KVM+QEMU虚拟化概念

最新推荐文章于 2025-06-19 21:55:20 发布

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#运维 #内存管理 #操作系统

本文介绍了KVM（Kernel-based Virtual Machine）虚拟化技术的概念、架构及其实现方式。KVM是一种开源、免费的虚拟化解决方案，其核心优势在于与Linux内核集成，能够提供快速的虚拟化体验。此外，文章还探讨了KVM与QEMU的合作机制及其管理工具。

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概念：

KVM，即Kernel-basedvirtual machine,由redhat开发，是一种开源、免费的虚拟化技术。对企业来说，是一种可选的虚拟化解决方案。

定义：基于Linux内核的虚拟机

解释：

KVM 、XEN、Hyper-V 这类 Hypervisor 是为商用而生的，他们本身就是一种 OS，直接运行
在硬件之上，例如KVM，架构是：硬件 ---> {Linux Kernel + KVM} ---> VM，即加载了
KVM module 的 Linux Kernel 本身就是一种完备的 Hypervisor，运行在内核态。这样做的
好处在于可以使用 Kernel 本身的 CPU 调度和内存管理，不用像XEN一样自己实现，所以
说，KVM 是基于 Linux Kernel 的。

优点：

KVM最大的好处就在于它是与Linux内核集成的，所以速度很快。KVM的宿主操作系统必须是Linux，支持的客户机操作系统包括Linux、Windows、Solaris和BSD，运行在支持虚拟化扩展的x86和x86_64硬件架构上,cpu支持VT技术。

QEMU：

QEMU是一个主机上的VMM（virtual machine monitor）,通过动态二进制转换来模拟CPU，并提供一系列的硬件模型，使guest os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再将这些指令翻译给真正硬件进行操作。通过这种模式，guest os可以和主机上的硬盘，网卡，CPU，CD-ROM，音频设备和USB设备进行交互。但由于所有指令都需要经过QEMU来翻译，因而性能会比较差。

硬件基础：

KVM功能，是以扩展虚拟化CPU为硬件基础（如Intel-VT,AMD-V），利用CPU虚拟化技术。

实现方式：（模块化）

KVM作为内核的一个模块，来提供虚拟化功能。如果系统需要虚拟化功能，则KVM模块可以被linux内核按需动态加载到内存运行。如果不需要的KVM功能，可以动态卸载该模块。

KVM+QEMU工作原理：

KVM包含一个内核模块kvm.ko用来实现核心虚拟化功能，以及一个和处理器强相关的模块如kvm-intel.ko或kvm-amd.ko。KVM本身不实现任何模拟，仅仅是暴露了一个/dev/kvm接口，这个接口可被宿主机用来主要负责vCPU的创建，虚拟内存的地址空间分配，vCPU寄存器的读写以及vCPU的运行。有了KVM以后，guest os的CPU指令不用再经过QEMU来转译便可直接运行，大大提高了运行速度。但KVM的kvm.ko本身只提供了CPU和内存的虚拟化，所以它必须结合QEMU才能构成一个完整的虚拟化技术，这样，KVM和QEMU联合就提供了一个模拟的（虚拟的）硬件层（CPU、内存、IO设备等），虚拟机就运行在这个模拟的硬件层之上。