KVM虛擬化技術之使用Qemu-kvm建立和管理虛擬機器
一 .KVM 簡介
KVM （名稱來自英語： Kernel-basedVirtual Machine 的縮寫，即基於核心的虛擬機器） ， 是一種用於Linux核心中的虛擬化基礎設施，可以將Linux核心轉化為一個hypervisor。KVM在2007年2月被匯入Linux 2.6.20核心中，以可載入核心模組的方式被移植到FreeBSD及illumos上。
KVM在具備Intel VT或AMD-V功能的x86平臺上執行。它也被移植到S/390，PowerPC與IA-64平臺上。在Linux核心3.9版中，加入ARM架構的支援。
關於KVM：
1）.KVM是開源軟體，全稱是kernel-based virtual machine（基於核心的虛擬機器）。
2）.是x86架構且硬體支援虛擬化技術（如 intel VT 或 AMD-V）的Linux全虛擬化解決方案。
3）.它包含一個為處理器提供底層虛擬化 可載入的核心模組kvm.ko（kvm-intel.ko或kvm-AMD.ko）。
4）.KVM還需要一個經過修改的QEMU軟體（qemu-kvm），作為虛擬機器上層控制和介面。
5）.KVM能在不改變linux或windows映象的情況下同時執行多個虛擬機器，（它的意思是多個虛擬機器使用同一映象）併為每一個虛擬機器配置個性化硬體環境（網絡卡、磁碟、圖形介面卡……）。
6）.在主流的Linux ――――摘自 WIKI 百科
KVM 與 vbox 的區別
vbox 是由 qemu 改寫而成，包含大量 qemu 程式碼。
1）.可以使用於"不支援"虛擬化技術的cpu。
2）.值得說的一點：vbox 在圖形方面比較好，能進行2D 3D加速；但cpu控制不理想（估計是因為圖形支援的緣故）；操作上有獨立的圖形介面，易於上手。
kvm 是 linux 核心包含的東西，使用 qemu 作為上層管理（命令列）。
1）.要求cpu 必須支援虛擬化。
2）.效能：作為伺服器很好，可是圖形能力十分的差。即使放電影，影象也是像刷油漆一樣，一層一層的。
3）.cpu使用率控制很好。
4）.控制上比較簡潔，功能比較豐富：比如使用“無敵功能”所有更改指向記憶體，你的映象永遠保持乾淨。“母映象”功能讓你擁有n個獨立快照點。還有很多引數。另外，kvm作為核心級的虛擬機器，剛開始發展關注的公司比較多――但是還沒有達到商業應用的水平。總體而言： 在支援虛擬化的情況下， vbox 和 kvm 的效能差不多，主要是面向物件不同： kvm 適用於伺服器， vbox 適用於桌面應用。
qemu 全稱 Quick Emulator 。 是獨立虛擬軟體，能獨立執行虛擬機器（根本不需要 kvm ）。 kqemu 是該軟體的加速軟體。 kvm 並不需要 qemu 進行虛擬處理，只是需要它的上層管理介面進行虛擬機器控制。虛擬機器依舊是由 kvm 驅動。所以，大家不要把概念弄錯了，盲目的安裝 qemu 和kqemu 。 qemu 使用模擬器
KVM 記憶體管理
KVM 繼承了 Linux 系統管理記憶體的諸多特性，比如，分配給虛擬使用的記憶體可以被交換至交換空間、能夠使用大記憶體頁以實現更好的效能，以及對 NUMA 的支援能夠讓虛擬機器高效訪問更大的記憶體空間等。
KVM 基於 Intel 的 EPT （ ExtendedPage Table ）或 AMD 的 RVI （ Rapid Virtualization Indexing ）技術可以支援更新的記憶體虛擬功能，這可以降低 CPU 的佔用率，並提供較好的吞吐量。
此外， KVM 還藉助於 KSM （ Kernel Same-pageMerging ）這個核心特性實現了記憶體頁面共享 。 KSM 通過掃描每個虛擬機器的記憶體查詢各虛擬機器間相同的記憶體頁，並將這些記憶體頁合併為一個被各相關虛擬機器共享的單獨頁面。在某虛擬機器試圖修改此頁面中的資料時， KSM 會重新為其提供一個新的頁面副本。實踐中，運行於同一臺物理主機上的具有相同 GuestOS 的虛擬機器之間出現相同記憶體頁面的概率是很的，比如共享庫、核心或其它記憶體物件等都有可能表現為相同的記憶體頁，因此， KSM 技術可以降低記憶體佔用進而提高整體效能。
相關連線：
KVM 的官方地址： http://www.linux-kvm.org/page/Main_Page
KVM 的 Howto 文件： http://www.linux-kvm.org/page/HOWTO
Kqemu 原始碼地址： http://sourceforge.net/projects/kqemu/
Qemu 下載地址： http://wiki.qemu.org/Main_Page
二 .KVM 虛擬化平臺構建
1. 安裝準備
檢視你的硬體是否支援虛擬化。命令：
#egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
注意：
1 ） . 要有 vmx 或 svm 的標識才行。總的說來， AMD 在虛擬化方面作得更好一些。
2 ） . 我用的是虛擬機器，我使用了 VBOX ，發現其不支援硬體虛擬化，啟動虛擬機器後執行檢視命令無法發現上述的選項；所以我就換成了 VMware Workstation 10 ，並在虛擬機器的設定中打開了 CPU 設定中的虛擬化引擎，選擇了 Intel VT-x/EPT 或 AMD-V/RVI(V) 這個選項；具體設定如下圖：
2. 安裝 KVM
由於 Linux 核心已經將 KVM 收錄了，在安裝系統時已經加入了 KVM ，我們只需要在命令列模式下啟用 KVM 即可：
啟用 KVM 模組
#modprobe kvm
功能區分 intel/amd 的啟用：
#modprobe kvm-intel
# lsmod |grep kvm
kvm_intel 55496 0
kvm 337772 1 kvm_intel
3.KVM 虛擬機器建立和管理所依賴的元件介紹
KVM 虛擬機器的建立依賴 qemu-kvm ：
雖然 kvm 的技術已經相當成熟而且可以對很多東西進行隔離，但是在某些方面還是無法虛擬出真實的機器。比如對網絡卡的虛擬，那這個時候就需要另外的技術來做補充，而 qemu-kvm 則是這樣一種技術。它補充了 kvm 技術的不足，而且在效能上對 kvm 進行了優化。
