前言
本文的目的是爲了解決在使用CloudStack（CloudPlatform）時，基於KVM虛擬化平臺，Windows虛擬機的性能低下的問題。
此性能，主要指磁盤IO和網卡性能。
相關文檔
由於CS文檔中，只強調了PV這個概念，根據PV模式區分使用不同的硬件接口類型。所以收集部分鏈接給大家掃盲。
關於PV（Paravirtualization-半虛擬化）模式的概念，請參閱：
http://www.rackspace.com/knowledge_center/article/choosing-a-virtualization-mode-pv-versus-pvhvm
http://wiki.xenproject.org/wiki/Paravirtualization_%28PV%29
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E5%8C%96
http://www.ibm.com/developerworks/cn/cloud/library/cl-hypervisorcompare-kvm/
另外，關於virtio，可以查看如下鏈接：
http://www.linux-kvm.org/page/Virtio
http://smilejay.com/2012/11/virtio-overview/ （這個值得不懂kvm的兄弟一看）
背景
在兩個項目彙總（CS+KVM）,客戶均提到Windows性能不足，但至於哪方面性能，不細說，太多。使用者反饋就一句話：虛擬機運行太慢。
十幾臺刀片服務器，30T SAN存儲，將近萬G內存。才跑了100來個虛擬機，還慢，像話嘛。
得了，慢，咱就得找原因。
初步分析
我這人比較膚淺，首先想到的就是磁盤IO不行，這個是最直接讓客戶覺得系統慢的原因（排除內存不足的問題）。
經過檢查，發現：
1.使用CS創建的Windows虛擬機，系統盤的磁盤類型爲IDE（你拿IDE接口跑Windows 2008R2，還要求性能，這像話嘛）。除系統盤之外所創建的所有數據盤，接口類型全部爲VirtIO。
至於如何查看硬盤接口類型，可以在系統中，打開設備管理器-查看磁盤驅動器類型。或者在kvm主機中，使用 ”virsh edit 虛擬機名稱“ 查找Disk相關配置。直接使用virt-manager也可以。
2.使用CS創建的Linux(常見發行版)虛擬機，系統盤和數據盤硬盤接口類型全部爲VirtIO。
到這裏，我將問題歸結爲：在CS中，基於KVM平臺，所創建的Windows虛擬機，系統盤磁盤接口類型爲IDE，這是導致性能慢的主要原因。最優磁盤接口類型應該爲VirtIO。
注：
有人會說你這太武斷了，嗯，我上家公司基於KVM做桌面虛擬化產品，當時跟VMware View，XenDesktop做性能對比也不相上下(均是默認配置)，跑Win7和Win2008，在負載一般的情況下，很少出現運行慢的問題。所以，基於KVM平臺，跑Windows系統，效果並不會太差。當然了，除了硬盤接口使用了VirtIO，也做了其他調優。
但，瞭解KVM的朋友，應該知道KVM+VirtIO是一對好基友。至於IDE和VirtIO的性能測試對比，稍後有機會我再拿出具體測試數據。
問題視乎變得簡單了，將系統盤的IDE接口，換成VirtIO接口即可。
再來看下官方文檔中指出，哪些系統類型，默認的系統盤接口類型爲VirtIO：
(僅KVM) If you choose an OS that is PV-enabled, the VMs created from this ISO will have a SCSI (virtio) root disk. If the OS is not PV-enabled, the VMs will have an IDE root disk. The PV-enabled types are:
Fedora 13
Fedora 12
Fedora 11
Fedora 10
Fedora 9
Other PV
Debian GNU/Linux
CentOS 5.3
CentOS 5.4
CentOS 5.5
Red Hat Enterprise Linux 5.3
Red Hat Enterprise Linux 5.4
Red Hat Enterprise Linux 5.5
Red Hat Enterprise Linux 6
由上面的信息得知：啓用了PV模式的操作系統，根磁盤，也就是系統磁盤，默認會使用VirtIO模式，而沒用啓用PV模式的操作系統，將會默認使用IDE模式。
細心的你也會發現，上面的列表中，幾乎全部是Linux系統，除了"Other PV"這個怪胎（其實還有"Windows PV"啦，至於爲啥，也許是寫文檔的人懶，也許是，稍後再說）。
爲啥幾乎都是Linux系統，官方說了這樣一句話：
（僅KVM）All VMs are required to support the virtio drivers. These drivers are installed in all Linux kernel versions 2.6.25 and greater. The administrator must set CONFIG_VIRTIO_BALLOON=y in the virtio configuration.
