Common Instancetypes — 核心功能分析

本章深入分析 kubevirt/common-instancetypes 專案的核心設計：7 大 Instancetype 系列、Size 規格體系、OS Preference 組合機制、可組合元件架構，以及標準化的 Label 系統。

相關章節

專案整體架構與 Kustomize 建置請參閱系統架構
測試框架與驗證工具請參閱資源類型目錄
與 KubeVirt 和 CDI 的整合請參閱外部整合

Instancetype 系列總覽

Common Instancetypes 定義了 7 個系列，每個系列針對不同工作負載場景，透過 CPU 配置策略、記憶體比例與進階特性的組合來區分。

U 系列 — General Purpose（通用型）

U（Universal）系列是最基礎的通用型，VM 以時間切片方式共享物理 CPU 核心，不設定任何進階 CPU 或記憶體特性。

yaml

# instancetypes/u/1/u1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "u"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The U Series is quite neutral and provides resources for
      general purpose applications.

      *U* is the abbreviation for "Universal", hinting at the universal
      attitude towards workloads.

      VMs of instance types will share physical CPU cores on a
      time-slice basis with other VMs.
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "General Purpose"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "general.purpose"
    instancetype.kubevirt.io/icon-pf: "pficon-server-group"
    instancetype.kubevirt.io/version: "1"
    instancetype.kubevirt.io/vendor: "kubevirt.io"

特徵

spec 區塊為空，表示 U 系列不啟用任何特殊 CPU 或記憶體配置。CPU:Memory 比例為 1:4（例如 1 vCPU / 4Gi）。

D 系列 — Dedicated vCPU（專用 CPU 型）

D（Dedicated）系列啟用 dedicatedCPUPlacement 與 isolateEmulatorThread，VM 獲得獨佔的物理 CPU 核心，避免 CPU 時間切片競爭。

yaml

# instancetypes/d/1/d1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "d"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The D Series is designed for consistent and predictable performance,
      providing resources for general purpose applications.

      *D* is the abbreviation for "Dedicated", reflecting the use of
      dedicated CPU placement for workloads.

      VMs of this instance type are assigned exclusive physical CPU cores,
      avoiding CPU sharing and time-slice contention with other VMs.
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "Dedicated vCPU"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "dedicated.vcpu"
    instancetype.kubevirt.io/dedicatedCPUPlacement: "true"
    instancetype.kubevirt.io/isolateEmulatorThread: "true"
spec:
  cpu:
    dedicatedCPUPlacement: true
    isolateEmulatorThread: true
  ioThreadsPolicy: "auto"

D 系列 vs U 系列

D 系列在 U 系列的基礎上增加了 dedicatedCPUPlacement 和 isolateEmulatorThread，以及 ioThreadsPolicy: auto，但不要求 hugepages 或 vNUMA。CPU:Memory 比例同為 1:4。

CX 系列 — Compute Exclusive（計算密集型）

CX（Compute Exclusive）系列提供最完整的效能隔離配置：專用 CPU、隔離模擬器線程、vNUMA 拓撲透傳，以及 hugepages。

yaml

# instancetypes/cx/1/cx1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "cx"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The CX Series provides exclusive compute resources for compute
      intensive applications.

      *CX* is the abbreviation of "Compute Exclusive".

      The exclusive resources are given to the compute threads of the
      VM. In order to ensure this, some additional cores (depending
      on the number of disks and NICs) will be requested to offload
      the IO threading from cores dedicated to the workload.
      In addition, in this series, the NUMA topology of the used
      cores is provided to the VM.
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "Compute Exclusive"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "compute.exclusive"
    instancetype.kubevirt.io/dedicatedCPUPlacement: "true"
    instancetype.kubevirt.io/isolateEmulatorThread: "true"
    instancetype.kubevirt.io/numa: "true"
spec:
  cpu:
    dedicatedCPUPlacement: true
    isolateEmulatorThread: true
    numa:
      guestMappingPassthrough: {}
  ioThreadsPolicy: "auto"

CX 系列前置需求

節點必須啟用 CPU Manager
節點必須配置 Hugepages（sizes.yaml 中指定 2Mi 或 1Gi）
maxSockets 設定為與 guest CPU 數相同，避免 KubeVirt 預設熱插拔行為超出節點可用 CPU

M 系列 — Memory Intensive（記憶體密集型）

M（Memory）系列專為記憶體密集型應用設計，CPU:Memory 比例為 1:8，並預設使用 hugepages。

yaml

# instancetypes/m/1/m1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "m1"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The M Series provides resources for memory intensive
      applications.

