KVM虚拟化技术学习笔记2

1、虚拟机与容器对比：

2、Hypervisor管理工具对比：

3、QEMU：

软件模拟虚拟化、可以模拟多种硬件，包括X86架构处理器、AMD64架构处理器、ARM、SPARC与PowerPC、AIX架构等，效率低、一般用于研究测试场景。QEMU可以模拟一部手机，开发人员用于开发手机程序。

此处使用QEMU的主要目的是为了方便管理KVM虚拟机镜像文件。

说明：

QEMU由Fabrice Bellard编写的模拟处理器的自由软件，它是一个完整的可以单独运行的软件，可以独立模拟出整台计算机、包括CPU、内存、IO设备、通过一个特殊的“重编译器”对特定的处理器的二进制代码进行翻译，从而具有跨平台的通用性。QEMU有两种工作模式：系统模式，可以模拟出整个电脑系统，另一种是用户模式，可以运行不同与当前硬件平台的其他平台上的程序。1.0以后版本就只能使用QEMU-KVM进行加速了，1.3版本之后QEMU和QEMU-KVM合二为一了。

4、KVM：

KVM Kernel-based virtual machine 基于内核的虚拟机，KVM是虚拟机模块。

是X86架构下硬件辅助的全虚拟化的首选解决方案。

KVM需要通过修改的QEMU软件（qemu-kvm）来实现虚拟机的管理。

KVM就是内核的一个模块，用户空间通过QEMU模拟硬件提供给虚拟机使用，一台虚拟机就是一个普通的Linux进程，虚拟机中的VCPU就是该进程中的线程。

说明：

不同的基于KVM的虚拟化平台，可能会采用不同的虚拟化组件，目前主流的采用QEMU-KVM组件，但在不同的产品里版本有所不同，功能也有差异。

KVM通过调用Linux本身内核功能，实现对CPU的底层虚拟化和内存的虚拟化，使Linux内核成为虚拟化层，需要x86架构支持虚拟化功能的硬件支持（比如Intel-VT，AMD-V），是一种全虚拟化架构。

KVM在2007年2月被导入Linux 2.6.20内核中。

从存在形式来看，它包括两个内核模块：kvm.ko和kvm_intel.ko（或者kvm_amd.ko）。本质上，KVM是管理虚拟硬件设备的驱动，该驱动使用字符设备/dev/kvm（由KVM本身创建）作为管理接口，主要负责vCPU的创建，虚拟内存的分配，vCPU寄存器的读写以及vCPU的运行。

KVM是Linux内核的模块，它需要CPU的支持，采用硬件辅助虚拟化技术Intel-VT，AMD-V，内存相关的如Intel的EPT和AMD的RVI技术，Guest OS的CPU指令不用再经过Qemu转译，直接运行，大大提高了速度，KVM通过/dev/kvm暴露接口，用户态程序通过ioctl函数来访问这个接口。

总结：

1）KVM是基于内核的虚拟机

2）是内核的一个模块

3）2007加入linux内核，版本2.6.20

4）为虚拟机提供CPU和内核，QEMU来提供其他组件

5）通过/dev/kvm接口使用kvm模块

5、QEMU-KVM：

KVM只负责CPU和内存的虚拟化，加载它之后，用户就可以进一步通过工具创建虚拟机（KVM提供接口），但仅有KVM还是不够的，用户无法直接控制内核去做事情（kvm只提供接口，怎么创建虚拟机，分配vCPU等并不在它上面运行），还必须有个运行在用户空间的工具才行，KVM的开发者选择了比较成熟的开源虚拟化软件QEMU来作为这个工具，并对其进行了修改，最后形成了QEMU-KVM。

QEMU-KVM中，KVM运行在内核空间，QEMU运行在用户空间，实际模拟创建，管理各种虚拟硬件，QEMU将KVM整合起来，通过ioctl调用/dev/kvm，从而将CPU指令的部分交给内核模块来做，KVM实现了CPU和内存虚拟化，但KVM不能虚拟其他硬件设备，因此QEMU还有模拟IO设备，如磁盘、网卡、显卡等的作用，KVM加上QEMU后就是完整意义上的服务器虚拟化。当然，由于QEMU模拟IO设备效率不高的原因，现在常常采用半虚拟化的virtio方式来虚拟化IO设备。

QEMU-KVM作用：

1）提供对CPU、内存（KVM负责）、IO设备（QEMU负责）的虚拟；

2）对各种虚拟设备的创建，调用进行管理（QEMU负责）。

总结：

QEMU-KVM：

1）用户空间的虚拟化管理工具；

2）QEMU提供IO设备虚拟化及管理；

3）KVM提供CPU和内存的虚拟化

6、libvirt：

libvirt是一套免费的、开源的支持Linux下主流虚拟化管理程序的C函数库，其旨在为包括KVM在内的各种虚拟化管理程序提供一套方便、可靠的编程接口。

当前主流Linux平台上默认的虚拟化管理工具virt-manager、virsh等都是基于libvirt开发的。

说明：

一个针对各种虚拟化平台的虚拟机管理的API库，一些常用的虚拟机管理工具如virsh（类似vim编辑器），virsh-install、virt-manager等和云计算框架平台（如OpenStack、OpenNebula、Eucalyptus等）都在底层使用libvirt提供的应用程序接口。libvirt主要是由三个部分组成：API库，一个守护进程libvirtd和一个默认命令行管理工具virsh。

virt-manager、libvirt、qemu-kvm三者之间的关系：

总结：

libvirt：

1）为用户管理虚拟机提供了访问hypervisor接口

2）包含三部分：库、libvirtd、virsh命令

3）virt-manager、libvirt、qemu-kvm三者之间的关系

virt-manager通过libvirt管理qemu-kvm虚拟机。

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