Mi a KVM?kernel

A virtualizáció egy szimulált számítási erőforrás létrehozására utal, amely utánozza a megfelelő valós vagy fizikai erőforrás viselkedését. Sokféle erőforrás virtualizálható, a szoftvertől az egyes hardvereszközökön át a komplett hardverplatformokig. Ez a bejegyzés olyan virtuális gépekre összpontosít, amelyek olyan eszközöket tartalmaznak, mint a CPU, a memória, a hálózati kártya, a lemez, a grafikus adapter és az operációs rendszer. A virtuális gépeket létrehozó és futtató szoftvereket hipervizoroknak nevezzük. Az alábbiakban a KVM nevű hipervizor jellemzőit tárgyaljuk.

A virtualizáció előnyei

A múltban a homogén működés modus operandi volt az adatközpontokban, fejlesztőházakban és otthon. Gyakorlatilag minden gép ugyanazon operációs rendszer kiadását futtatná, legyen az Linux, Windows vagy FreeBSD. Az idő megváltozott.

Ma különböző operációs rendszerekre számíthatunk, például Linuxra és Windowsra, sőt akár egy operációs rendszer különböző verzióira (pl.g., Windows XP és 10) ugyanazon számítógépes környezetben történő helymeghatározáshoz. Virtuális gépek nélkül több fizikai gépet kell telepíteni és karbantartani annak érdekében, hogy az alkalmazások több operációs platformon fussanak. A virtualizáció lehetővé teszi több virtuális gép futtatását, amelyek mindegyike potenciálisan más operációs rendszerrel rendelkezik, egyetlen fizikai gépen.

A virtuális gépek előnyei a fizikai gépekkel szemben a következők:

1. A számítógépes erőforrások hatékonyabb felhasználása.
   A hardver ára folyamatosan csökken, miközben feldolgozási teljesítményük folyamatosan növekszik. Ebben a valóságban sok nagy teljesítményű gép általában alulhasznált, alapjárati CPU-ciklusokkal, kihasználatlan memóriával stb. Mérve. A virtuális gépek konszolidációja kevesebb fizikai gépre kevesebb fizikai erőforrást és ennélfogva jobb hatékonyságot eredményez.

2. Javítottam I.T. reagálóképesség és termelékenység.
   Az új fizikai hardver rendelkezésre bocsátása hosszú beszerzési várakozási időt jelent, amelyet megérkezése után hosszú telepítési és telepítési időszak követ. Ezzel szemben a virtuális gépek kiépítése automatizálható és percek alatt, nem pedig napokban vagy hetekben is elérhetővé válik, amelyeket a hagyományos gépbeszerzés néha igénybe vesz.

3. Megtakarítás.
   A nagy adatközpontok pénzt takarítanak meg az alacsonyabb működési költségek miatt. A megtakarítás az alacsonyabb hűtési és energiaigény miatt alacsonyabb energiaszámlák formájában valósul meg.

A KVM bemutatása

A kernel alapú virtuális gép, vagy röviden a KVM egy ingyenes és nyílt forráskódú hipervizoros megoldás. Egy kiforrott iparágban versenyez olyan nyílt forráskódú alternatívákkal, mint a Xen, a VirtualBox, valamint olyan szabadalmaztatott termékekkel, mint a VMware vSphere, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V.

2005 előtt az akkori hipervizoros megoldások, mint például a Xen és a VirtualBox, mind szoftver alapúak voltak. Az x86 architektúra egyszerűen nem rendelkezett a virtualizáció támogatásával.  2005-ben az Intel VT és az AMD-V utasításkészlet-kiterjesztések bevezetése végleg megváltoztatta a virtualizációs tájat. A KVM 2006-ban adta ki első verzióját, és az egyik első hipervizor, aki kihasználta az új hardveres rendelkezést a virtualizációs teljesítmény optimalizálása érdekében.

