KVM虚拟化技术方案详解.pptx

KVM虚拟化技术方案详解KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第1页。背景介绍KVM简介UVP中KVM架构CPU虚拟化内存虚拟化I/O虚拟化KVM特性功能介绍KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第2页。背景介绍KVM（Kernel-based Virtual Machine）开源全虚拟化方案支持体系结构x86(32位,64位)、IA64、PowerPC、S390依赖x86硬件支持：Intel VT-x/ AMD-V内核模块，使得linux内核成为hypervisorKVM历史2006年10月 以色列公司Qumranet发布KVM2006年12月KVM合入内核(Linux 2.6.20rc)2007年2月 Linux2.6.20正式版发布2008年9月Redhat以1.07亿美元收购Qumranet2009年9月RHEL5.4开始支持KVM（同时支持Xen）2010年11月 RHEL6.0之后仅支持KVM云平台对KVM支持OpenStack, Eucalyptus, AbiCloud等同时支持KVM和XenKVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第3页。背景介绍KVM简介UVP中KVM架构CPU虚拟化内存虚拟化I/O虚拟化KVM特性功能介绍KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第4页。UVP虚拟化架构Guest Application虚拟watchdog虚拟串口vmchannel直通硬件 Drivervirtio(FE)Libvirt接口+OS APISoftBIOSQEMU Linux Kernel 通用I/O 网络虚拟化 存储虚拟化Inter-vm通信网卡直通Vhost-scsiEVSvirtio(BE)Native DriverVT-d/SR-IOV虚拟机镜像Hypervisor （ KVM）计算虚拟化vCPU(QoS/NUMA/热插拔、物理核隔离）调度/中断优化（中断合并、中断透传、虚拟APIC）/定时器vMem（大内存页、共享内存）HardwareCPU（VT-x）Memory(EPT)Network(VMDq/SR-IOV)Storage(NPIV)KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第5页。KVM架构 vs Xen架构KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第6页。虚拟化管理接口逻辑分层 (libvirt、qemu、kvm)VM与Hypervisor关系Libvirt与KVM关系KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第7页。libvirt、qemu、kvm部件的关系KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第8页。背景介绍KVM简介UVP中KVM架构CPU虚拟化内存虚拟化I/O虚拟化KVM特性功能介绍KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第9页。CPU虚拟化原理 - 虚拟化问题Native操作系统对CPU的认识与管理达成以下两点认识：CPU资源永远就绪OS对CPU具有最高权限引入虚拟化后出现的问题：多个VM之间共享CPU资源部分指令只有hypervisor有权限使用KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第10页。CPU虚拟化原理 - CPU共享如何让多个VM共享CPU?VM使用vCPU，hypervisor将vCPU调度到PCPU上运行，实现物理CPU资源的分时复用Guest OS 1Guest OS 2VCPUVCPUVCPUVCPUPCPUKVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第11页。vCPU调度模型KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第12页。CPU虚拟化原理 - 权限管理定义敏感指令敏感指令：经典的虚拟化方法主要使用“特权解除” (Privilege deprivileging) 和“陷入－模拟” (Trap-and-Emulation) 的方式。即：将 Guest OS 运行在非特权级（特权解除），而将 VMM 运行于最高特权级（完全控制系统资源）。解除了 Guest OS 的特权后，Guest OS 的大部分指令仍可以在硬件上直接运行，只有当执行到特权指令时，才会陷入到 VMM 模拟执行（陷入－模拟）。KVM虚拟化技术方案详解全文共38页，当前为第13页。VCPU nVCPU 1VCPU 2Ring 3Ring 3Ring 3Ring 0Ring 0Ring 0VMCS2VMCS1VMCSnRing 3Ring 0CPU虚拟化原理 - VT-xVMX Non-RootOperation??VM ExitVMX RootOpera