虚拟化类型

全虚拟化(Full Virtualization)

全虚拟化也成为原始虚拟化技术,该模型使用虚拟机协调guest操作系统和原始硬件,VMM在guest操作系统和裸硬件之间用于工作协调,一些受保护指令必须由Hypervisor(虚拟机管理程序)来捕获处理。

全虚拟化模型
图1 全虚拟化模型

全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟,但是性能方面不如裸机,因为Hypervisor需要占用一些资源

半虚拟化(Para Virtualization)

半虚拟化是另一种类似于全虚拟化的技术,它使用Hypervisor分享存取底层的硬件,但是它的guest操作系统集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。

半虚拟化模型
图2 半虚拟化模型

半虚拟化需要guest操作系统做一些修改,使guest操作系统意识到自己是处于虚拟化环境的,但是半虚拟化提供了与原操作系统相近的性能。

虚拟化技术

KVM(Kernel-based Virtual Machine)基于内核的虚拟机

KVM是集成到Linux内核的Hypervisor,是X86架构且硬件支持虚拟化技术(Intel VT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块,利用Linux做大量的事,如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。

KVM虚拟化平台架构
图3 KVM虚拟化平台架构

Xen

Xen是第一类运行再裸机上的虚拟化管理程序(Hypervisor)。它支持全虚拟化和半虚拟化,Xen支持hypervisor和虚拟机互相通讯,而且提供在所有Linux版本上的免费产品,包括Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise Server。Xen最重要的优势在于半虚拟化,此外未经修改的操作系统也可以直接在xen上运行(如Windows),能让虚拟机有效运行而不需要仿真,因此虚拟机能感知到hypervisor,而不需要模拟虚拟硬件,从而能实现高性能。

Xen虚拟化平台架构
图4 Xen虚拟化平台架构

QEMU

QEMU是一套由Fabrice Bellard所编写的模拟处理器的自由软件。它与Bochs,PearPC近似,但其具有某些后两者所不具备的特性,如高速度及跨平台的特性。经由kqemu这个开源的加速器,QEMU能模拟至接近真实电脑的速度。

KVM和QEMU的关系

准确来说,KVM是Linux kernel的一个模块。可以用命令modprobe去加载KVM模块。加载了模块后,才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有KVM模块是 远远不够的,因为用户无法直接控制内核模块去作事情,你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。这个用户空间的工具,kvm开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件 QEMU。说起来QEMU也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的CPU。比如说在x86的CPU上可虚拟一个Power的CPU,并可利用它编译出可运行在Power上的程序。KVM使用了QEMU的一部分,并稍加改造,就成了可控制KVM的用户空间工具了。所以你会看到,官方提供的KVM下载有两大部分(qemu和kvm)三个文件(KVM模块、QEMU工具以及二者的合集)。也就是说,你可以只升级KVM模块,也可以只升级QEMU工具。这就是KVM和QEMU 的关系。

Xen虚拟化平台架构
图5 KVM和QEMU关系