QATzip 压缩

网络带宽有限时，QATzip 可借助 Intel QuickAssist Technology（QAT）硬件 加速压缩和解压，节省大量主机 CPU 资源。

以下测试使用 8 个 multifd 通道和 10 Gbps 网络。 结果表明，相比 zstd，QATzip 显著节省发送端 CPU，并缩短迁移时间。 相比不压缩，它大幅提高以每秒页面数衡量的脏页处理能力，同时缩短总迁移时间。

虚拟机配置：16 vCPU，64G 内存
虚拟机负载：所有 vCPU 空闲，54G 内存填充 Silesia 数据。
QAT 设备：4
|-----------|--------|---------|----------|----------|------|------|
|8 通道     |总      |停机     |吞吐量    |每秒      | 发送 | 接收 |
|           |时间(ms)|时间(ms) |(mbps)    |页数      | cpu %| cpu% |
|-----------|--------|---------|----------|----------|------|------|
|qatzip     |   16630|       28|     10467|   2940235|   160|   360|
|-----------|--------|---------|----------|----------|------|------|
|zstd       |   20165|       24|      8579|   2391465|   810|   340|
|-----------|--------|---------|----------|----------|------|------|
|none       |   46063|       40|     10848|    330240|    45|    85|
|-----------|--------|---------|----------|----------|------|------|

QATzip 压缩框架

QATzip 是基于 Intel QuickAssist Technology 的用户空间库， 提供扩展的加速压缩和解压服务。

更多介绍见 QATzip 简介。

+----------------+
| MultiFd 线程   |
+-------+--------+
        |
        | 压缩/解压
+-------+--------+
| QATzip 库      |
+-------+--------+
        |
+-------+--------+
|  QAT 库        |
+-------+--------+
        |         用户空间
--------+---------------------
        |         内核空间
 +------+-------+
 |  QAT 驱动    |
 +------+-------+
        |
 +------+-------+
 | QAT 设备     |
 +--------------+

安装 QATzip

部分 Linux 发行版已集成 QATzip 软件包，可直接安装。 例如 Ubuntu Server 24.04 LTS 可使用以下命令：

#apt search qatzip
libqatzip-dev/noble 1.2.0-0ubuntu3 amd64
  Intel QuickAssist user space library development files

libqatzip3/noble 1.2.0-0ubuntu3 amd64
  Intel QuickAssist user space library

qatzip/noble,now 1.2.0-0ubuntu3 amd64 [installed]
  Compression user-space tool for Intel QuickAssist Technology

#sudo apt install libqatzip-dev libqatzip3 qatzip

如果系统没有相应软件包，可以从源码构建安装，见 QATzip 源码安装。

部署 QAT 硬件

QAT 支持通过物理功能（PF）或虚拟功能（VF）部署， 可以按实际需求配置迁移所用资源。详情见 Intel QuickAssist Technology 文档。

硬件概述见 Intel QuickAssist Technology 概览。

如何使用 QATzip 压缩

1 - 安装 QATzip 库。

2 - 构建 QEMU 时使用 --enable-qatzip。

例如 configure --target-list=x86_64-softmmu --enable-kvm --enable-qatzip

3 - 设置 migrate_set_parameter multifd-compression qatzip。

4 - 设置 migrate_set_parameter multifd-qatzip-level comp_level。 comp_level 默认为 1，支持 1～9。

QAT 内存需求

需要为 QAT 内存管理预留系统内存，以便分配 DMA 内存。 预留量取决于迁移使用的设备数量和 multifd 通道数。

内存用量与 QAT 配置有关，计算方法见 QAT 内存驱动查询。

使用一个 PF 迁移的示例

通道数

发送端内存用量

接收端内存用量

2

10M

10M

4

12M

14M

8

16M

20M

如何选择 QATzip 与 QPL

从第四代 Intel Xeon 可扩展处理器 Sapphire Rapids（SPR）开始， 支持 QAT、IAA 等多种内置加速器。 QAT 用于加速 QATzip，IAA 用于加速 QPL。

建议如下：

1 - 如果热迁移受网络带宽限制，且 QAT 硬件资源多于 IAA， 使用 QATzip 可节省大量压缩所需的主机 CPU 资源。

2 - 如果系统不支持共享虚拟内存（SVM），使用 QATzip， 因为缺少 SVM 支持时 QPL 性能不佳。

3 - 其他场景优先使用 QPL。