kvm基本原理1
kvm基本原理1
kvm基本原理1
KVM 是指基于 Linux 内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine)。增加 KVM 到 Linux 内核是 Linux 发展的一个重要里程碑，这也是第一个整合到 Linux 主线内核的虚拟化技术。在 KVM 模型中，每一个虚拟机都是一个由 Linux 调度程序管理的标准进程，你可以在用户空间启动客户机操作系统。一个普通的 Linux 进程有两种运行模式：内核和用户。 KVM 增加了第三种模式：客户模式(有自己的内核和用户模式)。
KVM 所使用的方法是通过简单地加载内核模块而将 Linux 内核转换为一个系统管理程序。这个内核模块导出了一个名为 /dev/kvm 的设备，它可以启用内核的客户模式(除了传统的内核模式和用户模式)。有了 /dev/kvm 设备，VM 使自己的地址空间独立于内核或运行着的任何其他 VM 的地址空间。设备树(/dev)中的设备对于所有用户空间进程来说都是通用的。但是每个打开 /dev/kvm 的进程看到的是不同的映射(为了支持 VM 间的隔离)。KVM安装 KVM 之后，您可以在用户空间启动客户操作系统。每个客户操作系统都是主机操作系统(或系统管理程序)的一个单个进程。 图中提供了一个使用 KVM 进行虚拟化的视图。
KVM 然后会简单地将 Linux 内核转换成一个系统管理程序(在安装 kvm 内核模块时)。由于标准 Linux 内核就是一个系统管理程序，因此它会从对标准内核的修改中获益良多(内存支持、调度程序等)。对这些 Linux 组件进行优化(例如 2.6 版本内核中的新调度程序)都可以让系统管理程序(主机操作系统）和 Linux 客户操作系统同时受益。但是 KVM 并不是第一个这样做的程序。UML 很久以前就将 Linux 内核转换成一个系统管理程序了。使用内核作为一个系统管理程序，您就可以启动其他操作系统，例如另一个 Linux 内核或 Windows 系统。
安装 KVM 之后，可以在用户空间启动客户操作系统。每个客户操作系统都是主机操作系统(或系统管理程序)的一个单个进程。 图中提供了一个使用 KVM 进行虚拟化的视图。底部是能够进行虚拟化的硬件平台（目前指的是 Intel VT 或 AMD-SVM 处理器)。在裸硬件上运行的是系统管理程序(带有 KVM 模块的 Linux 内核)。这个系统管理程序与可以运行其他应用程序的普通 Linux 内核类似。但是这个内核也可以支持通过 kvm 工具加载的客户操作系统。最后，客户操作系统可以支持主机操作系统所支持的相同应用程序。
KVM 只是虚拟化解决方案的一部分。处理器直接提供了虚拟化支持(可以为多个操作系统虚拟化处器)。内存可以通过 kvm 进行虚拟化。最后，I/O 通过一个稍加修改的 QEMU 进程(执行每个客户操作系统进程的一个拷贝)进行虚拟化。
KVM 向 Linux 中引入了一种除现有的内核和用户模式之外的新进程模式。这种新模式就称为客户模式，顾名思义，它用来执行客户操作系统代码(至少是一部分代码)。回想一下内核模式表示代码执行的特权模式，而用户模式则表示非特权模式（用于那些运行 在内核之外的程序)。根据运行内容和目的，执行模式可以针对不同的目的进行定义。客户模式的存在就是为了执行客户操作系统代码，但是只针对那些非 I/O 的代码。在客户模式中有两种标准模式，因此客户操作系统在客户模式中运行可以支持标准的内核，而在用户模式下运行则支持自己的内核和用户空间应用程序。客户操作系统的用户模式可以用来执行 I/O 操作，这是单独进行管理的。
在客户操作系统上执行 I/O 的功能是由 QEMU 提供的。QEMU 是一个平台虚拟化解决方案，允许对一个完整的 PC 环境进行虚拟化(包括磁盘、图形适配器和网络设备)。客户操作系统所生成的任何 I/O 请求都会被中途截获，并重新发送到 QEMU 进程模拟的用户模式中。
KVM 通过 /dev/kvm 设备提供了内存虚拟化。每个客户操作系统都有自己的地址空间，并且是在实例化客户操作系统时映射的。映射给客户操作系统的物理内存实际上是映射给这个进程 的虚拟内存。为了支持客户物理地址到主机物理地址的转换，系统维护了一组影子页表(shadow page table)。处理器也可以通过在访问未经映射的内存位置时使用系统管理程序(主机内核)来支持内存转换进程。
实例化新客户操作系统
新客户操作系统的实例化是由一个名为 kvm 的工具提供的。这个工具可以与 kvm 模块协同工作，使用 /dev/kvm 来加载客户操作系统，将它与虚拟磁盘(主机操作系统中的一个普通文件)关联起来，然后启动客户操作系统。
通过一组在 /dev/kvm 设备上执行的 ioctls 可以提供控制支持。当第一次打开这个特殊文件时，就会创建一个新的 VM 对象，它与一个虚拟 CPU 关联在一起。您然后可以使用几个 ioctls 来创建一个虚拟 CPU，检查 kvm 版本，创建内存区域，然后启动一个虚拟 CPU。您可以使用 kvm 命令实现这种功能。
