淺析KVM虛擬化

李慧穎

【摘要】 在云計(jì)算技術(shù)日益發(fā)展的今天，虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為云計(jì)算的重要支撐技術(shù)之一，其特點(diǎn)是能快速進(jìn)行資源整合，進(jìn)而最大限度的對(duì)已整合資源進(jìn)行分配。KVM虛擬化是基于Linux內(nèi)核的開源虛擬機(jī)平臺(tái)，是硬件虛擬化的擴(kuò)展及QEMU的升級(jí)版，在很大程度上已取代Xen，成為Linux系統(tǒng)上創(chuàng)建和支持虛擬機(jī)的默認(rèn)開源方案。本文將針對(duì)虛擬化技術(shù)中的KVM進(jìn)行介紹，使讀者對(duì)KVM有初步認(rèn)識(shí)。

【關(guān)鍵字】 Linux內(nèi)核 KVM虛擬化 半虛擬化

據(jù)報(bào)告分析早前70%的IT預(yù)算都花費(fèi)在基礎(chǔ)設(shè)施上，并且在許多情況下還會(huì)更糟。為了解決這個(gè)問題，目前的數(shù)據(jù)中心已普遍采用虛擬化技術(shù)解決各企業(yè)對(duì)于操作系統(tǒng)單一用途的部署需求而導(dǎo)致的服務(wù)器大規(guī)模增長。虛擬化技術(shù)既能將各企業(yè)的應(yīng)用隔離開來，又能解決服務(wù)器超低利用率導(dǎo)致碳排放激增的問題，為企業(yè)節(jié)省了開銷。

一、虛擬化技術(shù)

根據(jù)韋氏字典的解釋，虛擬現(xiàn)實(shí)是“通過由電腦提供的感官刺激（例如視覺和聽覺），使用戶產(chǎn)生一種人工環(huán)境的體驗(yàn)，并且在這人工環(huán)境中，用戶的行動(dòng)部分地由該環(huán)境中所發(fā)生的事情所決定”。虛擬化正是這樣做的：虛擬機(jī)軟件在一臺(tái)真正的物理系統(tǒng)上創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)虛擬工作站或服務(wù)器。磁盤空間、處理器性能、網(wǎng)絡(luò)適配器及大量隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器（RAM）均取決于真正物理機(jī)上的資源。

如圖1所示，一般的計(jì)算機(jī)模型可以抽象成為一定的物理資源和運(yùn)行其上的計(jì)算機(jī)元件，它們之間通過定義好的物理資源接口進(jìn)行交互。虛擬化層必須能夠捕捉到計(jì)算機(jī)元件對(duì)物理資源的直接訪問，并將其重新定向到虛擬資源池中。

二、KVM虛擬化

KVM的全稱是Kernel Virtual Machine，翻譯成中文就是基于內(nèi)核的虛擬機(jī)，是一個(gè)開源的虛擬化模塊。

2.1 KVM的產(chǎn)生

KVM最早是由以色列的Qumranet公司開發(fā)的，后于2008年被Linux的發(fā)行版提供商Redhat收購，從而成為KVM開源項(xiàng)目的新主人，開始著手用KVM替換掉早前已經(jīng)集成在系統(tǒng)中卻由于其自身管理系統(tǒng)資源架構(gòu)的問題引起內(nèi)核開發(fā)人員不滿的Xen。2010年后，RedHat在其新推出的Redhat Enterprise Linux 6.0 以后2.6.20以上版本的系統(tǒng)內(nèi)核中集成了KVM虛擬機(jī)，摒棄了早前RHEL 5.X系列中集成的Xen。

2.2 KVM的特點(diǎn)

KVM是基于Linux內(nèi)核的完全原生的全虛擬化解決方案。與半虛擬化（準(zhǔn)虛擬化）不同，全虛擬化提供了完整的X86平臺(tái)，包括處理器、磁盤空間、網(wǎng)絡(luò)適配器及RAM等，其無須對(duì)客戶機(jī)操作系統(tǒng)做任何修改便可運(yùn)行已存在的基于X86平臺(tái)下的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

與Xen相比，其優(yōu)勢顯而易見：1）KVM是開源平臺(tái)，大幅降低了虛擬機(jī)的部署成本；2）KVM在內(nèi)核2.6.20版之后，自動(dòng)整合到Linux內(nèi)核中；Xen所需的內(nèi)核源代碼補(bǔ)丁與特定的內(nèi)核版本綁定，而且安裝時(shí)需要大量的軟件包，卻仍然無法保證每個(gè)Xen的正常運(yùn)行；3）Xen的虛擬機(jī)管理程序是一段單獨(dú)的源代碼，并提供一組專門的管理命令，不是所有Linux使用者都熟悉；KVM的命令行管理工具繼承自QEMU，已經(jīng)被Linux學(xué)習(xí)者廣泛接受；

2.3 KVM的適用范圍

作為開源虛擬化平臺(tái)，KVM適用于規(guī)模較大的環(huán)境，如虛擬主機(jī)達(dá)到2500臺(tái)以上的情況，旨在節(jié)約平臺(tái)采購與部署的成本；規(guī)模在500臺(tái)虛擬主機(jī)以下時(shí)，不妨使用商業(yè)平臺(tái)，畢竟此時(shí)在穩(wěn)定性與性價(jià)比上商業(yè)平臺(tái)能達(dá)到平衡；當(dāng)主機(jī)數(shù)目在兩者之間時(shí)，不妨考慮以商用平臺(tái)為主，開源平臺(tái)為輔的方法更能很好的發(fā)揮二者的優(yōu)勢。

三、結(jié)論

目前KVM已經(jīng)得到了相當(dāng)廣泛的支持，除了一線的商業(yè)Linux廠商的支持外，藍(lán)色巨人IBM的鼎力支持也是KVM發(fā)展中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。其完善了X86架構(gòu)上進(jìn)行虛擬的限制，并推出了多種KVM的虛擬化解決方案，意在迅速將虛擬化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為私有云。不得不說，KVM已經(jīng)很大程度上成為Linux系統(tǒng)上創(chuàng)建和支持虛擬機(jī)的默認(rèn)開源方案，將Xen取而代之，成為未來能與Hype-V乃至VMware相抗衡的有力勁旅。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Danielle Ruest等著 陳奮譯.虛擬化技術(shù)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.15-16

[2]任永杰等著.KVM虛擬化技術(shù)實(shí)戰(zhàn)與原理解析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.8-9

[3] William von Hagen. 使用 KVM 虛擬化技術(shù)[J/OL]. http：//www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-using-kvm/，2015-8-22