      *M* is the abbreviation of "Memory".
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "Memory Intensive"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "memory.intensive"
    instancetype.kubevirt.io/icon-pf: "fa-memory"
    instancetype.kubevirt.io/version: "1"
    instancetype.kubevirt.io/vendor: "kubevirt.io"
spec: {}

M 系列特性

m1.yaml 自身的 spec 為空，但 sizes.yaml 中每個 size 都明確配置了 hugepages.pageSize: "2Mi"（或 "1Gi" 變體），CPU:Memory 為 1:8（例如 2 vCPU / 16Gi）。

N 系列 — Network / DPDK（網路密集型）

N（Network）系列針對 DPDK 等網路密集型工作負載，配備 1Gi hugepages、專用 CPU，並透過 CRI-O annotations 停用 CPU 負載平衡與 IRQ 負載平衡。

yaml

# instancetypes/n/1/n1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "n"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The N Series provides resources for network intensive DPDK
      applications, like VNFs.

      *N* is the abbreviation for "Network".

      This series of instancetypes requires nodes capable
      of running DPDK workloads and being marked with the respective
      node-role.kubevirt.io/worker-dpdk label as such.
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "Network"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "network"
    instancetype.kubevirt.io/dedicatedCPUPlacement: "true"
    instancetype.kubevirt.io/isolateEmulatorThread: "true"
    instancetype.kubevirt.io/hugepages: "1Gi"
spec:
  annotations:
    cpu-load-balancing.crio.io: "disable"
    cpu-quota.crio.io: "disable"
    irq-load-balancing.crio.io: "disable"
  cpu:
    dedicatedCPUPlacement: true
    isolateEmulatorThread: true
  memory:
    hugepages:
      pageSize: "1Gi"

N 系列前置需求

節點必須標記 node-role.kubevirt.io/worker-dpdk label，且支援 DPDK 工作負載。CPU:Memory 比例為 1:2（例如 4 vCPU / 8Gi）。

O 系列 — Overcommitted（超額配置型）

O（Overcommitted）系列基於 U 系列，唯一差異是記憶體設定 50% 的 overcommit，使 VM 宣告的記憶體僅需一半的實際記憶體。

yaml

# instancetypes/o/1/o1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "o"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The O Series is based on the U Series, with the only difference
      being that memory is overcommitted.

      *O* is the abbreviation for "Overcommitted".
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "Overcommitted"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "overcommitted"
    instancetype.kubevirt.io/icon-pf: "pficon-virtual-machine"
spec:
  memory:
    overcommitPercent: 50

記憶體 Overcommit

overcommitPercent: 50 代表 VM 實際被分配的記憶體為宣告值的 50%。例如 o1.large 宣告 8Gi，實際僅需要 4Gi 節點記憶體。此系列 CPU:Memory 比例與 U 系列相同為 1:4。

RT 系列 — Realtime（即時運算型）

RT（Realtime）系列是功能最齊全的 instancetype，結合專用 CPU、隔離模擬器線程、vNUMA、1Gi hugepages，以及 realtime CPU 配置。

yaml

# instancetypes/rt/1/rt1.yaml
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "rt"
  annotations:
    instancetype.kubevirt.io/description: |-
      The RT Series provides resources for realtime applications, like Oslat.

      *RT* is the abbreviation for "realtime".