所有的虛擬機都要求支持virtio驅動，而Linux平臺的virtio驅動已經集成到2.6.25或更高版本的內核中。也就是說Linux可以直接識別virtio接口設備。而virtio是一個在hypervisor之上的抽象API接口，是一個半虛擬化驅動，virtio與hypervisor協作工作，用於提供出色的性能。也就是說，virtio不是標準接口類型。你買硬盤的時候有看到過virtio硬盤嘛。所以，Windows中不集成此驅動，也在情理之中。這也是爲啥沒有啓用PV模式的虛擬機的系統磁盤接口類型爲IDE。
那是不是Windows就不能使用VirtIO了？當然不是。人家說了嘛，只要啓用了PV模式的操作系統，系統磁盤就會是VirtIO。所以CS中提供了2中PV模式的操作系統類型Other PV 和 Windows PV。 其實只有Other PV這一種。因爲代碼中，Windows PV最終也是歸類爲Other PV。
當然了，Windows 系統中的VirtIO驅動，就需要自己安裝了。
初步解決
到這裏，問題初步已經可以解決了，就是在CS中，將Windows相關的虛擬機和模版中的操作系統類型，定義爲：Windows PV或Other PV。
只要選擇了PV模式的操作系統類型，系統磁盤類型即可使用VirtIO。
如果這樣你以爲就該高興了，那我就要呵呵了。
本着 no zuo no die , why you try的原則，我還是要找到根本解決方法。
深入分析
首先想想爲啥CS中定義了啓用PV和不啓用PV模式的操作系統，爲啥CS中基於KVM平臺的windows虛擬機系統磁盤不直接使用virtio接口類型。而除系統磁盤以外的第二塊，第三塊磁盤卻使用virtio接口類型？難道CS的開發人員不知道這樣性能會有質的提升嗎？
我認爲：
1.啓用PV和不啓用PV，在CS代碼層面，最根本要解決的還是區分根磁盤接口類型使用IDE或VirtIO（針對KVM平臺）
2.KVM平臺中windows虛擬機系統磁盤不直接使用virtio接口而是使用IDE，實際上是爲了方便使用CS部署KVM虛擬機的人員。爲啥，如果windows虛擬機默認也使用virtio接口類型的磁盤驅動器，那你會碰到什麼問題？你會發現虛擬機啓動失敗。或者當你在從ISO安裝一臺windows虛擬機時發現到磁盤驅動器那一步，windows找不到磁盤驅動器。這個時候你會怎麼辦？
安裝 vista,win7,2008.win8 等高版本windows時，在硬盤驅動器那一步驟中，允許你通過ISO加載驅動器驅動。確實也提供了virtio的iso格式驅動安裝包，這個時候你可以彈出安裝iso，然後附加virtio的驅動iso，安裝完驅動以後再彈出該iso，再次附件系統iso。好了，系統可以識別到磁盤驅動器了。那2003呢，xp呢，必須要插入軟盤安裝驅動，你咋辦？CS提供軟驅了不？
3.系統盤爲IDE接口，其他盤均爲virtio，如上面所說。先保證你可以把系統安裝好，再來裝virtio驅動。不管xp，2003，還是win7，2008，windows系統都能識別到IDE接口的硬盤吧，等你安裝好系統，再爲數據盤安裝virtio驅動。
4.開發人員正是基於如上考慮，才這麼設計的吧。當然你可以在安裝完virtio的磁盤和網卡驅動後，關機，把虛擬機操作系統類型改爲Windows PV模式，再開機，那虛擬機就會使用virtio作爲系統磁盤接口類型。或者你可以把安裝好virtio驅動的虛擬機轉化爲模版，並設置操作系統類型爲windows pv,那麼以後使用該模版創建的虛擬機，都不用再擔心驅動問題。
5.當然，如果你在CS之外，已經做好了KVM平臺的windows虛擬機模版，並直接加入了virtio的驅動，然後導入CS。然後這個模版的操作系統類型，你也需要設置爲Windows PV模式。
但，我目前所在的項目中，不太方便使用將虛擬機或模版的操作系統類型修改爲Windows PV的方式。
一來虛擬機多了，統計不方便，所有的windows虛擬機都是windows pv模式。。。二來，本着打破沙鍋的精神，從代碼層面，直接找到根源，並修改之。這樣就不用設置煩人的Windows PV了。
當然，前提是，我的模版中，已經加入了VirtIO的所有驅動（磁盤驅動器+網卡）
解析代碼：
在CS官方的github https://github.com/apache/cloudstack
搜索如下關鍵字： vritio，windows pv，other pv，ide 等等，自由發揮。
經過一番研究，找到如下兩個文件：
1.首先來看KVMGuestOsMapper.java ， 定義了kvm平臺中，支持的操作系統列表：
public class KVMGuestOsMapper {
private static final Logger s_logger = Logger.getLogger(KVMGuestOsMapper.class);
private static Map<String, String> s_mapper = new HashMap<String, String>();
static {
......
s_mapper.put("Windows Server 2008 (64-bit)", "Windows Server 2008");
s_mapper.put("Windows Server 2008 R2 (64-bit)", "Windows Server 2008");
s_mapper.put("Windows XP (64-bit)", "Windows XP");
s_mapper.put("Windows NT 4", "Windows NT");
s_mapper.put("Windows 3.1", "Windows 3.1");
s_mapper.put("Windows PV", "Other PV");
s_mapper.put("FreeBSD 10 (32-bit)", "FreeBSD 10");
s_mapper.put("FreeBSD 10 (64-bits", "FreeBSD 10");
s_mapper.put("Other PV (32-bit)", "Other PV");
s_mapper.put("Other PV (64-bit)", "Other PV");
......
