1. CPU的工作機制
   隨著雲計算的興起，虛擬化作為雲計算的組成部分也火了一把，但虛擬化並不是什麽新技術，早在上世紀70年代虛擬化技術就已經出現。傳統的CPU由4個環組成，分為：環0--環3，環0只與內核通信，執行特權指令，而環3工作在用戶空間，環1、環2預留，每當用戶空間發起特權請求時，會立即激活內核空間，此時用戶與內核空間的切換稱為軟中斷，用戶空間的所有特權指令都必須通過系統調用的方式來完成
   
2. 全虛擬化、半虛擬化和CPU輔助虛擬化
   虛擬化按照實現方式分為：全虛擬化、半虛擬化和CPU輔助的虛擬化，其特點如下：
   2.1 全虛擬化
   物理機的系統（以下簡稱OS）運行在環0，虛擬機系統（以下簡稱GuestOS）運行在環1，但它以為自己運行在環0，每當GuestOS要執行特權指令時由於內核拒絕與環0之外的CPU環交互，所以位於環0的OS需要捕獲並翻譯GuestOS的特權指令提交給內核，全虛擬化的代表產品為vmware workstation
   
   2.2 半虛擬化
   與全虛擬化GuestOS以為自己運行在環0不同，半虛擬化的GuestOS明確知道自己運行在環1，所以當它要運行特權指令時會將特權指令直接交由OS來進行處理，省掉了OS捕獲的過程，但由於需要讓GuestOS知道自己運行在環1，就需要修改內核，Windows系統由於是不開源的所以不支持半虛擬化，代表產品為KVM、Zen
   2.3 CPU輔助虛擬化
   Intel和AMD在硬件層面對CPU進行了對虛擬化的支持，相當於OS運行在環-1，GuestOS運行在環0，通過VMM（virtual machine manager）來對虛擬機進行管理，代表產品為vmware esxi

二、KVM、Zen及Docker的實現原理

1. Docker介紹
   通過上文知道每一個虛擬機都有一個獨立的GuestOS，這種方式的優點是保證了系統的隔離性，但每個虛擬機都需要有GuestOS，不僅產生了不必要的性能消耗，又因為所有GuestOS的特權指令都需要經過GuestOS用戶空間-->GuestOS內核空間-->OS內核空間的2道轉換，降低了效率，Docker就是給予上述基礎產生的。
   Docker的實現是將用戶空間隔離成一個個的容器，所有容器公用底層的內核空間而不再創建GuestOS，所以這種方式的響應速度不但快還降低了性能開銷，缺點就是由於共用內核空間，如果一個容器內的程序損壞了內核則該宿主機上的其他Docker也會受牽連
2. Zen介紹
   Zen是KVM出現前普遍被采用的一種虛擬化技術，但是由於其實現方式一直不被Linux的作者李納斯接受，其實現方式實在原有的Linux系統上安裝Zen後重啟操作系統，安裝的Zen相當於另一個內核，重啟時以Zen的內核啟動，原有的Linux內核成為了一個特權域（dm0），Zen上的每一個虛擬機稱為一個domain，所有虛擬機的特權請求需要通過dm0來完成，Linux淪為小弟的實現方式李納斯本人必然不會接受
   
3. KVM介紹
   KVM也有domain的概念，不同於Zen喧兵奪主的方式，采用一種柔和的方式實現，它在Linux系統之上安裝qemu後，原有的Linux系統就變成了可以實現虛擬化的系統，dm0則是原來root的用戶空間，所有特權指令還是通過dm0來實現
   
   這種實現方式由於李納斯本人的推廣而興起，但是qemu本身只能夠實現CPU和內存的虛擬化，I/O的虛擬化則由libvirtd來實現，所以KVM本身只是虛擬化的加速器而非虛擬化本身
   

   三、實驗說明

   本次實驗系統版本為CentOS7.3，使用橋接的方式創建一臺KVM虛擬機，關於橋接模式此處做一些說明：所謂橋接模式就是創建一個設備模擬原先物理網卡的IP地址，而原先物理機的網卡此時當成一個交換機，將其工作於混雜模式（接受所有Mac地址），將交換機與模擬出的網卡相關聯
   

四、操作步驟

1. 安裝圖形界面和字體
   [root@node1 ~]# yum install dejavu-sans-fonts.noarch
   [root@node1 ~]# yum groupinstall "X Window System"
   
2. 確認CPU是否支持虛擬化
   [root@node1 ~]# grep vmx /proc/cpuinfo
   
3. 安裝並啟動服務
   [root@node1 ~]# yum install libvirt virt-manager virt-viewer qemu-kvm
   [root@node1 ~]# systemctl start libvirtd.service
4. 創建橋接模式（要先關閉NetworkManager）
   [root@node1 ~]# systemctl stop NetworkManager
   [root@node1 ~]# systemctl disable NetworkManager
   [root@node1 ~]# virsh iface-bridge ens32 br0 --no-stp
   
   [root@node1 network-scripts]# cat ifcfg-br0

   DEVICE="br0"
   ONBOOT="yes"
   TYPE="Bridge"
   BOOTPROTO="none"
   IPADDR="172.16.10.10"
   NETMASK="255.255.255.0"
   GATEWAY="172.16.10.1"
   STP="off"

   [root@node1 network-scripts]# cat ifcfg-ens32

   DEVICE=ens32
   ONBOOT=yes
   BRIDGE="br0"

5. 啟動圖形界面創建虛擬機
   [root@node1 ~]# virt-manager
   如果虛擬機鼠標鍵盤無法使用需要將Display改為VNC並添加一個Input設備，至此，操作完成
   
   

初識KVM之1——虛擬化介紹及創建KVM虛擬機