      This series of instance types requires nodes capable of running
      realtime applications.
    instancetype.kubevirt.io/displayName: "Realtime"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/class: "realtime"
    instancetype.kubevirt.io/dedicatedCPUPlacement: "true"
    instancetype.kubevirt.io/isolateEmulatorThread: "true"
    instancetype.kubevirt.io/numa: "true"
    instancetype.kubevirt.io/realtime: "true"
    instancetype.kubevirt.io/hugepages: "1Gi"
spec:
  annotations:
    cpu-load-balancing.crio.io: disable
    cpu-quota.crio.io: disable
    irq-load-balancing.crio.io: disable
  cpu:
    dedicatedCPUPlacement: true
    isolateEmulatorThread: true
    numa:
      guestMappingPassthrough: {}
    realtime: {}
  memory:
    hugepages:
      pageSize: 1Gi

系列特性比較表

系列	全名	CPU:Mem	dedicatedCPU	isolateEmulator	vNUMA	Hugepages	Realtime	Overcommit	ioThreadsPolicy
U	Universal	1:4	✗	✗	✗	✗	✗	✗	—
D	Dedicated	1:4	✓	✓	✗	✗	✗	✗	auto
CX	Compute Exclusive	1:2	✓	✓	✓	2Mi / 1Gi	✗	✗	auto
M	Memory	1:8	✗	✗	✗	2Mi / 1Gi	✗	✗	—
N	Network (DPDK)	1:2	✓	✓	✗	1Gi	✗	✗	—
O	Overcommitted	1:4	✗	✗	✗	✗	✗	50%	—
RT	Realtime	1:4	✓	✓	✓	1Gi	✓	✗	—

CRI-O 排程 Annotations

N 和 RT 系列透過 spec.annotations 注入 CRI-O 專用的排程提示，確保 Pod 層級的 CPU 隔離：

yaml

annotations:
  cpu-load-balancing.crio.io: "disable"
  cpu-quota.crio.io: "disable"
  irq-load-balancing.crio.io: "disable"

Size 規格

每個 Instancetype 系列透過 sizes.yaml 定義不同的 Size 規格。Size 名稱遵循雲端慣例（nano → 8xlarge），透過 Kustomize 將系列的基礎定義（如 u1.yaml）與 sizes 合併產生最終資源。

U 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:4）

從 instancetypes/u/1/sizes.yaml 擷取：

Size	名稱	vCPU	Memory
nano	u1.nano	1	512Mi
micro	u1.micro	1	1Gi
small	u1.small	1	2Gi
medium	u1.medium	1	4Gi
2xmedium	u1.2xmedium	2	4Gi
large	u1.large	2	8Gi
xlarge	u1.xlarge	4	16Gi
2xlarge	u1.2xlarge	8	32Gi
4xlarge	u1.4xlarge	16	64Gi
8xlarge	u1.8xlarge	32	128Gi

yaml

# instancetypes/u/1/sizes.yaml（部分摘錄）
---
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "u1.nano"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/cpu: "1"
    instancetype.kubevirt.io/memory: "512Mi"
    instancetype.kubevirt.io/size: "nano"
spec:
  cpu:
    guest: 1
  memory:
    guest: "512Mi"
---
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "u1.8xlarge"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/cpu: "32"
    instancetype.kubevirt.io/memory: "128Gi"
    instancetype.kubevirt.io/size: "8xlarge"
spec:
  cpu:
    guest: 32
  memory:
    guest: "128Gi"

CX 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:2 + Hugepages）

CX 系列較為特殊：每個 size 同時提供 2Mi 和 1Gi 兩種 hugepage 變體，1Gi 變體以 1gi 後綴命名。此外，maxSockets 設定為與 vCPU 數相同。

從 instancetypes/cx/1/sizes.yaml 擷取：

Size	名稱	vCPU	Memory	Hugepage
medium	cx1.medium	1	2Gi	2Mi
medium1gi	cx1.medium1gi	1	2Gi	1Gi
large	cx1.large	2	4Gi	2Mi
large1gi	cx1.large1gi	2	4Gi	1Gi
xlarge	cx1.xlarge	4	8Gi	2Mi
xlarge1gi	cx1.xlarge1gi	4	8Gi	1Gi
2xlarge	cx1.2xlarge	8	16Gi	2Mi
2xlarge1gi	cx1.2xlarge1gi	8	16Gi	1Gi
4xlarge	cx1.4xlarge	16	32Gi	2Mi
4xlarge1gi	cx1.4xlarge1gi	16	32Gi	1Gi
8xlarge	cx1.8xlarge	32	64Gi	2Mi
8xlarge1gi	cx1.8xlarge1gi	32	64Gi	1Gi

