OpenStack中如何理解KVM和QEMU

OpenStack中如何理解KVM和QEMU，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

一、KVM概述

KVM是Kernel-based Virtual Machine的縮寫，即基于linux內核的虛擬機，是一種的完全虛擬化的解決方案，也就是說普通的操作系統不需經過修改就可以在KVM上運行。它使用linux自身的調度器進行管理，所以相對于xen，其核心源碼很少。KVM的虛擬化需要硬件的支持（如intel VT技術或者AMD V技術），是基于硬件的完全虛擬化。

準確來說，KVM是Linux的一個模塊。可以用modprobe去加載KVM模塊。加載了模塊后，就可以使用KVM模塊創建虛擬機，實現虛擬內存的分配，虛擬CPU寄存器的讀寫以及管理虛擬CPU的運行。但僅有KVM模塊是遠遠不夠的，因為用戶無法直接控制內核模塊去作事情，所以還必須有一個用戶空間的工具才行。這個用戶空間的工具，開發者選擇了已經成型的開源虛擬化軟件 QEMU，使用它來模擬PC硬件的用戶空間組件，模擬I/O設備模型以及提供訪問外設的途徑。后邊會詳細的介紹QEMU，這里先知道它用了QEMU就好了。

KVM基本架構如下圖所示。

其中KVM被加入到標準的Linux內核中，被組織成Linux中標準的字符設備(/dev/kvm)。Qemu利用KVM提供的LibKvm應用程序接口，通過ioctl系統調用創建和運行虛擬機。KVM Driver使得整個Linux成為一個虛擬機監控器。并且在原有的Linux兩種執行模式(內核模式和用戶模式)的基礎上，新增加了客戶模式，客戶模式擁有自己的內核模式和用戶模式。在虛擬機運行下，三種模式的分工如下：

• 客戶模式：執行非I/O的客戶代碼，虛擬機運行在客戶模式下。

• 內核模式：實現到客戶模式的切換，處理因為I/O或者其它指令引起的從客戶模式的退出，KVM Driver工作在這種模式下。

• 用戶模式：代表客戶執行I/O指令Qemu運行在這種模式下。

KVM的具體工作流程如下：
用戶模式的qemu利用libkvm通過ioctl進入內核模式，kvm模塊未虛擬機創建虛擬內存，虛擬CPU后執行VMLAUCH指令進入客戶模式。加載Guest OS并執行。如果Guest OS 發生外部中斷或者影子頁表缺頁之類的情況，會暫停Guest OS的執行，退出客戶模式出行異常處理，之后重新進入客戶模式，執行客戶代碼。如果發生I/O事件或者信號隊列中有信號到達，就會進入用戶模式處理。

二、 QEMU概述

QEMU（Quick Emulator）是一個獨立的開源虛擬機軟件，它是通過純軟件來仿真X86平臺處理器的取指、解碼和執行，虛擬客戶機的指令并不在物理平臺上直接執行，它利用其中的微型代碼生成器模塊進行動態翻譯，將需要模擬的客戶機的代碼架構轉換成主機代碼架構并最終執行。QEMU虛擬機是一個純軟件的實現（KVM需要硬件虛擬化技術支持），所以性能低下。但是，其優點是虛擬機可以與宿主機并不是同一個架構。與KVM不同的是，QEMU的代碼中有整套的虛擬機實現，包括處理器虛擬化、內存虛擬化，以及KVM使用到的虛擬設備模擬（比如網卡、顯卡、存儲控制器和硬盤等）

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