Wirtualizacja odnosi się do tworzenia symulowanego zasobu obliczeniowego, który naśladuje zachowanie odpowiedniego zasobu rzeczywistego lub fizycznego. Można zwirtualizować wiele rodzajów zasobów, od oprogramowania, przez indywidualne urządzenia sprzętowe, po kompletne platformy sprzętowe. Ten post koncentruje się na maszynach wirtualnych, które obejmują urządzenia takie jak procesor, pamięć, karta sieciowa, dysk, karta graficzna i system operacyjny. Oprogramowanie, które tworzy i uruchamia maszyny wirtualne nazywane jest hiperwizorem. Poniżej omówimy cechy hipernadzorcy o nazwie KVM .
Korzyści z wirtualizacji
W przeszłości jednorodność była modus operandi w centrach danych, domach deweloperskich iw domu. Praktycznie na wszystkich maszynach działałoby to samo wydanie jednego systemu operacyjnego, niezależnie od tego, czy byłby to Linux, Windows czy FreeBSD. Czasy się zmieniły.
Dzisiaj spodziewalibyśmy się, że różne systemy operacyjne, takie jak Linux i Windows, a nawet różne wersje systemu operacyjnego (np. Windows XP i 10) będą się znajdować w tym samym środowisku komputerowym. Bez maszyn wirtualnych należy wdrożyć i utrzymywać wiele maszyn fizycznych, aby można było uruchamiać aplikacje na wielu platformach operacyjnych. Wirtualizacja umożliwia działanie wielu maszyn wirtualnych, każda potencjalnie z innym systemem operacyjnym, na jednej maszynie fizycznej.
Przewagi maszyn wirtualnych nad maszynami fizycznymi obejmują:
- Bardziej efektywne wykorzystanie zasobów komputerowych.
Cena sprzętu stale spada, a jego moc obliczeniowa stale rośnie. W tej rzeczywistości wiele dużych, potężnych maszyn jest obecnie niewykorzystanych, co mierzy się za pomocą bezczynnych cykli procesora, niewykorzystanej pamięci itp. Konsolidacja maszyn wirtualnych na mniejszej liczbie maszyn fizycznych skutkuje mniejszymi zasobami fizycznymi, a tym samym lepszą wydajnością.
- Ulepszona technologia informatyczna szybkość reakcji i produktywność.
Udostępnianie nowego sprzętu fizycznego wiąże się z długim okresem oczekiwania na pozyskanie, po którym następuje długi okres instalacji i wdrożenia po jego przybyciu. W przeciwieństwie do tego, aprowizowanie maszyn wirtualnych można zautomatyzować i udostępnić w ciągu kilku minut, a nie dni lub nawet tygodni, co czasami zajmuje tradycyjne pozyskiwanie maszyn.
- Zmniejszający koszta.
Duże centra danych pozwolą zaoszczędzić pieniądze dzięki niższym kosztom eksploatacji. Oszczędność polega na niższych rachunkach za energię w wyniku mniejszego zapotrzebowania na chłodzenie i moc.
Przedstawiamy KVM
Maszyna wirtualna oparta na jądrze lub KVM w skrócie, jest to bezpłatne i otwarte rozwiązanie hiperwizora. Konkuruje w dojrzałej branży z alternatywami typu open source, takimi jak Xen , VirtualBox , a także autorskie produkty, takie jak VMware vSphere , Citrix XenServer , Microsoft Hyper-V .
Przed 2005 rokiem wszystkie rozwiązania hiperwizorów, takie jak Xen i VirtualBox, były oparte na oprogramowaniu. Architektura x86 po prostu nie przewidywała obsługi wirtualizacji. W 2005 roku wprowadzenie rozszerzeń zestawu instrukcji Intel VT i AMD-V na stałe zmieniło krajobraz wirtualizacji. KVM wypuścił swoją pierwszą wersję w 2006 roku i był jednym z pierwszych hipernadzorców, który wykorzystał nowy sprzęt do optymalizacji wydajności wirtualizacji.
