Linux内核虚拟机KVM详解

"这篇文档是关于KVM（Kernel-based Virtual Machine），一种在Linux操作系统中的虚拟机技术。由Avi Kivity、Yaniv Kamay、Dor Laor、Uri Lublin和Anthony Liguori等Qumranet和IBM的专家共同撰写。KVM利用现代x86处理器的硬件虚拟化扩展，将Linux转化为一个支持虚拟机监视器（或称hypervisor）的系统，从而可以在单一主机上创建和运行多个虚拟机，这些虚拟机作为普通Linux进程运行，并与整个系统无缝集成。" KVM（Kernel-based Virtual Machine）是Linux内核的一个子系统，它是在2006年由Qumranet公司引入的，后来成为了Linux内核的一部分。KVM的核心理念是利用现代CPU的硬件虚拟化特性，如Intel的VT-x和AMD的AMD-V技术，提供高效的虚拟化解决方案。这些硬件扩展允许CPU直接支持虚拟化，显著提高了虚拟机的性能，降低了软件模拟的开销。 KVM的设计使得虚拟机可以直接运行在宿主系统的内核之上，而不是作为一个独立的操作系统。这意味着每个虚拟机都拥有自己的虚拟硬件，如CPU、内存、网络接口和磁盘控制器，这些硬件由KVM通过软件模拟提供。虚拟机运行的 guest OS 感知不到自己是在虚拟环境中，因为它看到的是与物理机器相似的硬件环境。 KVM的优势在于其高度的灵活性和可扩展性。用户可以轻松地创建、销毁、暂停和恢复虚拟机。由于KVM虚拟机作为Linux进程运行，它们可以利用Linux的调度器和其他内核服务。此外，KVM还集成了libvirt这样的管理工具，允许通过API或者图形界面进行远程管理和控制虚拟机。 除了基本的虚拟化功能，KVM还支持多种高级特性，如实时迁移（live migration），允许在不中断服务的情况下将运行中的虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台；QEMU（Quick Emulator）用于提供更丰富的硬件仿真，如GPU支持和存储管理；以及SPICE（Simple Protocol for Independent Computing Environments）协议，提供高性能的图形和音频远程访问。 KVM的广泛应用场景包括但不限于服务器整合、开发测试环境、云服务提供商构建多租户平台，以及在单个物理机上运行多种Linux发行版。KVM的开源属性使其成为许多企业级虚拟化解决方案的首选，因为它不仅提供了强大的功能，而且具有成本效益和社区支持。 KVM是Linux世界中的一种强大虚拟化技术，通过结合硬件虚拟化能力，为用户提供高效、灵活且易于管理的虚拟化环境，使得在单一硬件平台上实现多操作系统并行运行成为可能。