yaml

# instancetypes/cx/1/sizes.yaml（部分摘錄）
---
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "cx1.xlarge"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/cpu: "4"
    instancetype.kubevirt.io/memory: "8Gi"
    instancetype.kubevirt.io/size: "xlarge"
    instancetype.kubevirt.io/hugepages: "2Mi"
spec:
  cpu:
    guest: 4
    maxSockets: 4
  memory:
    guest: "8Gi"
    hugepages:
      pageSize: "2Mi"
---
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachineClusterInstancetype
metadata:
  name: "cx1.xlarge1gi"
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/cpu: "4"
    instancetype.kubevirt.io/memory: "8Gi"
    instancetype.kubevirt.io/size: "xlarge1gi"
    instancetype.kubevirt.io/hugepages: "1Gi"
spec:
  cpu:
    guest: 4
    maxSockets: 4
  memory:
    guest: "8Gi"
    hugepages:
      pageSize: "1Gi"

N 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:2，最小為 medium）

N 系列從 medium（4 vCPU）起步，沒有 nano / micro / small 等小規格，反映 DPDK 工作負載的最低資源需求。

從 instancetypes/n/1/sizes.yaml 擷取：

Size	名稱	vCPU	Memory
medium	n1.medium	4	4Gi
large	n1.large	4	8Gi
xlarge	n1.xlarge	8	16Gi
2xlarge	n1.2xlarge	16	32Gi
4xlarge	n1.4xlarge	32	64Gi
8xlarge	n1.8xlarge	64	128Gi

各系列 Size 範圍比較

U / D / O / RT：nano → 8xlarge（10 種 sizes）
CX / M：medium → 8xlarge（含 1gi hugepage 變體，共 12 種）
N：medium → 8xlarge（6 種 sizes，最小 4 vCPU）

OS Preference 體系

VirtualMachinePreference 定義了 VM 的作業系統偏好設定（韌體、裝置、時鐘等），透過 Kustomize 元件化組合實現。

組合架構

所有 Preference 繼承自 preferences/base/，提供最基礎的資源骨架：

yaml

# preferences/base/VirtualMachineClusterPreference.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachineClusterPreference
metadata:
  name: VirtualMachineClusterPreference
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/vendor: "kubevirt.io"

Linux Preference — 通用 Linux 客機

linux 是所有 Linux 發行版 Preference 的基礎，組合了 virtio 磁碟匯流排、virtio 網路介面和亂數產生器：

yaml

# preferences/linux/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

resources:
  - ../base

components:
  - ./metadata
  - ../components/diskbus-virtio-blk
  - ../components/interfacemodel-virtio-net
  - ../components/rng

patches:
  - target:
      kind: VirtualMachinePreference
    patch: |-
      - op: replace
        path: /metadata/name
        value: linux
  - target:
      kind: VirtualMachineClusterPreference
    patch: |-
      - op: replace
        path: /metadata/name
        value: linux

RHEL 9 Preference — 架構特化

RHEL 9 為每個架構（amd64、arm64、s390x）定義獨立的 Preference。以 amd64 為例，它繼承 linux 的基礎配置，再加上架構要求、Secure Boot 和專用 IO 線程：

yaml

# preferences/rhel/9/amd64/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

resources:
  - ../../base

components:
  - ./metadata
  - ./requirements
  - ../../../components/preferred-architecture/amd64
  - ../../../components/required-architecture/amd64
  - ../../../components/disk-dedicatediothread
  - ../../../components/secureboot

nameSuffix: ".9"

搭配 requirements 元件設定最低硬體需求：

yaml

# preferences/rhel/9/amd64/requirements/requirements.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: requirements
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/required-cpu: "1"
    instancetype.kubevirt.io/required-memory: "1.5Gi"
spec:
  requirements:
    cpu:
      guest: 1
    memory:
      guest: 1.5Gi

