kvm虚拟机优化

探索虚拟化巅峰：QEMU-KVM的基石和高效运行

QEMU-KVM是与Linux内核集成的高效虚拟化解决方案，其核心是TYPE1Hypervisor。它使用与Linux内核紧密配合的硬件辅助虚拟化技术，提供出色的性能和资源管理功能。要了解KVM，首先需要了解它如何使用硬件支持作为内核模块来提供对虚拟环境的控制和优化，以确保兼容性和效率。

2007年，KVM正式加入Linux家族，支持多核架构（SMP）和NUMA，其功能扩展到LiveMigration和KernelSame-pageMerging（KSM），可以实现动态A巨大的进步。虚拟机迁移和内存管理效率。启动时，KVM内核模块使用RootMode进行初始化，并通过UserApplicationQEMU神奇地模拟虚拟硬件，并为虚拟机提供服务。

QEMU由天才开发者FabriceBellard于2001年发布，名为TYPE2Hypervisor，采用动态二进制翻译技术，兼容多CPU架构和设备模拟，但性能略低于KVM。虽然稍逊一筹，但QEMU的灵活性与KVM相结合，打造出一个强大的分支——QEMU-KVM，共同推动虚拟化技术的创新。

KVM软件组件包括内核模块、开源虚拟机管理器QEMU、QEMU-KVM以及AWS、阿里云等云服务提供商使用的virtio驱动程序。为虚拟化技术奠定坚实的基础。

QEMU-KVM分支是QEMU的一部分，但在KVM环境中我们更喜欢称QEMU为KVM的执行引擎。KVM的工作方式很聪明。存在于内核空间，通过/dev/kvm与用户空间实时交互，并提供libkvm库。QEMU通过open、close、ioctl等系统调用访问KVM接口，实现CPU、内存、I/O的虚拟化，VM管理和I/O模拟由QEMU独立处理。

创建虚拟机的过程就像艺术一样精确。首先，打开/dev/kvm并通过ioctl命令创建虚拟机，然后配置硬件抽象层(HVA)、物理地址(HPA)和PCI设备模拟。然后映射QEMU镜像，构建vCPU，并启动GuestOS。在此过程中，主线程继续侦听来自VM的关闭事件，以响应来自虚拟环境的中断和设备访问。

当页面错误中断或设备访问触发关闭事件时，KVM接管CPU，Linux内核通过ioctl与QEMU交互，以管理虚拟机及其vCPU。KVM支持三种操作模式：用户、内核（root模式）和guest（非root模式）。QEMU通过/dev/kvm实现内存虚拟化，并创建全局页表(GPA)映射以确保GuestOS的隔离。对于I/O虚拟化，QEMU负责设备模拟和I/O请求捕获，构建QEMU-KVM架构，该架构由vCPU、虚拟内存、虚拟I/O和GuestOS构建，形成独特的用户进程结构。

QEMU-KVM的架构形成两层调度，其中vCPU根据HostOS的调度由GuestOS和HostOS共同管理。GuestOS负责更高层。调度涉及vCPU线程、QEMU线程和物理CPU，而HostOS（LinuxScheduler）负责底层调度。KVM支持SMP和NUMA，允许用户自定义虚拟机的vCPU布局，保证迁移过程中CPU型号的安全。

-qemu-kvm命令允许开发人员自定义VM的CPU配置并选择自定义模型和功能。然而，值得注意的是，软件模拟可能会影响性能。默认使用-host模型，磁盘设备选项丰富多样，包括文件路径、接口类型、索引和格式等。-boot等启动选项用于指定启动设备，并根据体系结构支持各种字符标识符。QEMU的网卡模拟功能强大，支持多种网卡类型、MAC地址和VLAN，还可以通过Tap接口连接物理网络，支持用户态网络堆栈设计。

QEMU-KVM是虚拟化技术卓越之旅，引导您探索具有卓越性能和灵活性的高级计算世界。无论是基本配置还是高级功能，QEMU-KVM以优秀的工程设计为云计算和虚拟化环境提供强大的支持。