KVM虚拟化平台

一、概述

        KVM 自 Linux 2.6.20 版本后就直接整合到 Linux 内核，它依托 CPU 虚拟化指令集(如InteI-VT、AMD-V)实现高性能的虚拟化支持。由于与 Linux 内核高度整合，因此在性能、安全性、兼容性、稳定性上都有很好的表现。

二、KVM原理简介

        广义的 KVM 实际上包含两部分，一部分是基于 Linux 内核支持的 KVM 内核模块，另-部分就是经过简化和修改的 Qemu。
        KVM 内核模块是模拟处理器和内存以支持虚拟机的运行，Qemu 主要处理 I/O 以及为用户提供一个用户空间工具来进行虚拟机的管理。两者相互结合、相辅相成，构成了一个完整的虚拟化平台。
        需要注意的是，Qemu 本身并不是 KVM 的一部分，Qemu是一套完整的虚拟化解决方案，是纯软件实现虚拟化，包括处理器虚拟化、内存虚拟化以及各种虚拟设备的模拟，但因为是纯软件模拟出来的，所以 Qemu的性能比较低。

三、KVM运行时的三种模式

        KVM 模块是让 Linux 主机成为一个虚拟机监视器(VMM)，并且在原有 Linux 内核模式和用户模式的两种执行模式基础上新增加了客户模式,客户模式也拥有自己的内核模式和用户模式。
        客户模式:可以简单理解成客户机在操作系统运行中的模式,客户模式又分为内核模式和用户模式。客户模式中的内核模式和用户模式的作用分别如下所示。
        用户模式:为用户提供虚拟机管理的用户空间工具以及代表用户执行 I/O，Qemu运行在这个模式之下。
        内核模式:模拟 CPU以及内存，实现客户模式的切换，处理从客户模式的退出。KVM内核模块运行在这个模式下。

 四、KVM工作原理

        用户模式的 Qemu 利用接口 libkvm 通过 ioctl 系统调用进入内核模式。KVM Driver 为虚拟机创建虚拟 CPU 和虚拟内存，然后执行 VMLAUNCH 指令进入客户模式，装载 GuestOS 并运行。Guest OS 运行过程中如果发生中断或者影子缺页等异常，将暂停 Guest OS的运行并保存当前上下文退出到内核模式来处理这些异常。内核模式处理这些异常时如果不需要 I/0 则处理完成后重新进入客户模式。如果需要 I/0 则进入到用户模式，由 Qemu 来处理 I/O，处理完成后进入内核模式，再进入客户模式。