kvm开发详解

### KVM开发详解 #### KVM简介 KVM（Kernel-based Virtual Machine）是Linux内核中的虚拟化基础设施，它能够使Linux内核扮演Hypervisor的角色。KVM于2007年2月被合并进Linux 2.6.20内核中，并且已经以可加载核心模块的形式移植到了FreeBSD和illumos等其他操作系统上。 KVM实现了基于硬件的完全虚拟化，这意味着它依赖于处理器的虚拟化扩展特性，例如Intel VT-x或AMD-V技术。这种设计使得KVM能够高效地运行多个虚拟机，并提供接近裸金属性能的体验。 #### KVM的基本结构 KVM的基本结构由两大部分组成： 1. **KVM驱动**：这是内核的一部分，负责虚拟机的创建、虚拟内存的管理、虚拟CPU寄存器的读写以及VCPU的调度和执行。 2. **QEMU**：QEMU是一个用户空间的应用程序，它负责模拟虚拟机的外围设备，如磁盘、网络接口等，并提供了一个完整的模拟环境，使得虚拟机能够运行未经修改的操作系统。 #### 工作原理 KVM的工作原理可以概括为以下几个步骤： - 用户模式下的QEMU通过libkvm库调用ioctl函数进入内核模式。 - 内核模式下的KVM模块为每个虚拟机创建虚拟内存，并为每个虚拟CPU分配资源。 - 通过执行VMLAUNCH指令，KVM模块切换到客户模式，加载Guest OS并开始执行客户机的操作系统。 - 如果Guest OS遇到外部中断或缺页等异常情况，会暂时暂停Guest OS的执行，退出客户模式，回到内核模式进行异常处理。 - 处理完异常后，KVM重新进入客户模式继续执行Guest OS。 - 当发生I/O事件或信号到达时，控制权会回到QEMU的用户模式进行处理。 #### KVM的安装与使用 ##### 安装步骤 1. **检查硬件支持**： - 运行命令`egrep '(vmx|svm)' --color=always /proc/cpuinfo` - 如果输出结果包含`vmx`，表示处理器支持Intel VT-x；如果包含`svm`，则支持AMD-V。 2. **安装必要的软件包**： - 在CentOS系统中可以通过安装以下RPM包实现： - `libvirt`：提供了管理和创建虚拟机的工具集。 - `qemu-kvm`：KVM虚拟机的核心部分。 - `qemu-img`：用于创建和管理磁盘镜像文件。 - 可以直接从CentOS自带光盘中的RPM包进行安装，也可以在安装CentOS时直接选择安装KVM。 3. **验证KVM是否安装成功**： - 使用`virsh -c qemu:///system list`命令检查是否有虚拟机正在运行。 ##### 配置桥接网络 为了使虚拟机能够连接到物理网络，需要设置桥接网络。以下是具体的步骤： 1. **安装桥接工具**： - 安装`bridge-utils`包。 2. **配置桥接网络**： - 创建一个新的网桥配置文件`/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0`，并设置相应的网络参数。 - 修改网卡配置文件`/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0`，使其成为桥接的一部分。 3. **重启网络服务**： - 停止`NetworkManager`服务。 - 重启网络服务。 4. **注意事项**： - 对于具有多块网卡的一体机，可能需要配置多个桥接网络。 - 桥接网络应该支持灵活的动态添加和删除操作，且不影响现有网络配置。 - 手动配置桥接网络可能会导致网络服务重启，从而影响正在进行的业务。因此，这些操作通常需要通过API自动完成。 通过以上步骤，可以在Linux系统上成功安装和配置KVM，从而实现高效的虚拟化环境。KVM不仅提供了强大的虚拟化能力，还允许用户充分利用现代处理器的虚拟化特性，为云计算和服务器虚拟化提供了坚实的基础。