Telepítheti a KVM-et bármely 32 bites vagy 64 bites x86-os számítógépre, a hipervisorált nyelvű „gazdagépre”, amely támogatja az Intel VT vagy AMD-V kiterjesztést. Ma a modern hipervizorok általában támogatják a hibrid virtualizációt: lehetőség szerint hardveres támogatással, és csak régebbi chipkészletekhez való átállással a szoftverre.

A KVM a 2-es típusú hipervizor kategóriába tartozik, vagyis egy gazda operációs rendszeren belül fut. Ahogy a neve is sugallja, a KVM kernel alapú, pontosabban a Linux kernel. Tehát nem meglepő, hogy a KVM csak a Linuxot támogatja host-OS-ként. (A KVM-et később a FreeBSD-be portolták.) Ha egy nyílt forráskódú, több platformos, 2-es típusú hipervizort szeretne, akkor a VirtualBox jó jelölt. A VirtualBox natív módon futtatható Windows, Linux, Mac OS X és Solaris rendszereken.

A Xen ezzel szemben egy 1-es típusú hipervizor, más néven csupasz fém hipervizor, amely közvetlenül firmware-ként fut a gazdagépen. Az 1. típus előnye a 2. típushoz képest az a hatékonyság, amelyet a hipervizor közvetlenül az alapul szolgáló hardveren fut. Hátránya, hogy az 1-es típusú hipervizor nem biztos, hogy olyan széles gazdagép-tartományt támogat, mint a 2-es típusú hipervizor gazdagép-operációs rendszere.

Míg a hipervizorok különbözhetnek abban a tekintetben, hogy szükségük van-e host-OS-re és melyikekre, nagyon hasonlítanak a támogatott vendég-OS-ekre, vagyis arra az operációs rendszerre, amelyet egy virtuális gép futtathat. A KVM támogatja a következő vendég operációs rendszerek virtualizálását:

• Linux disztribúciók, köztük Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
• BSD, például OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
• Solaris
• ablakok

A KVM képes módosítatlan vendég OS-képek futtatására. Ezt a funkciót teljes virtualizációnak nevezik, szemben a para-virtualizációval, ahol a vendég operációs rendszert olyan műveletek speciális kezelésére módosítják, amelyeket lényegesen nehezebb futtatni a virtuális gépen, mint a gazdagépen.

Hogyan működik a KVM

A KVM 2 technológiai komponensből áll: a kernelből és a felhasználói térből. A kernelkomponens 2 betölthető kernelmodulból áll: kvm.ko, és vagy kvm-intel.ko vagy kvm-amd.ko. A kvm.a ko modul biztosítja az alapvető architektúrától független virtualizációs feldolgozást. A kvm-intel.ko és kvm-amd.a ko modulok megfelelnek az Intel és az AMD processzor-specifikus moduloknak. Ezeket a modulokat a 2. rendszermagtól kezdve beolvasztották a Linux kernelbe.6.20.

A KVM és a Linux kernel szoros integrációjának megvannak az előnyei. A KVM delegálhatja a Linuxot a rendszer morcos munkájának elvégzésére, miközben a hardver által kitett új virtualizációs utasítások kezelésére összpontosít. A KVM előnye az is, hogy öröklődik a folyamatos Linux-fejlesztésekből a nagyobb Linux-közösség felsőbb szintjén.

Fontos, hogy a kernelmodulok vannak, nem utánozzák a virtuális gép hardverét, amelyen a vendég operációs rendszer fut. Ez a munka a felhasználói térbe tartozik. A KVM a felhasználói térben futó QEMU-t használja a vendég operációs rendszerekkel interakcióba lépő virtuális gépek felépítéséhez.  Minden virtuális gép egyszerűen egy szokásos Linux folyamat. Az egyik nagy előny, hogy olyan ismert Linux parancsokat használhat, mint a top and kill a virtuális gépek megfigyelésére és kezelésére.

Összegzés és következtetés

A KVM kiváló nyílt forráskódú megoldás a teljes virtualizációhoz a Linux host platformon. Több mint 10 év aktív fejlesztés után a KVM de facto szabványos gépi szintű virtualizációs eszközzé vált számos Linux disztribúcióban.