RHCA 318-1 Virtualization 个人总结

Virtualization

一、虚拟化技术

1、XEN 英国剑桥大学开发，2007 redhat 5.0集成XEN。被思杰收购。 运行XEN虚拟化需要使用ZEN定制过的内核，普通的linux的标准内核需要升级到XEN定制内核才能使用XEN虚拟化。（保证guses OS和hostOS完美配合）

2、KVM  Kernel-based Virtual Machine，redhat5.4 集成KVM，依然保留了XEN；redhat6之后只有KVM。不同于ZEN，使用linux标准的内核，KVM是以模块的方式存在，所有的虚拟机都是一个进程。

 

二、虚拟化类型

1、完全虚拟化

如果CPU支持VT-x或者AMD-v，设备就支持全虚拟化，否则只能半虚拟化（只能支持linux，不能安装windows）；原因是因为CPU的工作原理： Intel的x86处理器是通过Ring级别来进行访问控制的，级别共分4层，RING0,RING1,RING2,RING3。kernel运行在RING0这一层，应用程序在RING3层，Windows只使用其中的两个级别RING0和RING3。RING0层拥有最高的权限，RING3层拥有最低的权限。按照Intel原有的构想，应用程序工作在RING3层，只能访问RING3层的数据，操作系统工作在RING0层，可以访问所有层的数据，而其他驱动程序位于RING1、RING2层，每一层只能访问本层以及权限更低层的数据。

CPU工作原理

 

CPU工作原理

 

敏感指令引入虚拟化后，虚拟机中的系统（guest OS）就不能运行在Ring 0上。因此，原本需要在最高级别下执行的指令就不能够直接执行，这些指令叫做敏感指令集。后来人们给linux内核植入一些代码（windows内核没有开源无法修改），这些敏感指令交由VMM（Virtual MachineMonitor，虚拟机监控器）处理执行。当执行这些指令时，都由VMM捕获翻译。效率非常低下。

现在的虚拟化叫做基于硬件完全虚拟化。VMware是基于软件的完全虚拟化，不在意cpu是否支持虚拟化。

 

敏感指令集包括：

1.企图访问或修改虚拟机模式或机器状态的指令。

2.企图访问或修改敏感寄存器或存储单元，如时钟寄存器、中断寄存器等的指令。

3.企图访问存储保护系统或内存、地址分配系统的指令。

4.所有I/O指令。

2、半虚拟化

虚拟机需要使用到的网卡驱动，硬盘驱动，使用的半虚拟化技术驱动优于传统设备。如virtI0、vmware tools都是半虚拟化驱动。提升虚拟机的性能。

3、硬件虚拟化（本地虚拟化）

后来，CPU厂商，开始支持虚拟化了，情况有发生变化，拿X86 CPU来说，引入了Intel-VT 技术，支持Intel-VT 的CPU，有VMXroot operation 和 VMX non-root operation两种模式，两种模式都支持Ring 0 ~ Ring 3 这 4 个运行级别。这下好了，VMM可以运行在VMX root operation模式下，虚拟机运行在VMX non-root operation模式下。也就说，硬件这层做了些区分，这样全虚拟化下，有些靠“捕获异常-翻译-模拟”的实现就不需要了。而且CPU厂商，支持虚拟化的力度越来越大，靠硬件辅助的全虚拟化技术的性能逐渐逼近半虚拟化，再加上全虚拟化不需要修改客户操作系统这一优势，全虚拟化技术应该是未来的发展趋势。因为在硬件虚拟化下虚拟机guest OS也可以工作在Ring0，所以虚拟机支持虚拟机里面运行虚拟机，支持虚拟机的嵌套。

 

1、CPU虚拟化  intel的 VT-X，AMD-V

2、MMU虚拟化 intel EPT ，AMD RVI

3、I/O虚拟化  intel VT-D，AMD IOMMU

 

IntelVT-x，AMD-V ：CPU虚拟化技术 cat /proc/cpuinfo  查看是否有vtx（intel）  svm（AMD）

 

intelVT-D 直接IO：英特尔VT-d通过减少 VMM 参与管理 I/O 流量的需求，不但加速了数据传输，而且消除了大部分的性能开销。这是通过使 VMM将特定 I/O 设备安全分配给某一个单独的虚拟机使用。每个设备在系统内存中都有一个专用区域，只有该设备及其分配的客户操作系统才能对该区域进行访问。可直接在客户操作系统与为其分配的设备之间进行传输。减少了的 VMM 负载，进一步缩减服务器CPU的负载。

 

AMDIOMMU：将一个网卡分给很多个虚拟机

 

IntelVT-C：两大技术VMDq和VMDc；

传统虚拟化环境中，VMM 必须对每个单独的数据进行分类，并将其发送到为其分配的虚拟机。这样会占用大量的处理器周期。而借助 VMDq，该分类功能可由网卡内的专用硬件来执行，VMM 只需负责将预分类的数据包组发送到适当的客户操作系统。这将减缓 I/O 延迟。虚拟机直接互连(VMDc）支持虚拟机直接访问网络 I/O 硬件，减轻VMM的负担，从而显著提升虚拟性能。

 

IntelEPT， AMD RVI 嵌套页表：虚拟机调用的内存需要映射物理内存，这个虚拟机内存是按需分配，需要多少内存才会映射物理内存。正常情况下CPU需要消耗更多的周期来映射物理内存到虚拟机，MMU（内存管理单元）虚拟化允许CPU硬件来映射内存页，减少VMM的负担。

三、KSM

KSM  kernel same-page merging，优点：相同物理内存片只保留1份，多个虚拟机共享这一份内存。缺点：kernel每隔一段时间扫描一下内存，会带来一定开销。

执行 ksctlinfo | start | stop

四、远程协议

Redhat   vnc

微软     rdp

思杰     ica

华为     hdp

开源     spice

本文出自 “学习笔记” 博客，谢绝转载！