KVM 高级功能

半虚拟化驱动

1. VirtIO

   • qemu纯软件模拟的I/O设备：回路长，效率低
   • virtio半虚拟化驱动可以获得更好的I/O性能，需要在客户机中安装virtio驱动（linux,windows等）

2. 直接分配设备
   在kvm/qemu中，虚拟机可以使用的设备分为三种：

   • 纯软件模拟的设备：软驱什么的
   • 半虚拟化设备：virtio的驱动
   • 硬件直通：pci设备直接分配 （intel VT-d的支持）网卡，硬盘，USB设备，VGA显卡，设备直通，但是只允许一个客户机使用。

3. 热插拔需要

   • BIOS: qemu/kvm默认使用seaBIOS作为虚拟机的BIOS，支持pci的热插拔
   • PCI总线：需要CPU的VT-d支持
   • 操作系统
   • 虚拟机中的驱动程序

4. 动态迁移

   分为静态迁移和动态迁移，也有人说冷迁移和热迁移。

   静态迁移：

   1. 关闭客户机后复制镜像。问题：不能保存客户机中运行的工作负载，就是内存中的数据。
   2. 暂停客户机后，复制内存镜像到另外的机器中运行，可以保存迁移之前的内存状态和工作负载。

   动态迁移

   动态迁移是指在保证客户机服务的正常运行的同时，让虚拟机在不同的宿主机见迁移。一个成功的动态迁移，需要保证客户机的内存，硬盘，网络迁移之后保持不变，而且迁移过程的服务暂停时候应该很短或者没有。

   动态迁移效率的衡量标准：

   1. 整体的迁移时间
   2. 服务暂停的时间
   3. 对运行中服务的影响

   动态迁移的应用场景：

   1. 负载均衡：一台服务器过载时，将正在运行的虚拟机迁移负载较低的服务器上；
   2. 解除硬件依赖： 服务器需要升级的时候，将该服务器上的虚拟机迁移到别的机器以便升级；
   3. 节约能源：负载普遍过低的时候，集中服务以节省能源；
   4. 远程的迁移。

5. 动态迁移的例子:基于共享存储的动态迁移。
   如果源宿主机和迁移的目的宿主机共享存储，则只需传输vcpu状态，内存和虚拟内存中的设备状态到目的主机就可以，否则还需要传输存储。
   考虑到平台：后备镜像使用的是共享存储，但是增量镜像不是共享的，因为这是由业务性质决定的，实验教学用的虚拟机不是提供长期和稳定的服务，将网络I/O替换为磁盘I/O提高了性能。
   基于共享存储的动态迁移流程：

   1. 虚拟机在源宿主机上正常运行，迁移开始；
   2. 虚拟机的内存页传输到目的宿主机上，同时QEMU/KVM记录下期间对已传输内存页的所有修改操作；
   3. 估计传输速度，当剩余内存可在一定时间周期内传输完成时（30s?）,关闭源宿主机上的虚拟机,完成传输；
   4. 传输保存的内存页修改操作；
   5. 在目的宿主机上恢复虚拟机的运行状态。
      服务暂停的时间：内存页传输时间+虚拟机临时停机时间+修改操作传输的时间+恢复启动的时间？
      这个时间和网络带宽有很大关系，如果虚拟机内存页频繁修改，内存I/O速率大于网络I/O则动态迁移不可能完成。

6. KSM(共享内存) Kernel Samepage Merging 内存同页合并
   KSM让内核检查正在运行的应用程序，并比较他们的内存，如果多个进程之间共享完全相同的内存页，就合并成一个单一的内存页，并标记为"copy on write",当由进程试图修改cow的内存页的时候，在复制出一个新的内存页。
   在KVM/QEMU中，一个客户机就是一个QEMU进程，当多个虚拟机运行的是一个操作系统的时候，KSM的作用就会很显著。主要由两个方面：

   1. 相同的内存合并，减少了客户机的内存使用量。
   2. 是内存过载使用的一种很好的实现方式。
      但是，KSM需要由进程检测可以合并的内存页，虽然内存使用量降低，但是CPU的使用量会提高。

7. 其他特性：
   。。。。