KVM详解（一）——KVM基础知识

今天继续给大家介绍Linux运维相关知识&＃xff0c;本文主要内容是KVM的基础知识。

一、虚拟化简介

&＃xff08;一&＃xff09;虚拟化概述

在计算机中&＃xff0c;虚拟化技术是一种资源管理技术&＃xff0c;可以将计算机的各硬件资源&＃xff08;包括CPU、内存、磁盘、网络&＃xff09;等予以抽象&＃xff0c;转换后呈现出来&＃xff0c;以供用户更好的使用。系统虚拟化可以将底层物理设备、上层操作系统和软件之间分离&＃xff0c;可以在一台物理设备上划分出多台机器。
虚拟化技术种类有很多&＃xff0c;包括软件虚拟化、硬件虚拟化、内存虚拟化、网络虚拟化、虚拟机等等。

&＃xff08;二&＃xff09;虚拟化分类

对于在计算机上运行虚拟机而言&＃xff0c;一个非常重要的问题时硬件的操控&＃xff0c;计算机程序的运行离不开CPU、内存、磁盘等硬件的调用。在现代计算机体系结构中&＃xff0c;这些对硬件的直接调用离不开操作系统的操控。一般情况下&＃xff0c;不允许应用程序直接调用硬件。操作系统上一般运行着很多程序&＃xff0c;当多个应用程序都要调用硬件时&＃xff0c;为了防止之间的冲突与相互干扰&＃xff0c;因此当应用程序向调用硬件资源服务时&＃xff0c;必须通过操作系统。在硬件结构上&＃xff0c;现代的CPU可以工作在两种模式上&＃xff0c;即用户模式和内核模式&＃xff0c;计算机操作系统和计算机应用软件在本质上都是代码&＃xff0c;也可以称之为指令。为了区别计算机操作系统和计算机应用软件&＃xff0c;CPU将操作系统的指令设置为内核模式&＃xff0c;将应用软件的操作指令设置为用户模式。对于CPU而言&＃xff0c;会拒绝处于用户模式的指令对硬件的直接调用&＃xff0c;这是从底层硬件上实现的&＃xff0c;CPU将运行状态分为了ring0到ring3&＃xff0c;ring0就代表了内核模式&＃xff0c;ring3就代表了用户模式。
那么如果应用程序在执行过程中&＃xff0c;如果要调用硬件&＃xff0c;就会产生中断&＃xff0c;此时该应用程序会放弃对CPU的接管&＃xff0c;转而由操作系统控制CPU&＃xff0c;这样&＃xff0c;CPU就处于内核模式下了&＃xff0c;这样就可以调用硬件了。总之&＃xff0c;应用程序是处于用户模式的&＃xff0c;对应用系统的调用要通过操作系统。
虚拟机对宿主机而言&＃xff0c;在本质上也是一种应用程序&＃xff0c;运行在虚拟机上的程序&＃xff0c;要调用系统硬件时&＃xff0c;就相当于虚拟机这个应用程序要调用硬件&＃xff0c;这就带来了虚拟化技术的一个重要问题&＃xff0c;根据虚拟化技术对这个问题的解决&＃xff0c;我们把虚拟化技术分为了三种&＃xff1a;
1、仿真虚拟化
仿真虚拟化的思想是借助虚拟机这一平台&＃xff0c;将虚拟机操作系统要执行的内核态指令进行“翻译”&＃xff0c;最后返回到虚拟机操作系统上。这一套过程需要异常捕捉和异常处理机制&＃xff0c;因此速度较慢。虚拟机操作系统认为自己的特权指令执行正常&＃xff0c;并不知道自身处于一个虚拟的环境中。在全虚拟化中&＃xff0c;虚拟机的用户态执行具有和系统指令执行一样的速度&＃xff0c;但是内核态的指令由于要进行处理&＃xff0c;因此要花费较多的时间。
2、半虚拟化
半虚拟化的思想是修改虚拟机操作系统&＃xff0c;使其指令运行在用户态模式上&＃xff0c;将原来的内核态质量采用其他的方式代替。这样一来&＃xff0c;虚拟机操作系统就明白自己是在虚拟系统上运行。这样做的缺点是需要修改虚拟机操作系统的内核&＃xff0c;与其原有的内核等价&＃xff0c;但是能够在用户态模式上运行。XEN是一种典型的半虚拟化技术&＃xff0c;但是由于微软的windows操作系统没有这种修改后的内核&＃xff0c;因此XEN只支持Linux&＃xff0c;不支持Windows。
3、硬件虚拟化
硬件虚拟化&＃xff0c;这需要CPU硬件厂商的支持&＃xff0c;例如Intel的Intel-VT技术。CPU厂商需要将自己的CPU进行改变&＃xff0c;在用户态和内核态的基础上&＃xff0c;增加专门用于虚拟机运行的模式&＃xff0c;使得虚拟机运行在这种模式上&＃xff0c;从而可以直接执行内核态的程序。KVM就是处于硬件虚拟化的模式。

二、KVM简介

KVM&＃xff0c;Kernel Virtual Machine的简写&＃xff0c;即基于内核的虚拟机。自Linux2.6.20后集成在Linux的各种发行版本中&＃xff0c;现已成为学术界的主流虚拟机之一。
KVM的虚拟化实现是使用Linux自身的调度器进行管理&＃xff0c;核心源码较少。在KVM中&＃xff0c;每一个虚拟机都是由Linux调度程序管理的标准进程。但是KVM虚拟化的实现需要硬件支持&＃xff08;比如Intel的VT技术和AMD的V技术&＃xff09;&＃xff0c;是基于硬件的完全虚拟化。
KVM官网网址为&＃xff1a;https://www.linux-kvm.org/&＃xff0c;其主页面如下所示&＃xff1a;

三、QEMU简介

由于KVM使用了类似QEMU的仿模拟处理器&＃xff0c;因此在最后我们再介绍一下QEMU。QEMU是由Fabrice Bellard所编写的一款模拟处理器软件&＃xff0c;遵循GPL协议&＃xff0c;在Linux平台上被广泛使用。QEMU具有跨平台、高速度的特性&＃xff0c;其运行速度能够接近真实计算机的速度。
原创不易&＃xff0c;转载请说明出处&＃xff1a;https://blog.csdn.net/weixin_40228200