KVM 虚拟化技术以及 KVM 和云计算的关系

KVM 是 Kernel-based Virtual Machine 的简称，KVM 要求 CPU 支持硬件虚拟化技术（如 intel VT 或 AMD-V），是 Linux 下的全虚拟化解决方案。KVM 由处于内核态的 KVM 模块和用户态的 QEMU 两部分构成。内核模块实现了 CPU 和内存虚拟化等决定关键性能和核心安全的功能并向用户空间提供了使用这些功能的接口，QEMU 利用 KVM 模块提供的接口来实现设备模拟、 IO 虚拟化和网络虚拟化等。单个虚拟机是宿主机上的一个普通 QEMU 进程，虚拟机中的 CPU 核（vCPU）是 QEMU 的一个线程，VM 的物理地址空间是 QEMU 的虚拟地址空间（图 1）。

vCPU 线程经过 KVM 模块提供的系统调用进入到宿主机内核态，在内核态切换到 CPU 的非根模式，即 guest 模式，此时虚拟机内的 CPU 获得宿主机 CPU 资源，得以执行。在 guest 模式中，遇到敏感指令无法直接执行，或者有特定的内部异常和外部中断产生，vCPU 会退出到根模式由 KVM 内核或 QEMU 来模拟执行（图 2）。

KVM 虚拟化技术是当前云计算中计算虚拟化的主流技术，是云计算的核心底层能力，使用 KVM 把多台物理机虚拟化后，组成一个大的虚拟资源池，方便用户从资源池中按需分配计算能力，提升资源的使用效率，同时保证多用户资源之间的隔离性、安全性。

肖光荣，腾讯云开源团队负责人，操作系统专家。肖光荣在 Linux 内核、KVM 社区工作近十年，是 Ftrace, MM, Networking 等子系统的活跃贡献者。近几年主要工作在虚拟化领域，是 KVM 的核心开发者，Virtual NVDIMM 子系统的维护者。肖光荣向社区提交了大量 Patch，在华人内核贡献者中排名 Top 15，在内核和 KVM 社区拥有巨大影响力。