KVM介绍

1、KVM简介

其中，KVM 全称是 基于内核的虚拟机（Kernel-based Virtual Machine），它是一个 Linux 的一个内核模块，该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor：

• 它由Quramnet 开发，该公司于 2008年被Red Hat 收购。
• 它支持x86 (32 and 64 位), s390, Powerpc 等 CPU架构。
• 它从 Linux 2.6.20 起就作为一模块被包含在 Linux 内核中。
• 它需要支持虚拟化扩展的 CPU。
• 它是完全开源的

2、功能概述

KVM 是基于虚拟化扩展（Intel VT 或AMD-V）的X86 硬件，是Linux 完全全虚拟化解决方案。部分的准虚拟化支持，主要是以准虚拟网络驱动程序的形式用于 Linux 和 Windows客户机系统的。KVM 目前设计为通过可加载的内核模块，可以支持打大部分的操作系统,比如Linux、BSD、Solaris、Windows等

在 KVM 架构中，虚拟机被实现为常规的 Linux 进程，由标准 Linux 调度程序进行调度。事实上，每个虚拟 CPU 显示为一个常规的 Linux 进程，这使 KVM 能够享受Linux 内核的所有功能。KVM自身并不执行任何的模拟操作，用户空间的某个程序通过/dev/kvm接口为Guest Host设置地址空间，并向它提供模拟的I/O，之后将Guest Host的情况映射到宿主机的显示屏上。在KVM中，执行这个操作的程序目前是QEMU。

KVM的基本架构如下图所示：

3、KVM功能特性

（1）内存

KVM继承了Linux强大的内存管理功能,虚拟机的内存和其他linux进程的内存是一样的，可以使用大页面的方式进行访问以提高性能，也可以用磁盘文件的形式进行共享。

同时KVM也支持NUMA（非一致内存访问），允许虚拟机有效大量的访问内存内存

KVM支持基于硬件的内存虚拟化技术，主流的是Intel的扩展页表(EPT)以及AMD的嵌套页面(NPT)，
从而实现更优的性能。

内存页面共享是通过linux内核一项名为内核同页合并(Kernel Same-page Merging，KSM)的功能来支持的，KSM会扫描每台虚拟机的内存，如果虚拟机由使用相同的内存页面，KSM会将这些页面合并成一个虚拟机共享页面，仅存储一个副本。如果某个客户机尝试修改这个共享页，他会得到这个共享内存页的转专有副本（读时共享，写时复制）。

（2）存储功能

KVM可以占用Linux支持的所有的存储来存储虚拟机镜像，KVM支持的本地存储有SCSI,SAS或者IDE，网络存储有NFS或SMA/CIFS，同时也支持ISCSI 和 FCSAN。多路径IO也可以用来提高吞吐量和冗余

KVM还支持全局文件系统(GFS2),GlusterFS等共享文件系统上存储虚拟镜像，这使得虚拟机镜像可以在多个宿主机之间共享或者使用逻辑卷共享。磁盘镜像支持按需分配，可以提高磁盘的利用率。KVM原生磁盘镜像格式为qcow2，支持快照，压缩和加密

（3）设备驱动程序

KVM支持混合虚拟化，其中准虚拟化的驱动程序安装在Guest OS中，允许虚拟机可以直接使用优化的IO接口而不是模拟的设备这使得网络设备和块设备的IO性能得到很大提升。KCM使用的半虚拟话驱动程序名为virtio。它是一个与虚
拟机管理程序相独立的、构建设备驱动程序的接口，允许多个虚拟机管理程序使用一组相同
的设备驱动程序，可以很好的提高虚拟机之间的交互性

（4）依依托于Linux

KVM集成与linux内核当中，使KVM 可以直接获益于最新的Linux 内核开发成果，比如更好的进程调度支持、更广泛物理硬件平台的驱动、更高的代码质量，等等。