Libvirt Qemu.pptx

### Libvirt与Qemu在虚拟化中的应用及关系 #### 1.1 虚拟化的基本类型 ##### 无虚拟化 在无虚拟化环境中，操作系统直接运行在硬件之上，通常CPU设置四个Ring（权限级别）：0、1、2、3。其中Ring0代表最高权限级别，内核模式（Kernel Mode）在此级别运行；Ring3表示最低权限级别，用户模式（User Mode）在此级别运行。对于传统Linux系统而言，这种架构非常合适。 ##### 半虚拟化 (Paravirtualization) 半虚拟化通过Hypervisor（虚拟机监控器）实现。Hypervisor运行在Ring0上，而Guest OS（客户机操作系统）则运行在一个修改过的内核上，以适应Hypervisor的限制。这意味着Guest OS上的应用程序仍然运行在Ring3，但其内核不再直接访问硬件，而是通过Hypervisor间接访问。 ##### 非硬件辅助全虚拟化 非硬件辅助全虚拟化中，Hypervisor同样运行在Ring0，为Guest OS提供一个完全模拟的CPU环境。Guest OS保持不变，仍尝试在Ring0上运行，但实际上是在模拟CPU的Ring0上执行。Hypervisor负责转译来自Guest OS的Ring0指令，确保它们能在真实CPU的Ring1上执行。 ##### 硬件辅助全虚拟化 硬件辅助全虚拟化利用现代处理器提供的扩展功能，例如Intel VT或AMD-V，创建一个新的Ring-1专门供Hypervisor使用。在这种模式下，Guest OS可以直接使用Ring0而不需任何修改，极大地提升了性能。 #### 1.2 KVM、Qemu与Libvirt之间的关系 ##### Qemu的角色 Qemu是一个开源模拟器，能够为Guest OS提供一个虚拟的CPU和其他硬件设备。在非硬件辅助全虚拟化场景中，Guest OS与Qemu模拟的硬件交互，所有指令都需要经过Qemu处理，因此性能较低。 ##### KVM的作用 KVM（Kernel-based Virtual Machine）是一个Linux内核模块，支持硬件辅助虚拟化技术，如Intel VT-x和AMD-V。使用KVM时，Guest OS的CPU指令直接在物理CPU上执行，避免了Qemu的转译过程，显著提高了性能。 ##### Qemu-KVM整合 从Qemu release_0_5_1版本开始，KVM被整合进Qemu，形成qemu-kvm（或qemu-system-XXX）。在这个模型中，Qemu利用KVM内核模块处理CPU指令，而其他硬件设备如网络和磁盘则继续由Qemu模拟。 ##### Libvirt的重要性 Libvirt是一个强大的工具集和API，用于管理KVM虚拟机。它提供了一个统一的接口，允许管理员轻松地管理和配置虚拟机，无论是在本地还是远程。 #### 实验一：检测硬件支持 为了确定系统是否支持硬件辅助虚拟化，可以通过检查`/proc/cpuinfo`文件中的特定标志来判断： - 对于Intel CPU，搜索“vmx”； - 对于AMD CPU，搜索“svm”。 #### 实验二：安装KVM、Qemu与Libvirt 在安装过程中，首先需要确保内核中包含KVM模块。Ubuntu等现代Linux发行版通常默认加载这些模块。 1. **安装qemu-kvm**： ```bash sudo apt install qemu-kvm ``` 2. **安装libvirt**： ```bash sudo apt install libvirt-daemon libvirt-clients ``` 3. **安装virt-install**： ```bash sudo apt install virt-install ``` 完成这些步骤后，就可以开始使用qemu-kvm和libvirt来管理虚拟机了。 #### 总结 通过以上介绍可以看出，Libvirt、Qemu和KVM三者相互协作，共同构建了一个高效且灵活的虚拟化平台。Libvirt提供了高级别的管理接口，Qemu作为模拟器处理除CPU指令外的其他硬件模拟任务，而KVM则专注于优化CPU指令处理。这种分层结构不仅提高了虚拟机的性能，还简化了虚拟化环境的管理。