Możesz zainstalować KVM na dowolnym 32-bitowym lub 64-bitowym komputerze x86, „maszynie hosta” w żargonie hypervisory, który obsługuje rozszerzenia Intel VT lub AMD-V. Obecnie nowoczesne hiperwizory zazwyczaj obsługują wirtualizację hybrydową: wspomaganie sprzętowe, gdy to możliwe, i przełączanie awaryjne na oprogramowanie tylko w przypadku starszych chipsetów.
KVM jest sklasyfikowany jako hiperwizor typu 2, co oznacza, że działa w systemie operacyjnym hosta. Jak sama nazwa wskazuje, KVM jest oparty na jądrze, a mówiąc dokładniej, jest to jądro Linuksa. Nic więc dziwnego, że KVM obsługuje tylko system Linux jako system operacyjny hosta. (KVM został następnie przeniesiony do FreeBSD.) Jeśli chcesz mieć wieloplatformowy hiperwizor typu 2 o otwartym kodzie źródłowym, VirtualBox jest dobrym kandydatem. VirtualBox może działać natywnie w systemach Windows, Linux, Mac OS X i Solaris.
Z kolei Xen jest hiperwizorem typu 1, znanym również jako hiperwizor bare-metal, który działa bezpośrednio jako oprogramowanie układowe na komputerze głównym. Zaletą typu 1 nad typem 2 jest wydajność uzyskana dzięki hiperwizorowi działającemu bezpośrednio na podstawowym sprzęcie. Wadą jest to, że hiperwizor typu 1 może nie obsługiwać tak szerokiej gamy urządzeń hosta, jak system operacyjny hosta hiperwizora typu 2.
Chociaż hipernadzorcy mogą różnić się tym, czy wymagają systemu operacyjnego hosta i które, są bardzo podobne w odniesieniu do obsługiwanych systemów gościa, tj. systemu operacyjnego, który może uruchomić maszyna wirtualna. KVM obsługuje wirtualizację następujących systemów-gości:
- Dystrybucje Linuksa, w tym Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD, takie jak OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- Okna
KVM może uruchamiać niezmodyfikowane obrazy systemu operacyjnego gościa. Ta funkcja jest znana jako pełna wirtualizacja, w przeciwieństwie do parawirtualizacji, w której system operacyjny gościa jest modyfikowany w celu specjalnej obsługi operacji, które są znacznie trudniejsze do wykonania na maszynie wirtualnej niż na maszynie hosta.
Jak działa KVM
KVM składa się z 2 komponentów technologicznych: jądra i przestrzeni użytkownika. Komponent jądra składa się z 2 ładowalnych modułów jądra: kvm.ko i kvm-intel.ko lub kvm-amd.ko. Moduł kvm.ko zapewnia przetwarzanie wirtualizacji niezależne od rdzenia architektury. Moduły kvm-intel.ko i kvm-amd.ko odpowiadają modułom specyficznym dla procesorów Intel i AMD. Te moduły zostały włączone do jądra Linuksa od wersji jądra 2.6.20.
Ścisła integracja KVM z jądrem Linux ma swoje zalety. KVM może oddelegować Linuksa do wykonania podstawowej pracy systemu, podczas gdy koncentruje się na obsłudze nowych instrukcji wirtualizacji ujawnionych przez sprzęt. KVM czerpie również korzyści, czerpiąc korzyści z ciągłych ulepszeń systemu od wcześniejszych członków większej społeczności linuksowej.
Ważne, że moduły jądra są, nie emulują sprzętu maszyny wirtualnej, na którym działa system operacyjny gościa. To zadanie należy do przestrzeni użytkownika. Zastosowania KVM QEMU , który działa w przestrzeni użytkownika, do tworzenia maszyn wirtualnych, które współdziałają z systemami gościa. Każda maszyna wirtualna to po prostu zwykły proces Linuksa. Jedną z dużych korzyści jest to, że możesz używać znanych poleceń systemu Linux, takich jak top i kill, do monitorowania i zarządzania maszynami wirtualnymi.
Podsumowanie i wnioski
KVM to doskonałe rozwiązanie typu open source do pełnej wirtualizacji na platformie hosta Linux. Po ponad 10 latach aktywnego rozwoju KVM stało się de facto standardowym narzędziem do wirtualizacji na poziomie maszyny w wielu dystrybucjach Linuksa.