KVM 是指基于 Linux 内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine)。增加 KVM 到 Linux 内核是 Linux 发展的一个重要里程碑，这也是第一个整合到 Linux 主线内核的虚拟化技术。在 KVM 模型中，每一个虚拟机都是一个由 Linux 调度程序管理的标准进程，你可以在用户空间启动客户机操作系统。一个普通的 Linux 进程有两种运行模式：内核和用户。 KVM 增加了第三种模式：客户模式(有自己的内核和用户模式)。
KVM 所使用的方法是通过简单地加载内核模块而将 Linux 内核转换为一个系统管理程序。这个内核模块导出了一个名为 /dev/kvm 的设备，它可以启用内核的客户模式(除了传统的内核模式和用户模式)。有了 /dev/kvm 设备，VM 使自己的地址空间独立于内核或运行着的任何其他 VM 的地址空间。设备树(/dev)中的设备对于所有用户空间进程来说都是通用的。但是每个打开 /dev/kvm 的进程看到的是不同的映射(为了支持 VM 间的隔离)。KVM安装 KVM 之后，您可以在用户空间启动客户操作系统。每个客户操作系统都是主机操作系统(或系统管理程序)的一个单个进程。 图中提供了一个使用 KVM 进行虚拟化的视图。
KVM 然后会简单地将 Linux 内核转换成一个系统管理程序(在安装 kvm 内核模块时)。由于标准 Linux 内核就是一个系统管理程序，因此它会从对标准内核的修改中获益良多(内存支持、调度程序等)。对这些 Linux 组件进行优化(例如 2.6 版本内核中的新调度程序)都可以让系统管理程序(主机操作系统）和 Linux 客户操作系统同时受益。但是 KVM 并不是第一个这样做的程序。UML 很久以前就将 Linux 内核转换成一个系统管理程序了。使用内核作为一个系统管理程序，您就可以启动其他操作系统，例如另一个 Linux 内核或 Windows 系统。
安装 KVM 之后，可以在用户空间启动客户操作系统。每个客户操作系统都是主机操作系统(或系统管理程序)的一个单个进程。 图中提供了一个使用 KVM 进行虚拟化的视图。底部是能够进行虚拟化的硬件平台（目前指的是 Intel VT 或 AMD-SVM 处理器)。在裸硬件上运行的是系统管理程序(带有 KVM 模块的 Linux 内核)。这个系统管理程序与可以运行其他应用程序的普通 Linux 内核类似。但是这个内核也可以支持通过 kvm 工具加载的客户操作系统。最后，客户操作系统可以支持主机操作系统所支持的相同应用程序。
KVM 只是虚拟化解决方案的一部分。处理器直接提供了虚拟化支持(可以为多个操作系统虚拟化处器)。内存可以通过 kvm 进行虚拟化。最后，I/O 通过一个稍加修改的 QEMU 进程(执行每个客户操作系统进程的一个拷贝)进行虚拟化。
KVM 向 Linux 中引入了一种除现有的内核和用户模式之外的新进程模式。这种新模式就称为客户模式，顾名思义，它用来执行客户操作系统代码(至少是一部分代码)。回想一下内核模式表示代码执行的特权模式，而用户模式则表示非特权模式（用于那些运行 在内核之外的程序)。根据运行内容和目的，执行模式可以针对不同的目的进行定义。客户模式的存在就是为了执行客户操作系统代码，但是只针对那些非 I/O 的代码。在客户模式中有两种标准模式，因此客户操作系统在客户模式中运行可以支持标准的内核，而在用户模式下运行则支持自己的内核和用户空间应用程序。客户操作系统的用户模式可以用来执行 I/O 操作，这是单独进行管理的。
在客户操作系统上执行 I/O 的功能是由 QEMU 提供的。QEMU 是一个平台虚拟化解决方案，允许对一个完整的 PC 环境进行虚拟化(包括磁盘、图形适配器和网络设备)。客户操作系统所生成的任何 I/O 请求都会被中途截获，并重新发送到 QEMU 进程模拟的用户模式中。
KVM 通过 /dev/kvm 设备提供了内存虚拟化。每个客户操作系统都有自己的地址空间，并且是在实例化客户操作系统时映射的。映射给客户操作系统的物理内存实际上是映射给这个进程 的虚拟内存。为了支持客户物理地址到主机物理地址的转换，系统维护了一组影子页表(shadow page table)。处理器也可以通过在访问未经映射的内存位置时使用系统管理程序(主机内核)来支持内存转换进程。
实例化新客户操作系统
新客户操作系统的实例化是由一个名为 kvm 的工具提供的。这个工具可以与 kvm 模块协同工作，使用 /dev/kvm 来加载客户操作系统，将它与虚拟磁盘(主机操作系统中的一个普通文件)关联起来，然后启动客户操作系统。
通过一组在 /dev/kvm 设备上执行的 ioctls 可以提供控制支持。当第一次打开这个特殊文件时，就会创建一个新的 VM 对象，它与一个虚拟 CPU 关联在一起。您然后可以使用几个 ioctls 来创建一个虚拟 CPU，检查 kvm 版本，创建内存区域，然后启动一个虚拟 CPU。您可以使用 kvm 命令实现这种功能。
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