KVM 介绍

KVM（Kernel-based Virtual Machine，内核虚拟机） 是基于 x86 虚拟化扩展(Intel VT 或者 AMD-V) 技术的虚拟机软件是一个开源的系统虚拟化模块。KVM 是基于 Linux 内核实现的，自 Linux 2.6.20 开始集成在 Linux 的各个主要发行版本中。OpenStack 对 KVM 支持得也最好。

发展史

• 2006 年有 Qumranet 公司发布，同年 10 月正式纳入 Linux Kernel
• 2008 年 9 月 Qumranet 被 Redhat 收购
• 2010 年 11 月 Redhat 6.0 的改造版本中，KVM 替代原来的 Xen

组成

• KVM 的内核空间模块叫 kvm.ko，作为一个 Hypervisor，只用于管理虚拟 CPU 和内存。对应的设备文件：/dev/kvm
• QEMU（quick emulator) 运行在用户空间，是一个纯软件的虚拟机实现（在没有 KVM模块 的情况下可以独立运行，但性能比较低），包括CPU虚拟化、内存虚拟化以及I/O设备虚拟化（存储和网络）
  • QEMU 是 系统模拟器，包括提供 Guest OS 虚拟化平台，提供整个系统的仿真（PCI host controller, disk, network, video hardware, USB controller 等）。
• 每个虚拟机都是 Linux 的一个常规进程，由 Linux 调度程序进行调度

架构

从上到下一般包括如下部分：

• 云资源管理：如 OpenStack 等
• 主机管理工具：libvirt，可以管理的 Hypervisor 包括：KVM、Xen、VirtualBox。libvirt 有 3 部分组成：
  • API 库
  • virsh：KVM 命令行工具，实现虚拟机的创建、删除等管理操作
  • libvirtd：服务程序，接收和处理 API 请求
• 虚拟化仿真：QEMU
• 硬件资源访问管理：KVM

其他

Q35

Q35 主要指的是在 QEMU 和 KVM 等虚拟化环境中用于模拟现代硬件架构的芯片组/主板模型。它是对传统且老旧的 i440fx 机器类型的一个更现代的替代方案。

以下是 Q35 机器类型的主要特点和优势：

• 原生 PCI Express (PCIe) 支持：
  • 这是 Q35 与 i440fx 最大的区别。Q35 模拟的是一个原生的 PCIe 总线拓扑（通常基于 Intel ICH9 芯片组架构），而 i440fx 主要模拟老式的 PCI 总线。
  • 重要应用： 这对于**PCI 设备直通（VFIO/GPU Passthrough）**至关重要。使用 Q35 可以提供更真实的硬件环境，大大提高将物理 PCIe 设备（如显卡、NVMe 硬盘）直通给虚拟机时的兼容性和性能。
• 现代硬件组件：
  • Q35 模拟了更现代的 I/O 控制器和架构，例如通常配备 AHCI 存储控制器，更接近现代物理主机。
• 更好的 IOMMU 支持：
  • 它为虚拟 IOMMU 仿真和高级 PCIe 功能（如热插拔、AER）提供了更好的支持。
• UEFI 固件支持：
  • Q35 通常与 OVMF（Open Virtual Machine Firmware）配对使用，这为虚拟机提供了 UEFI 环境，而不是传统的 BIOS，这对于安装和运行现代操作系统（尤其是 Windows 10/11）很有利。
• 架构更接近现实：
  • Q35 架构包含北桥（MCH/内存控制器中心）和南桥（ICH9/I/O 控制器中心），它们通过高速链路连接，这种设计比 i440fx 更接近现代的物理电脑主板。