 02)
        Subsystem: Hewlett-Packard Company Ethernet 10Gb 562SFP+ Adapter
        Kernel driver in use: vfio-pci
        Kernel modules: i40e
 
... 중간 생략 ...
 
$

PCI passthrough 사용을 위한 KVM 설정

##
## PCI passthrough할 NIC이 x710 드라이버를 사용한다고 가정하고
## 아래 설정 절차를 진행했다.
##
 
$  lspci | grep -i x710
12:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+ (rev 02)
12:00.1 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+ (rev 02)
af:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+ (rev 02)
af:00.1 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+ (rev 02)
$
 
##
## 위 출력된 내용 중에서 왼쪽 컬럼의 
##  12:00.0 
##  12:00.1
##  af:00.0
##  af:00.1
## 이 값을 이용하여 아래와 같이 KVM이 관리하는 device list를 확인한다.
##
##  참고:
##    nodedev-list로 출력된 device들은 모든 VM에서 공유해서 사용하는 device이므로
##    특정 VM에서 PCI device를 독점적으로 점유하려면, 아래 device를 KVM에서 detach하고
##    특정 VM의 HW에 아래 PCI device를 추가해주어야 PCI passthrough 효과를 얻을 수 있다.
##
 
$  virsh nodedev-list | grep 12_00
pci_0000_12_00_0
pci_0000_12_00_1
$  virsh nodedev-list | grep af_00
pci_0000_af_00_0
pci_0000_af_00_1
$
 
##
## PCI 슬롯 번호로 host에 등록된 PCI장비의 이름을 확인후 이 이름을 바탕으로 device 상제 정보를 확인한다.
## 아래 출력 내용 중에서 bus, slot, function 번호 확인 => KVM에서 VM의 device 추가할 때 필요하다.
##
 
 
 
root@bmt:~# virsh nodedev-dumpxml pci_0000_12_00_0
<device>
  <name>pci_0000_12_00_0</name>
  <path>/sys/devices/pci0000:11/0000:11:00.0/0000:12:00.0</path>
  <parent>pci_0000_11_00_0</parent>
  <driver>
    <name>vfio-pci</name>
  </driver>
  <capability type='pci'>
    <class>0x020000</class>
    <domain>0</domain>
    <bus>18</bus>
    <slot>0</slot>
    <function>0</function>
    <product id='0x1572'>Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+</product>
    <vendor id='0x8086'>Intel Corporation</vendor>
    <capability type='virt_functions' maxCount='64'/>
    <iommuGroup number='38'>
      <address domain='0x0000' bus='0x12' slot='0x00' function='0x0'/>
    </iommuGroup>
    <numa node='0'/>
    <pci-express>
      <link validity='cap' port='0' speed='8' width='8'/>
      <link validity='sta' speed='8' width='8'/>
    </pci-express>
  </capability>
</device>
 
 
root@bmt:~# virsh nodedev-dumpxml pci_0000_12_00_1
<device>
  <name>pci_0000_12_00_1</name>
  <path>/sys/devices/pci0000:11/0000:11:00.0/0000:12:00.1</path>
  <parent>pci_0000_11_00_0</parent>
  <driver>
    <name>vfio-pci</name>
  </driver>
  <capability type='pci'>
    <class>0x020000</class>
    <domain>0</domain>
    <bus>18</bus>
    <slot>0</slot>
    <function>1</function>
    <product id='0x1572'>Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+</product>
    <vendor id='0x8086'>Intel Corporation</vendor>
    <capability type='virt_functions' maxCount='64'/>
    <iommuGroup number='39'>
      <address domain='0x0000' bus='0x12' slot='0x00' function='0x1'/>
    </iommuGroup>
    <numa node='0'/>
    <pci-express>
      <link validity='cap' port='0' speed='8' width='8'/>
      <link validity='sta' speed='8' width='8'/>
    </pci-express>
  </capability>
</device>
 
 
root@bmt:~# virsh nodedev-dumpxml pci_0000_af_00_0
<device>
  <name>pci_0000_af_00_0</name>
  <path>/sys/devices/pci0000:ae/0000:ae:00.0/0000:af:00.0</path>
  <parent>pci_0000_ae_00_0</parent>
  <driver>
    <name>vfio-pci</name>
  </driver>
  <capability type='pci'>
    <class>0x020000</class>
    <domain>0</domain>
    <bus>175</bus>
    <slot>0</slot>
    <function>0</function>
    <product id='0x1572'>Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+</product>
    <vendor id='0x8086'>Intel Corporation</vendor>
    <capability type='virt_functions' maxCount='64'/>
    <iommuGroup number='151'>
      <address domain='0x0000' bus='0xaf' slot='0x00' function='0x0'/>
    </iommuGroup>
    <pci-express>
      <link validity='cap' port='0' speed='8' width='8'/>
      <link validity='sta' speed='8' width='8'/>
    </pci-express>
  </capability>
</device>
 
