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Linux虚拟化入门(一)Qemu,KVM,Virsh 概念指南

July 5, 2021 • Read: 645 • 编程开发

本文首发于: https://blog.frytea.com

当你安装了一台Linux,想启动一个KVM虚拟机的时候,你会发现需要安装不同的软件,启动虚拟机的时候,有多种方法:

  • virsh start
  • kvm命令
  • qemu命令
  • qemu-kvm命令
  • qemu-system-x86_64命令

QEMU

首先看qemu,其中关键字emu,全称emulator,模拟器,所以单纯使用qemu是采用的完全虚拟化的模式。

Qemu向Guest OS模拟CPU,也模拟其他的硬件,GuestOS认为自己和硬件直接打交道,其实是同Qemu模拟出来的硬件打交道,Qemu将这些指令转译给真正的硬件。由于所有的指令都要从Qemu里面过一手,因而性能比较差。

完全虚拟化是非常慢的,所以要使用硬件辅助虚拟化技术Intel-VT,AMD-V,所以需要CPU硬件开启这个标志位,一般在BIOS里面设置。查看是否开启

# 对于Intel CPU 可用命令判断
grep "vmx" /proc/cpuinfo 

# 对于AMD CPU 可用命令判断
grep "svm" /proc/cpuinfo 

当确认开始了标志位之后,通过KVM,GuestOS的CPU指令不用经过Qemu转译,直接运行,大大提高了速度。

所以KVM在内核里面需要有一个模块,来设置当前CPU是Guest OS在用,还是Host OS在用。

KVM

基于内核的虚拟机(英语:Kernel-based Virtual Machine,缩写为KVM)是一种用于Linux内核中的虚拟化基础设施,可将Linux内核转化为一个虚拟机监视器。

KVM提供抽象的设备,但不模拟处理器。它开放了/dev/kvm接口,供用户模式的主机使用。

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qemu-kvm

Qemu将KVM整合进来,通过ioctl调用/dev/kvm接口,将有关CPU指令的部分交由内核模块来做,就是qemu-kvm (qemu-system-XXX)

qemu和kvm整合之后,CPU的性能问题解决了,另外Qemu还会模拟其他的硬件,如Network, Disk,同样全虚拟化的方式也会影响这些设备的性能。

于是qemu采取半虚拟化或者类虚拟化的方式,让Guest OS加载特殊的驱动来做这件事情。

例如网络需要加载virtio_net,存储需要加载virtio_blk,Guest需要安装这些半虚拟化驱动,GuestOS知道自己是虚拟机,所以数据直接发送给半虚拟化设备,经过特殊处理,例如排队,缓存,批量处理等性能优化方式,最终发送给真正的硬件,一定程度上提高了性能。

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virsh

然而直接用 qemu 或者 qemu-kvm 或者 qemu-system-xxx 的少,大多数还是通过 virsh 启动, virsh 属于 libvirt 工具, libvirt 是目前使用最为广泛的对 KVM 虚拟机进行管理的工具和 API ,可不止管理KVM。

Libvirt 分服务端和客户端, Libvirtd 是一个daemon进程,是服务端,可以被本地的virsh调用,也可以被远程的virsh调用,virsh相当于客户端。

Libvirtd调用 qemu-kvm 操作虚拟机,有关CPU虚拟化的部分,qemu-kvm调用 kvm 的内核模块来实现

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这下子,整个相互关系才搞清楚了。

参考文献

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