我們還可以使用 virt-manager ， virt-viewer 來管理虛擬機器；
我們在建立和管理 KVM 虛擬機器時還需要 libvirt 這個重要的元件：
它是一系列提供出來的庫函式，用以其他技術呼叫，來管理機器上的虛擬機器。包括各種虛擬機器技術， kvm 、 xen 與 lxc 等，都可以呼叫 libvirt 提供的 api 對虛擬機器進行管理。有這麼多的虛擬機器技術，它為何能提供這麼多的管理功能那。是因為它的設計理念，它是面向驅動的架構設計。對任何一種虛擬機器技術都開發設計相對於該技術的驅動。這樣不同虛擬機器技術就可以使用不同驅動，而且相互直接不會影響，方便擴充套件。而且 libvirt 提供了多種語言的程式設計介面，可以直接通過程式設計，呼叫 libvirt 提供的對外介面實現對虛擬機器的操作。如今流行的雲端計算中的 IaaS 是與該庫聯絡相當密切的。通過下圖可以看出它的架構設計思想。
從該圖可以看出，在 libvirtapi 之上會有很多個 driver ，對於每一種虛擬機器技術都會有一種 driver ，用來充當該虛擬機器技術與 libvirt 之間的包裝介面。如此設計就可以避免 libvirt 需要設計各種針對不同虛擬機器技術的介面，它主要關注底層的實現，提供對外介面呼叫，而不同的虛擬機器技術通過呼叫 libvirt 提供的介面來完成自己所需要的功能。
4. 安裝 KVM 所需元件
yum 源提供了，直接安裝：
#yum install -y qemu-kvm libvirt virt-manager
安裝完成後啟動 libvirtd 服務：
#service libvirtd start
會自動啟動一個橋裝置，這相當於 VMware Workstation 中的 host-only 僅主機的網路裝置；
# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet addr:172.16.31.7 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:25460 errors:0 dropped:0overruns:0 frame:0
TX packets:9728 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:35156437 (33.5 MiB) TXbytes:800196 (781.4 KiB)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1
RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:1024 (1024.0 b) TXbytes:1024 (1024.0 b)
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr52:54:00:30:54:41
inet addr:192.168.122.1 Bcast:192.168.122.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:0 (0.0 b) TX bytes:0(0.0 b)
使用網橋管理命令檢視：
# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
virbr0 8000.525400305441 yes virbr0-nic
像 VMware Workstation 中我們需要建立物理橋接裝置，可以使用 virsh 建立橋裝置關聯網絡卡到橋接裝置上：
需要將 NetworkManager 服務關閉，開機啟動也關閉：
# chkconfig NetworkManager off
# service NetworkManager stop
然後在建立橋接裝置及關聯網絡卡到橋接裝置上：
# virsh iface-bridge eth0 br0
檢視橋接裝置及其他網路裝置執行情況：
# ifconfig
br0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet addr:172.16.31.7 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:76 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:60 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:9781 (9.5 KiB) TXbytes:8957 (8.7 KiB)
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNINGMULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:176 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:97 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:26793 (26.1 KiB) TXbytes:11385 (11.1 KiB)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1
RX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:344 (344.0 b) TXbytes:344 (344.0 b)
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr52:54:00:30:54:41
inet addr:192.168.122.1 Bcast:192.168.122.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0
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