}可以看到，此表爲操作系統類型對應關係，s_mapper.put中，有兩個字段： s_mapper.put(操作系統版本，操作系統類型);
一個操作系統類型中，包括多個操作系統版本，注意我們說過的Windows PV，也被歸類爲Other PV。
2.再來查看LibvirtComputingResource.java文件。
查找virtio看到如下信息：
做了一個判斷，如果操作系統類型屬於GuestPVEnabled，則返回磁盤bus爲VIRTIO，如果不屬於，則使用IDE。
private DiskDef.diskBus getGuestDiskModel(String platformEmulator) {
if (isGuestPVEnabled(platformEmulator)) {
return DiskDef.diskBus.VIRTIO;
} else {
return DiskDef.diskBus.IDE;
}
}然後再查找GuestPVEnabled，查找到一個類，該類型中，定義了，那些系統類型屬於GuestPVEnabled，可以看到大部分linux系統和Other PV被歸類爲GuestPVEnabled：
boolean isGuestPVEnabled(String guestOSName) {
if (guestOSName == null) {
return false;
}
if (guestOSName.startsWith("Ubuntu") || guestOSName.startsWith("Fedora 13") || guestOSName.startsWith("Fedora 12") || guestOSName.startsWith("Fedora 11") ||
guestOSName.startsWith("Fedora 10") || guestOSName.startsWith("Fedora 9") || guestOSName.startsWith("CentOS 5.3") || guestOSName.startsWith("CentOS 5.4") ||
guestOSName.startsWith("CentOS 5.5") || guestOSName.startsWith("CentOS") || guestOSName.startsWith("Fedora") ||
guestOSName.startsWith("Red Hat Enterprise Linux 5.3") || guestOSName.startsWith("Red Hat Enterprise Linux 5.4") ||
guestOSName.startsWith("Red Hat Enterprise Linux 5.5") || guestOSName.startsWith("Red Hat Enterprise Linux 6") || guestOSName.startsWith("Debian GNU/Linux") ||
guestOSName.startsWith("FreeBSD 10") || guestOSName.startsWith("Other PV")) {
return true;
} else {
return false;
}徹底解決：
由此，我們有思路了，修改isGuestPVEnabled類（LibvirtComputingResource.java），或修改操作系統對應關係（KVMGuestOsMapper.java ）。
但，修改這兩個文件，效果不一樣：
1.如果修改LibvirtComputingResource.java文件中的isGuestPVEnabled類，在該類中，添加操作系統類型。注意，是操作系統類型，而並非操作系統版本。比如添加windows 2008 操作系統所有版本均爲PV模式，要加入guestOSName.startsWith("Windows Server 2008")，這樣的話，2008下面的所有版本，均應用PV設置。
2.如果修改KVMGuestOsMapper.java ，可以將其中一個操作系統版本，定義爲PV模式。例如，將2008 R2定義爲PV模式，
將：
s_mapper.put("Windows Server 2008 R2 (64-bit)", "Windows Server 2008");修改爲：
s_mapper.put("Windows Server 2008 R2 (64-bit)", "Other PV");這樣，不會影響Windows Server 2008 (32-bit)和Windows Server 2008 (64-bit)版本。
修改完畢後，需要將該文件編譯（貌似需要將CS代碼全部編譯一遍，編譯單個文件失敗）。會得到LibvirtComputingResource.class或KVMGuestOsMapper.class文件。
然後使用winrar 等工具打開KVM節點中:/usr/share/cloudstack-agent/lib/cloud-plugin-hypervisor-kvm-4.2.1.jar 文件，將得到的class文件替換至\com\cloud\hypervisor\kvm\resource目錄中的舊文件。保存。
然後再將修改後的jar文件替換回KVM主機，重啓cloudstack-agent服務。然後創建新的Windows Server 2008 R2 (64-bit)虛擬機，會發現默認使用virtio磁盤驅動器和網卡適配器。
已經存在的Windows Server 2008 R2 (64-bit)虛擬機，需要關機，再開機。纔會應用virtio配置。注意在KVM虛擬化中，虛擬機的關閉，再啓動和重啓是有區別的。
此方法由於直接修改代碼，將需要的操作系統類型或具體版本加入GuestPVEnabled類中，所以無需在CS中指定操作系統類型爲Windows PV。從根本上解決該問題。
帶來的弊端：
每次升級，都需要編譯替換該文件，除非使用自己編譯的安裝包進行安裝。