Fedora Preference — 繼承 Linux + Secure Boot

Fedora 繼承自 linux Preference，增加架構限制和 Secure Boot：

yaml

# preferences/fedora/amd64/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

resources:
  - ../../linux

components:
  - ./metadata
  - ../requirements
  - ../../components/preferred-architecture/amd64
  - ../../components/required-architecture/amd64
  - ../../components/secureboot

patches:
  - target:
      kind: VirtualMachinePreference
    patch: |-
      - op: replace
        path: /metadata/name
        value: fedora
  - target:
      kind: VirtualMachineClusterPreference
    patch: |-
      - op: replace
        path: /metadata/name
        value: fedora

Windows 2022 Preference — 完整企業級配置

Windows Server 2022 繼承 windows/base（包含 Hyper-V 模擬、SATA 磁碟、e1000e 網卡、USB Tablet 輸入等），再增加 EFI 永久儲存、TPM 和 Secure Boot：

yaml

# preferences/windows/2k22/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

resources:
  - ../base

components:
  - ./metadata
  - ./requirements
  - ../../components/efi-persisted
  - ../../components/tpm
  - ../../components/secureboot

nameSuffix: .2k22

其中 windows/base 的組合層級：

yaml

# preferences/windows/base/kustomization.yaml
apiVersion: kustomize.config.k8s.io/v1beta1
kind: Kustomization

resources:
  - ../../base

components:
  - ./metadata
  - ../../components/hyperv
  - ../../components/cpu-topology-sockets
  - ../../components/diskbus-sata
  - ../../components/interfacemodel-e1000e
  - ../../components/tablet-usb
  - ../../components/termination-grace-period

Preference 繼承關係

OS Preference 元件組合對照表

Preference	磁碟匯流排	網路介面	Secure Boot	EFI	TPM	Hyper-V	RNG	架構
linux	virtio	virtio	✗	✗	✗	✗	✓	—
fedora (amd64)	virtio	virtio	✓	✗	✗	✗	✓	amd64
rhel.9 (amd64)	virtio	virtio	✓	✗	✗	✗	✓	amd64
windows (base)	sata	e1000e	✗	✗	✗	✓	✗	—
windows.2k22	sata	e1000e	✓	✓ (persisted)	✓	✓	✗	—

可組合元件

preferences/components/ 目錄包含所有可重複使用的 Kustomize Component，每個元件透過 Strategic Merge Patch 將特定配置注入 VirtualMachinePreference。

韌體與安全元件

Secure Boot

啟用 UEFI Secure Boot 並開啟 SMM（System Management Mode）：

yaml

# preferences/components/secureboot/secureboot.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: secureboot
spec:
  features:
    preferredSmm: {}
  firmware:
    preferredEfi:
      secureBoot: true

EFI（非持久化）

啟用 UEFI 韌體但不開啟 Secure Boot：

yaml

# preferences/components/efi/efi.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: efi
spec:
  firmware:
    preferredEfi:
      secureBoot: false

EFI Persisted（持久化 EFI 變數）

啟用 UEFI 韌體並持久化 EFI 變數（如 Boot 順序），供需要儲存韌體狀態的 OS 使用：

yaml

# preferences/components/efi-persisted/efi.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: efi
spec:
  firmware:
    preferredEfi:
      persistent: true
      secureBoot: false

TPM（可信平台模組）

啟用持久化的 vTPM 裝置，Windows 11 / Server 2022+ 等系統的必要安全元件：

yaml

# preferences/components/tpm/tpm.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: tpm
spec:
  devices:
    preferredTPM:
      persistent: true

Hyper-V 模擬元件

Windows 客機的核心元件，配置完整的 Hyper-V enlightenments 以最佳化 Windows 虛擬化效能：

yaml

# preferences/components/hyperv/hyperv.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: hyperv
spec:
  clock:
    preferredClockOffset:
      utc: {}
    preferredTimer:
      hpet:
        present: false
      pit:
        tickPolicy: delay
      rtc:
        tickPolicy: catchup
      hyperv: {}
  features:
    preferredAcpi: {}
    preferredApic: {}
    preferredHyperv:
      relaxed: {}
      vapic: {}
      vpindex: {}
      spinlocks:
        spinlocks: 8191
      synic: {}
      synictimer:
        direct: {}
      tlbflush: {}
      frequencies: {}
      reenlightenment: {}
      ipi: {}
      runtime: {}
      reset: {}

