虛擬化四、KVM虛擬化技術(shù)-創(chuàng)新互聯(lián)

一、KVM概述

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1、KVM

     Kernel-based Virtual Machine 基于內(nèi)核的虛擬機(jī)

     以色列Qumranet公司研發(fā)，是內(nèi)核的一個模塊

     2006年研發(fā)，2008被RedHat收購了

     依賴于HVM技術(shù)：Intel VT-X，AMD AMD-V

2、KVM模塊載入后的系統(tǒng)運(yùn)行模式

內(nèi)核模式：GuestOS執(zhí)行I/O類操作，或其它的特殊指令的操作  

用戶模式：代表GuestOS代為請求I/O類操作，

來賓（guest）模式：GuestOS的非I/O類操作，事實(shí)上，它被稱作虛擬機(jī)的用戶模式

3、KVM的組件

兩類組件：

      /dev/kvm：工作于hypervisor，在用戶空間可通過ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用來完成VM創(chuàng)建，啟動等管理功能，它是一個字符設(shè)備，

                     功能：創(chuàng)建VM，為VM分配內(nèi)存，讀寫VCPU的寄存器，向CPU注入中斷，運(yùn)行VCPU等

    qemu進(jìn)程：工作于用戶空間，主要用于實(shí)現(xiàn)模擬PC機(jī)的I/O設(shè)備

4、KVM特性

1）內(nèi)存管理

          將分配給VM的內(nèi)存交換至SWAP

          支持使用Huge Page（大內(nèi)存頁）；

          支持使用Intel EPT或AMD RVI技術(shù)完成內(nèi)存地址映射：GVA-->GPA-->HPA簡化為GVA-->HPA

          支持KSM (Kernel Same-page Merging)

                   這個內(nèi)核特性實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存頁面共享。KSM通過掃描每個虛擬機(jī)的內(nèi)存查找各虛擬機(jī)間相同的內(nèi)存頁，并將這些內(nèi)存頁合并為一個被各相關(guān)虛擬機(jī)共享的單獨(dú)頁面。在某虛擬機(jī)試圖修改此頁面中的數(shù)據(jù)時，KSM會重新為其提供一個新的頁面副本。實(shí)踐中，運(yùn)行于同一臺物理主機(jī)上的具有相同GuestOS的虛擬機(jī)之間出現(xiàn)相同內(nèi)存頁面的概率是很的，比如共享庫、內(nèi)核或其它內(nèi)存對象等都有可能表現(xiàn)為相同的內(nèi)存頁，因此，KSM技術(shù)可以降低內(nèi)存占用進(jìn)而提高整體性能。

2）硬件支持

   取決于Linux內(nèi)核；

3）存儲：

本地存儲：

網(wǎng)絡(luò)附加存儲：

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)：

分布式存儲：例如GlustFS

4）實(shí)時遷移：

支持的GuestOS:

       Linux, Windows, OpenBSD, FreeBSD, OpenSolaris; 

5）設(shè)備驅(qū)動：

IO設(shè)備的完全虛擬化：模擬硬件

IO設(shè)備的半虛擬化：在GuestOS中安裝驅(qū)動；virtio

               virtio-blk, virtio-net, virtio-pci, virtio-console, virtio-ballon

5、KVM局限性

一般局限性：

CPU overcommit

時間記錄難以精確，依賴于時間同步機(jī)制

MAC地址：

VM量特別大時，存在沖突的可能性；

實(shí)時遷移：

性能局限性：

6、KVM的工具棧介紹

分為2大類：

qemu：

       qemu-kvm

       qemu-img

libvirt

       GUI: virt-manager, virt-viewer

       CLI: virt-install, virsh

QEMU主要提供了以下幾個部分：

        處理器模擬器

        仿真IO設(shè)備

       關(guān)聯(lián)模擬的設(shè)備至真實(shí)設(shè)備；

       調(diào)試器

      與模擬器交互的用戶接口

補(bǔ)充資料：

VMM:對IO的驅(qū)動有三種模式：

自主VMM：VMM自行提供驅(qū)動和控制臺；

混合VMM：借助于OS提供驅(qū)動；

                   依賴于外部OS實(shí)現(xiàn)特權(quán)域

                    自我提供特權(quán)域

寄宿式VMM：

二、KVM安裝

1、安裝kvm

1) 確保CPU支持HVM

# grep -E --color=auto "(vmx|svm)" /proc/cpuinfo

2) 裝載模塊

[root@BAIYU_180 ~]# lsmodModule                  Size  Used by
ppdev                   8537  0 
vmware_balloon          7199  0 
parport_pc             22690  0 
parport                36209  2 ppdev,parport_pc
microcode             112685  0 
snd_ens1371            21587  0 
snd_rawmidi            23017  1 snd_ens1371

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