虚拟化四、KVM虚拟化技术

一、KVM概述

1、KVM

     Kernel-based Virtual Machine 基于内核的虚拟机

     以色列Qumranet公司研发，是内核的一个模块

     2006年研发，2008被RedHat收购了

     依赖于HVM技术：Intel VT-X，AMD AMD-V

2、KVM模块载入后的系统运行模式

内核模式：GuestOS执行I/O类操作，或其它的特殊指令的操作  

用户模式：代表GuestOS代为请求I/O类操作，

来宾（guest）模式：GuestOS的非I/O类操作，事实上，它被称作虚拟机的用户模式

3、KVM的组件

两类组件：

      /dev/kvm：工作于hypervisor，在用户空间可通过ioctl（）系统调用来完成VM创建，启动等管理功能，它是一个字符设备，

                     功能：创建VM，为VM分配内存，读写VCPU的寄存器，向CPU注入中断，运行VCPU等

    qemu进程：工作于用户空间，主要用于实现模拟PC机的I/O设备

4、KVM特性

1）内存管理

          将分配给VM的内存交换至SWAP

          支持使用Huge Page（大内存页）；

          支持使用Intel EPT或AMD RVI技术完成内存地址映射：GVA-->GPA-->HPA简化为GVA-->HPA

          支持KSM (Kernel Same-page Merging)

                   这个内核特性实现了内存页面共享。KSM通过扫描每个虚拟机的内存查找各虚拟机间相同的内存页，并将这些内存页合并为一个被各相关虚拟机共享的单独页面。在某虚拟机试图修改此页面中的数据时，KSM会重新为其提供一个新的页面副本。实践中，运行于同一台物理主机上的具有相同GuestOS的虚拟机之间出现相同内存页面的概率是很的，比如共享库、内核或其它内存对象等都有可能表现为相同的内存页，因此，KSM技术可以降低内存占用进而提高整体性能。

2）硬件支持

   取决于linux内核；

3）存储：

本地存储：

网络附加存储：

存储区域网络：

分布式存储：例如GlustFS

4）实时迁移：

支持的GuestOS:

       Linux, windows, OpenBSD, FreeBSD, OpenSolaris; 

5）设备驱动：

io设备的完全虚拟化：模拟硬件

IO设备的半虚拟化：在GuestOS中安装驱动；virtio

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

5、KVM局限性

一般局限性：

CPU overcommit

时间记录难以精确，依赖于时间同步机制

MAC地址：

VM量特别大时，存在冲突的可能性；

实时迁移：

性能局限性：

6、KVM的工具栈介绍

分为2大类：

qemu：

       qemu-kvm

       qemu-img

libvirt

       GUI: virt-manager, virt-viewer

       CLI: virt-install, virsh

QEMU主要提供了以下几个部分：

        处理器模拟器

        仿真IO设备

       关联模拟的设备至真实设备；

       调试器

      与模拟器交互的用户接口

补充资料：

VMM:对IO的驱动有三种模式：

自主VMM：VMM自行提供驱动和控制台；

混合VMM：借助于OS提供驱动；

                   依赖于外部OS实现特权域

                    自我提供特权域

寄宿式VMM：

二、KVM安装

1、安装kvm

1) 确保CPU支持HVM

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

2) 装载模块

[root@BaiYU_180 ~]# lsmodModule                  Size  Used byppdev                   8537  0 vmware_balloon          7199  0 parport_pc             22690  0 parport                36209  2 ppdev,parport_pcmicrocode             112685  0 snd_ens1371            21587  0 snd_rawmidi            23017  1 snd_ens1371