Hyper-V Enlightenments 詳解

此元件啟用了完整的 Hyper-V 半虛擬化特性：

relaxed / vapic / vpindex — 基礎半虛擬化加速
spinlocks (8191) — 自旋鎖最佳化
synic / synictimer (direct) — 合成中斷控制器與計時器
tlbflush — TLB 快取刷新最佳化
frequencies / reenlightenment — 時鐘頻率與 re-enlightenment 通知
ipi / runtime / reset — 處理器間中斷、執行時資訊、重設功能

同時停用 HPET 計時器，設定 PIT 為 delay 策略、RTC 為 catchup 策略。

裝置元件

RNG（亂數產生器）

yaml

# preferences/components/rng/rng.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: rng
spec:
  devices:
    preferredRng: {}

磁碟匯流排（Disk Bus）

三種磁碟匯流排選項：

yaml

# preferences/components/diskbus-virtio-blk/diskbus-virtio-blk.yaml
spec:
  devices:
    preferredDiskBus: virtio

# preferences/components/diskbus-sata/diskbus-sata.yaml
spec:
  devices:
    preferredDiskBus: sata

# preferences/components/diskbus-scsi/diskbus-scsi.yaml
spec:
  devices:
    preferredDiskBus: scsi

網路介面模型（Interface Model）

四種網路介面模型選項：

yaml

# preferences/components/interfacemodel-virtio-net/interfacemodel-virtio-net.yaml
spec:
  devices:
    preferredInterfaceModel: virtio

# preferences/components/interfacemodel-e1000e/e1000e.yaml
spec:
  devices:
    preferredInterfaceModel: e1000e

# preferences/components/interfacemodel-e1000/e1000.yaml
spec:
  devices:
    preferredInterfaceModel: e1000

# preferences/components/interfacemodel-rtl8139/rtl8139.yaml
spec:
  devices:
    preferredInterfaceModel: rtl8139

磁碟匯流排與網路介面的選擇

Linux 客機：使用 virtio（磁碟）+ virtio（網路）以獲得最佳效能
Windows 客機：使用 sata（磁碟）+ e1000e（網路）以確保開箱即用的驅動支援
舊版 OS：可能需要 e1000 或 rtl8139

CPU 拓撲元件

cpu-topology-sockets（Socket 拓撲）

將 CPU 拓撲偏好設為 sockets，Windows 許可通常以 socket 計費：

yaml

# preferences/components/cpu-topology-sockets/cpu-topology-sockets.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: cpu-topology-sockets
spec:
  cpu:
    preferredCPUTopology: sockets

cpu-topology-spread（分散拓撲）

將 vCPU 均勻分散到 sockets、cores、threads 三個維度：

yaml

# preferences/components/cpu-topology-spread/cpu-topology-spread.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: cpu-topology-spread
spec:
  cpu:
    preferredCPUTopology: spread
    spreadOptions:
      across: SocketsCoresThreads

cpu-topology-spread-4（4:1 分散比例）

指定 ratio: 4 的分散拓撲，通常用於 SMT（Simultaneous Multi-Threading）場景：

yaml

# preferences/components/cpu-topology-spread-4/cpu-topology-spread-4.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: cpu-topology-spread-4
spec:
  cpu:
    preferredCPUTopology: spread
    spreadOptions:
      across: SocketsCoresThreads
      ratio: 4

架構需求元件

required-architecture

以 label 和 spec 雙重方式指定所需的 CPU 架構，支援 amd64、arm64、s390x：

yaml

# preferences/components/required-architecture/amd64/required-architecture.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: required-architecture
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/required-architecture: "amd64"
spec:
  requirements:
    architecture: "amd64"

preferred-architecture

僅設定偏好架構（不強制），用於排程提示：

yaml

# preferences/components/preferred-architecture/amd64/preferred-architecture.yaml
apiVersion: instancetype.kubevirt.io/v1beta1
kind: VirtualMachinePreference
metadata:
  name: preferred-architecture
  labels:
    instancetype.kubevirt.io/preferred-architecture: "amd64"
spec:
  preferredArchitecture: "amd64"