 
root@bmt:~# virsh nodedev-dumpxml pci_0000_af_00_1
<device>
  <name>pci_0000_af_00_1</name>
  <path>/sys/devices/pci0000:ae/0000:ae:00.0/0000:af:00.1</path>
  <parent>pci_0000_ae_00_0</parent>
  <driver>
    <name>vfio-pci</name>
  </driver>
  <capability type='pci'>
    <class>0x020000</class>
    <domain>0</domain>
    <bus>175</bus>
    <slot>0</slot>
    <function>1</function>
    <product id='0x1572'>Ethernet Controller X710 for 10GbE SFP+</product>
    <vendor id='0x8086'>Intel Corporation</vendor>
    <capability type='virt_functions' maxCount='64'/>
    <iommuGroup number='152'>
      <address domain='0x0000' bus='0xaf' slot='0x00' function='0x1'/>
    </iommuGroup>
    <pci-express>
      <link validity='cap' port='0' speed='8' width='8'/>
      <link validity='sta' speed='8' width='8'/>
    </pci-express>
  </capability>
</device>
 
 
##
## Host에서 위의 PCI Device를 detach한다.
##   참고: Host에 Attach된 nodedev는 VM에 Mount가 불가능하여 Detach해야 한다.
##        즉, 특정 VM에서만 위 PCI 장치를 전용해서 사용해야 하기 때문에
##        다수의 VM이 위 PCI 장비를 공유하지 못하도록 싹을 뽑아 버린다고 생각하면 된다.
##
 
$  virsh nodedev-detach pci_0000_12_00_0
Device pci_0000_12_00_0 detached
 
$  virsh nodedev-detach pci_0000_12_00_1
Device pci_0000_12_00_1 detached

위와 같이 KVM에서 Host 머신의 PCI 장치를 Detach했으면, 아래 KVM Virtual Manager 화면에서

특정 Virtual Machine 의 설정 화면을 열어본다.

그리고 이 Virtual Machine에 PCI Device를 추가한다. (아래 화면의 설정 순서를 따라할 것!!!) 

위 설정 화면에서 [Finish] 버튼을 누르면, 아래 화면처럼 새로 추가한 PCI 장치 정보를 볼 수 있다.

위와 같이 Virtual Machine이 설정된 후에 VM 내부에서는 SR-IOV 구성까지 해야 NIC에 여러 VF를 생성하고, Application Process가 VF를 사용할 수 있을 것이다. (이후 과정에 나중에 테스트하면서 다시 기록할 생각이다) 

NAT에 대한 개념 설명은 아래의 Joinc 사이트를 참고

일반적으로 DNAT는;

 웹 서버가 Private Network 내부에 존재하면, Public network과 Private network의 경계에 있는 DNAT 장치가 외부의 모든 요청 패킷을 수신하여 Dest Address를 Private network의 IP Address 및 TCP/UCP Port로 변경하여 전달하는 용도로 자주 이용된다. 

아래 명령 예제는  

• Host machine이 eth1
• Host machine과 Virtual machine의 Bridge interface를 virbr0    (참고: VM 내부의 IP는 192.168.122.203) 

라고 가정하고 설정한 것이다. 

$ echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 
 
##
## 주의: 
##   아래 -F 옵션은 FORWARD 체인의 내용을 깨끗하게 지우는 명령(Flush)이기 때문에 조심해서 사용해야 한다.
##
$ iptables -F FORWARD 
 
##
## FORWARD 체인에 eth1 ethernet port로 나가는 트래픽을 허용하는 Rule을 추가.
##
$ iptables -A FORWARD -o eth1 -j ACCEPT 
 
##
## FORWARD 체인에 virbr0 ethernet port로 나가는 트래픽을 허용하는 Rule을 추가.
##
$ iptables -A FORWARD -o virbr0 -j ACCEPT 
 
##
## VM의 SSH 서비스로 DNAT 처리 (Port forward: 50022 --> 22)
##
$ iptables  -t nat  -A PREROUTING  -i eth1 -p TCP  --dport 50022  -j DNAT  --to 192.168.122.203:22
 
##
## VM의 Web 서비스로 DNAT 처리 (Port forward: 50080 --> 80)
##
$ iptables  -t nat  -A PREROUTING  -i eth1 -p TCP  --dport 50080  -j DNAT  --to 192.168.122.203:80

위 명령 예시에서 마지막 명령줄에 대한 설명:

Gateway의 eth1으로 들어오는 패킷중에 80번 포트번호로 접속하는 패킷은 192.198.122.203(HTTP)의 80번 포트로 보낸다.

파라미터 단위로 의미를 파악해보면, 아래와 같다.

  iptables -t nat(NAT기능을 사용하겠다) 
              -A PREROUTING(PREROUTING 체인에 Rule을 추가)
              -i eth0(eth0 인터페이스로 들어오는 패킷들에 적용한다) 
              -p TCP(TCP 프로토콜이면) 
              --dport 80(접속하려는 포트번호가 80번이면) 
              -j DNAT --to 192.168.122.203:80 
             (목적지 주소를 192.168.122.203으로 변경, 포트 번호는 80번으로 변경한다)