虚拟化的概念在近些年收到了很大程度上的普及,求其原因很简单:虚拟化能够最大程度利用资源,为企业节约成本。目前市面较受欢迎的虚拟架构主要有KVM、XEN和VMware,其中,KVM和XEN都是免费开源的,而VMware则是付费的,所以,此次笔者只对比KVM、XEN之间的差别。
如果给KVM、XEN简单归类的话,KVM是完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术(Full Virtualization)。相反,XEN是半虚拟化技术(paravirtualization),也叫做准虚拟化技术。
全虚拟化技术(左)与半虚拟化技术(右)
KVM是在虚拟机和硬件之间加了一个软件层--Hypervisor,或者叫做虚拟机管理程序(VMM),KVM的hypervisor是直接运行在物理硬件之上的。XEN是在全虚拟化的基础上,把客户操作系统进行了修改,增加了一个专门的API,使客户操作系统集成了虚拟化方面的代码,该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。
KVM架构
也有人将KVM架构分解为两部分:KVM驱动,即linux kernel的一个模块和Qemu,即用于模拟虚拟机的用户空间组件,提供I/O设备模型,访问外设的途径。其最大的优势在于KVM使用Linux内核集成的,所以速度较快,同时,KVM是完全虚拟的,所以不需要区分pv和hvm,可以安装各种Linux发行版和Windows发行版,可以运行在支持虚拟化扩展的X86和X86-64硬件架构上。
XEN实际上出现的时间要早于KVM,它是由剑桥大学开发的,一个开源的虚拟机监视器。半虚拟化架构决定了它注定不是真正的虚拟机,只是自己运行了一个内核的例子,同时区分Xen+pv+和Xen+hvm,其中pv只支持Linux,而hvm则支持Windows系统。除此之外,XEN还拥有更好的可用资源、平台支持、可管理性、实施、支持动态迁移和性能基准等优势。
参考资料:http://server.zol.com.cn/586/5869108.html
虚拟化类型全虚拟化(Full Virtualization)
全虚拟化也成为原始虚拟化技术,该模型使用虚拟机协调guest操作系统和原始硬件,VMM在guest操作系统和裸硬件之间用于工作协调,一些受保护指令必须由Hypervisor(虚拟机管理程序)来捕获处理。
图1 全虚拟化模型
全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟,但是性能方面不如裸机,因为Hypervisor需要占用一些资源
半虚拟化(Para Virtualization)
半虚拟化是另一种类似于全虚拟化的技术,它使用Hypervisor分享存取底层的硬件,但是它的guest操作系统集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱,因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。
图2 半虚拟化模型
半虚拟化需要guest操作系统做一些修改,使guest操作系统意识到自己是处于虚拟化环境的,但是半虚拟化提供了与原操作系统相近的性能。
虚拟化技术
KVM(Kernel-based Virtual Machine)基于内核的虚拟机
KVM是集成到Linux内核的Hypervisor,是X86架构且硬件支持虚拟化技术(Intel VT或AMD-V)的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块,利用Linux做大量的事,如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。
图3 KVM虚拟化平台架构
Xen
Xen是第一类运行再裸机上的虚拟化管理程序(Hypervisor)。它支持全虚拟化和半虚拟化,Xen支持hypervisor和虚拟机互相通
讯,而且提供在所有Linux版本上的免费产品,包括Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise
Server。Xen最重要的优势在于半虚拟化,此外未经修改的操作系统也可以直接在xen上运行(如Windows),能让虚拟机有效运行而不需要仿
真,因此虚拟机能感知到hypervisor,而不需要模拟虚拟硬件,从而能实现高性能。
图4 Xen虚拟化平台架构
QEMU
QEMU是一套由Fabrice Bellard所编写的模拟处理器的自由软件。它与Bochs,PearPC近似,但其具有某些后两者所不具备的特性,如高速度及跨平台的特性。经由kqemu这个开源的加速器,QEMU能模拟至接近真实电脑的速度。
KVM和QEMU的关系
准确来说,KVM是Linux
kernel的一个模块。可以用命令modprobe去加载KVM模块。加载了模块后,才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有KVM模块是
远远不够的,因为用户无法直接控制内核模块去作事情,你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。这个用户空间的工具,kvm开发者选择了已经成型的开源虚
拟化软件
QEMU。说起来QEMU也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的CPU。比如说在x86的CPU上可虚拟一个Power的CPU,并可利用它编译出
可运行在Power上的程序。KVM使用了QEMU的一部分,并稍加改造,就成了可控制KVM的用户空间工具了。所以你会看到,官方提供的KVM下载有两
大部分(qemu和kvm)三个文件(KVM模块、QEMU工具以及二者的合集)。也就是说,你可以只升级KVM模块,也可以只升级QEMU工具。这就是
KVM和QEMU 的关系。
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