元件總覽表

元件	分類	作用
`secureboot`	韌體	啟用 UEFI Secure Boot + SMM
`efi`	韌體	啟用 UEFI（不含 Secure Boot）
`efi-persisted`	韌體	啟用持久化 UEFI 變數
`tpm`	安全	啟用持久化 vTPM
`hyperv`	特性	完整 Hyper-V enlightenments + 時鐘配置
`rng`	裝置	啟用虛擬亂數產生器
`diskbus-virtio-blk`	磁碟	偏好 virtio 磁碟匯流排
`diskbus-sata`	磁碟	偏好 SATA 磁碟匯流排
`diskbus-scsi`	磁碟	偏好 SCSI 磁碟匯流排
`interfacemodel-virtio-net`	網路	偏好 virtio 網路介面
`interfacemodel-e1000e`	網路	偏好 e1000e 網路介面
`interfacemodel-e1000`	網路	偏好 e1000 網路介面
`interfacemodel-rtl8139`	網路	偏好 rtl8139 網路介面
`cpu-topology-sockets`	CPU	CPU 拓撲以 socket 為主
`cpu-topology-spread`	CPU	CPU 拓撲均勻分散
`cpu-topology-spread-4`	CPU	CPU 拓撲以 4:1 比例分散
`required-architecture`	架構	強制要求特定 CPU 架構
`preferred-architecture`	架構	偏好特定 CPU 架構（不強制）
`disk-dedicatediothread`	磁碟	啟用專用 IO 線程
`tablet-usb`	輸入	啟用 USB Tablet 輸入裝置
`interface-multiqueue`	網路	啟用網路介面多佇列
`termination-grace-period`	生命週期	設定 3600 秒終止寬限期（Windows）

命名慣例與 Label 系統

Common Instancetypes 使用標準化的 Label 系統，讓使用者可以透過 kubectl label selector 快速查詢和篩選資源。

查詢範例

shell

# 列出所有提供 4 個 vCPU 的 Instancetype
$ kubectl get virtualmachineclusterinstancetype \
    -l instancetype.kubevirt.io/cpu=4
NAME         AGE
cx1.xlarge   39s
m1.xlarge    39s
n1.large     39s
n1.medium    39s
o1.xlarge    39s
u1.xlarge    39s

通用 Label

適用於所有 Instancetype 和 Preference 資源：

Label	說明	範例值
`instancetype.kubevirt.io/common-instancetypes-version`	產生資源的 common-instancetypes 專案版本	`1.2.0`
`instancetype.kubevirt.io/vendor`	資源供應商（上游固定為 `kubevirt.io`）	`kubevirt.io`
`instancetype.kubevirt.io/icon-pf`	建議使用的 PatternFly 圖示	`pficon-server-group`
`instancetype.kubevirt.io/deprecated`	標記已棄用的資源	`true`

Instancetype 專用 Label

Label	說明	範例值
`instancetype.kubevirt.io/version`	Instancetype class 的版本	`1`
`instancetype.kubevirt.io/class`	Instancetype 的分類	`general.purpose`、`compute.exclusive`
`instancetype.kubevirt.io/cpu`	提供的 vCPU 數量	`4`
`instancetype.kubevirt.io/memory`	提供的記憶體量	`16Gi`
`instancetype.kubevirt.io/size`	Size 名稱	`xlarge`
`instancetype.kubevirt.io/numa`	是否啟用 NUMA guestMappingPassthrough（選用）	`true`
`instancetype.kubevirt.io/dedicatedCPUPlacement`	是否啟用專用 CPU 配置（選用）	`true`
`instancetype.kubevirt.io/isolateEmulatorThread`	是否隔離模擬器線程（選用）	`true`
`instancetype.kubevirt.io/hugepages`	Hugepage 大小（選用）	`2Mi`、`1Gi`
`instancetype.kubevirt.io/realtime`	是否為即時運算型（選用）	`true`

