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互联网 2021-01-22 17:14:21
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第一章企业虚拟化选型与KVM介绍

1.1 KVM的前世今生

1.虚拟化技术的演进过程

软件模拟——>虚拟化层翻译——>容器虚拟化

虚拟化层翻译可以分为:

(1)软件捕捉翻译,即软件全虚拟化

(2)改造虚拟机系统内核加虚拟化层翻译,即半虚拟化

(3)硬件支持的虚拟化层翻译,即硬件支持的全虚拟化

软件模拟技术:通过软件完全模拟CPU、芯片组、磁盘、网卡等计算机硬件,如下图所示:

 

     软件模拟的特点:可以模拟任何硬件,但非常低效,一般只用于研究测试的场景。

虚拟化层翻译技术:

 

(1)软件全虚拟化方案:通过虚拟化引擎,捕捉虚拟机的指令并进行处理。当然也会和物理机指令是区分开的。(效率低)

(2)半虚拟化方案:对虚拟机的操作系统内核进行改造,是虚拟机自己对特殊的指令进行更改,然后和虚拟化层一起工作。 (效率一般)

 (3)硬件支持的全虚拟化技术方案:对CPU指令进行改造,即VT-x或AMD-v, 对I/0通信的硬件解决方案,即VT-d,对网络通信的硬件解决方案,即VT-c.

 

容器虚拟化技术:基于CGroups、Namespace等技术将进程隔离,每个进程就像一台单独的虚拟机一样,有自己被隔离出来的资源,也有自己的根目录、独立的进程编号、被隔离的内存空间。

2. KVM的架构

 

 如上图所示:

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,通过对这个进程的管理,就可以完成对虚拟机的管理。

因为对进程管理非常麻烦,RedHat发布了一个开源工具Libvirt,有API和一套命令行工具。大多数管理平台 都是通过libvirt来对KVM虚拟机管理的,比如openstack,cloudstack,opennebula等。

3. QEMU与KVM

QEMU是一个开源项目,实际是一台硬件模拟器,可以模拟多CPU、网卡、IDE设备、显卡、声卡、USB设备、声卡、蓝牙设备等。还内建DHCP、DNS、SMB、TFTP服务器。缺点是纯软件模拟,非常慢。

KVM只是一个内核的模块,没有用户空间的管理工具,KVM的虚拟机可以借助QEMU的管理工具来管理,可以作为QEMU的加速器,提升虚拟机的性能。

 

4. Libvirt与KVM

Libvirt是一套开源的虚拟化的管理工具,提供一套API的lib库,支持主流的编辑语言,比如C\Python\Ruby,提供libvirtd服务,提供命令行工具virsh。实现对虚拟机的管理,比如虚拟机的创建、启动、关闭、暂停、恢复、迁移、销毁,以及虚拟机网卡、硬盘、CPU、内存等多种设备的热添加。还支持对远程的宿主机的管理。

Libvirt将虚拟机的管理分为以下几个方面:

第一,存储池资源的管理,支持本地文件系统目录、裸设备、LVM、nfs、iscsi等方式,虚拟机磁盘格式上支持qcow2、vmdk、raw等格式。

第二,网络资源管理,支持Linux桥、vlan、多网卡绑定管理,比较新的版本还支持open vswitch。还支持nat和路由方式的网络,可以通过防火墙让虚拟机通过宿主机建立网络通道和外部网络进行通信。

 

1.2 KVM与常用企业级虚拟化产品的比较

企业级虚拟化产品有4款:vmware、hyperv、xen、kvm

名称产品功能vmware

个人用户win平台:vmware workstation (免费)

个人用户苹果平台:vmware Fusion

企业级:VMware ESXI(收费)

管理套件:VMware vSphere

产品线非常全面,产品成熟、稳定、兼容性也不错,不仅有虚拟化的解决方案

,在IaaS\SaaS\PaaS层都有自己的产品,在网络、存储方面都有相关的

解决方案

hyperv

系统环境:Windows Server2012R2

集群工具:SCVMM

技术要求:windows域、windows server集群

收费产品

发展较快,性能也比较好xen

开源免费

管理工具:xenserver

推出时间比较长,兼容性、稳定性都不错kvm

开源免费

openstack

没有历史包袱,性能优异

 

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