KVM虚拟化_简述kvm虚拟化功能特性及优缺点?

摘要
虚拟化是云计算的基础。通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，同时每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互相不影响，从而提高计算机的工作效率。简单的说，虚拟化使得在一台物理的服务器上可以跑多台虚拟机，虚拟机共享物理机的CPU、内存、IO硬件资源，但逻辑上虚拟机之间是相互隔离的。

一、虚拟化介绍
物理机我们一般称为宿主机（Host），宿主机上面的虚拟机称为客户机（Guest）。

根据 Hypervisor 的实现方式和所处的位置，虚拟化又分为三种：

全虚拟化：将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化，最后进行调用，Hypervisor 直接安装在物理机上，多个虚拟机在 Hypervisor 上运行。Hypervisor 实现方式一般是一个特殊定制的 Linux 系统。Xen 和 VMWare 的 ESXi 都属于这个类型

半虚拟化：基于普通的操作系统，需要修改操作系统

直通：直接使用物理硬件资源（需要支持，还不完善)
理论上讲：

全虚拟化一般对硬件虚拟化功能进行了特别优化，性能上比半虚拟化要高；
半虚拟化因为基于普通的操作系统，会比较灵活，比如支持虚拟机嵌套。嵌套意味着可以在KVM虚拟机中再运行KVM。

二、虚拟化优缺点
2.1、优势
① 集中化管理（远程管理、维护）

② 提高硬件利用率（物理资源利用率低-例如峰值，虚拟化解决了“空闲”容量）

③ 动态调整机器/资源配置（虚拟化把系统的应用程序和服务硬件分离、提高了灵活性）

④ 高可靠（可部署额外的功能和方案，可提高透明负载均衡、迁移、恢复复制等应用环境）

2.2、劣势
① 前期高额费用（初期的硬件支持）

② 降低硬件利用率（特定场景-例如极度吃资源的应用不一定适合虚拟化）

③ 更大的错误影响面（本地物理机down机会导致虚拟机均不可用，同时可能虚拟机中文件全部损坏）

④ 实施配置复杂、管理复杂（管理人员运维、排障困难）

⑤ 一定的限制性（虚拟化技术涉及各种限制，必须与支持/兼容虚拟化的服务器、应用程序及供应商结合使用）

⑥ 安全性（虚拟化技术自身的安全隐患）

三、虚拟化前后对比
3.1、为什么要使用虚拟化
①操作系统方面

LAMP 架构中，如果架构要求服务间的安全性隔离比较高的话，Apache的页面和MySQL数据库的目录一定是不能互相碰面，如果Apache漏洞暴露出来，攻击者就可以Apache的进程访问到MySQL的数据目录，从而获取MySQL中的数据，这种就是严重的安全隐患而想解决这种潜在危险，可以通过实现内核级别的隔离（使用虚拟化技术）。

②软硬件结合

因为硬件和操作系统不兼容或者不支持，导致有些软、硬件功能无法正常使用（也是最难的问题）使用虚拟化，软硬件之间是会通过虚拟化层驱动进行隔离（调配）的，只要虚拟化层可以识别软/硬件应用，就可以将软硬件结合使用

③ 端口冲突

Apache和Nginx 定位相同（80端口）只能使用反向代理的方式进行分离，而同时如果在同一台机器使用这种方式，Apache和Nginx中重要的数据文件如果同时被泄露出去，而虚拟化可以隔离服务。

3.2、虚拟化前后对比
3.2.1、虚拟化前

① 每台主机拥有一个操作系统

② 软硬件紧密结合

③ 在同一个主机上运行多个应用程序通常会产生冲突

④ 系统资源利用率低（例如：5%）

⑤ 硬件成本高昂并且不够灵活

3.2.2、虚拟化后

① 打破了操作系统和硬件的互相依赖

② 通过封装到虚拟机的技术，管理操作系统和应用程序为单一的个体

③ 强大的安全和故障隔离

④ 虚拟机时独立于硬件的，它们可以在任何硬件上运行

四、KVM介绍
KVM 全称是 Kernel-Based Virtual Machine。也就是说 KVM 是基于 Linux 内核实现的。KVM有一个内核模块叫 kvm.ko，只用于管理虚拟 CPU 和内存。

那 IO 的虚拟化，比如存储和网络设备则是由 Linux 内核与Qemu来实现。

作为一个 Hypervisor，KVM 本身只关注虚拟机调度和内存管理这两个方面。IO 外设的任务交给 Linux 内核和 Qemu。

大家在网上看 KVM 相关文章的时候肯定经常会看到 Libvirt 这个东西。

Libvirt 就是 KVM 的管理工具。

其实，Libvirt 除了能管理 KVM 这种 Hypervisor࿰