Preference 專用 Label

Label	說明	範例值
`instancetype.kubevirt.io/os-type`	工作負載的作業系統類型	`linux`、`windows`、`legacy`
`instancetype.kubevirt.io/arch`	工作負載支援的 CPU 架構	`amd64`、`arm64`
`instancetype.kubevirt.io/required-cpu`	最低 CPU 需求	`1`
`instancetype.kubevirt.io/required-memory`	最低記憶體需求	`2Gi`
`instancetype.kubevirt.io/required-architecture`	強制要求的 CPU 架構	`amd64`
`instancetype.kubevirt.io/preferred-architecture`	偏好的 CPU 架構	`amd64`

Label 設計原則

Label 系統的核心設計原則是資源可被查詢。每個 instancetype 和 preference 透過 label 暴露其特性，使用者不需要閱讀 spec 內容即可透過 kubectl get -l 篩選出符合需求的資源。下游供應商可修改 instancetype.kubevirt.io/vendor 為自己的識別標記。

Common Instancetypes — 核心功能分析 ​

Instancetype 系列總覽 ​

U 系列 — General Purpose（通用型） ​

D 系列 — Dedicated vCPU（專用 CPU 型） ​

CX 系列 — Compute Exclusive（計算密集型） ​

M 系列 — Memory Intensive（記憶體密集型） ​

N 系列 — Network / DPDK（網路密集型） ​

O 系列 — Overcommitted（超額配置型） ​

RT 系列 — Realtime（即時運算型） ​

系列特性比較表 ​

Size 規格 ​

U 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:4） ​

CX 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:2 + Hugepages） ​

N 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:2，最小為 medium） ​

OS Preference 體系 ​

組合架構 ​

Linux Preference — 通用 Linux 客機 ​

RHEL 9 Preference — 架構特化 ​

Fedora Preference — 繼承 Linux + Secure Boot ​

Windows 2022 Preference — 完整企業級配置 ​

Preference 繼承關係 ​

OS Preference 元件組合對照表 ​

可組合元件 ​

韌體與安全元件 ​

Secure Boot ​

EFI（非持久化） ​

EFI Persisted（持久化 EFI 變數） ​

TPM（可信平台模組） ​

Hyper-V 模擬元件 ​

裝置元件 ​

RNG（亂數產生器） ​

磁碟匯流排（Disk Bus） ​

網路介面模型（Interface Model） ​

CPU 拓撲元件 ​

cpu-topology-sockets（Socket 拓撲） ​

cpu-topology-spread（分散拓撲） ​

cpu-topology-spread-4（4:1 分散比例） ​

架構需求元件 ​

required-architecture ​

preferred-architecture ​

元件總覽表 ​

命名慣例與 Label 系統 ​

查詢範例 ​

通用 Label ​

Instancetype 專用 Label ​

Preference 專用 Label ​

Common Instancetypes — 核心功能分析

Instancetype 系列總覽

U 系列 — General Purpose（通用型）

D 系列 — Dedicated vCPU（專用 CPU 型）

CX 系列 — Compute Exclusive（計算密集型）

M 系列 — Memory Intensive（記憶體密集型）

N 系列 — Network / DPDK（網路密集型）

O 系列 — Overcommitted（超額配置型）

RT 系列 — Realtime（即時運算型）

系列特性比較表

Size 規格

U 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:4）

CX 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:2 + Hugepages）

N 系列 Size 規格（CPU:Memory = 1:2，最小為 medium）

OS Preference 體系

組合架構

Linux Preference — 通用 Linux 客機

RHEL 9 Preference — 架構特化

Fedora Preference — 繼承 Linux + Secure Boot

Windows 2022 Preference — 完整企業級配置

Preference 繼承關係

OS Preference 元件組合對照表

可組合元件

韌體與安全元件

Secure Boot

EFI（非持久化）

EFI Persisted（持久化 EFI 變數）

TPM（可信平台模組）

Hyper-V 模擬元件

裝置元件

RNG（亂數產生器）

磁碟匯流排（Disk Bus）

網路介面模型（Interface Model）

CPU 拓撲元件

cpu-topology-sockets（Socket 拓撲）

cpu-topology-spread（分散拓撲）

cpu-topology-spread-4（4:1 分散比例）

架構需求元件

required-architecture

preferred-architecture

元件總覽表

命名慣例與 Label 系統

查詢範例

通用 Label

Instancetype 專用 Label

Preference 專用 Label