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2.2 KVM架构概述
上一节介绍了CPU、内存、I/O等硬件虚拟化技术。KVM就是在硬件辅助虚拟化技术之上构建起来的虚拟机监控器。当然,并非要所有这些硬件虚拟化都支持才能运行KVM虚拟化,KVM对硬件最低的依赖是CPU的硬件虚拟化支持,比如:Intel的VT技术和AMD的AMD-V技术,而其他的内存和I/O的硬件虚拟化支持,会让整个KVM虚拟化下的性能得到更多的提升。
KVM虚拟化的核心主要由以下两个模块组成:
1)KVM内核模块,它属于标准Linux内核的一部分,是一个专门提供虚拟化功能的模块,主要负责CPU和内存的虚拟化,包括:客户机的创建、虚拟内存的分配、CPU执行模式的切换、vCPU寄存器的访问、vCPU的执行。
2)QEMU用户态工具,它是一个普通的Linux进程,为客户机提供设备模拟的功能,包括模拟BIOS、PCI/PCIE总线、磁盘、网卡、显卡、声卡、键盘、鼠标等。同时它通过ioctl系统调用与内核态的KVM模块进行交互。
KVM是在硬件虚拟化支持下的完全虚拟化技术,所以它能支持在相应硬件上能运行的几乎所有的操作系统,如:Linux、Windows、FreeBSD、MacOS等。KVM的基础架构如图2-8所示。在KVM虚拟化架构下,每个客户机就是一个QEMU进程,在一个宿主机上有多少个虚拟机就会有多少个QEMU进程;客户机中的每一个虚拟CPU对应QEMU进程中的一个执行线程;一个宿主机中只有一个KVM内核模块,所有客户机都与这个内核模块进行交互。
图2-8 KVM虚拟化基础架构