1. KVM 介绍1.0 虚拟化简史
其中，KVM 全称是 基于内核的虚拟机（Kernel-based Virtual Machine），它是一个 Linux 的一个内核模块，该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor：
本文介绍的是基于 X86 CPU 的 KVM。 1.1 KVM 架构
KVM 是基于虚拟化扩展（Intel VT 或者 AMD-V）的 X86 硬件的开源的 Linux 原生的全虚拟化解决方案。KVM 中，虚拟机被实现为常规的 Linux 进程，由标准 Linux 调度程序进行调度；虚机的每个虚拟 CPU 被实现为一个常规的 Linux 进程。这使得 KMV 能够使用 Linux 内核的已有功能。
但是，KVM 本身不执行任何硬件模拟，需要客户空间程序通过 /dev/kvm 接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，向它提供模拟的 I/O，并将它的视频显示映射回宿主的显示屏。目前这个应用程序是 QEMU。
Linux 上的用户空间、内核空间和虚机：
KVM 是实现拦截虚机的 I/O 请求的原理：
现代 CPU 本身了对特殊指令的截获和重定向的硬件支持，甚至新的硬件会提供额外的资源来帮助软件实现对关键硬件资源的虚拟化从而提高性能。以 X86 平台为例，支持虚拟化技术的 CPU 带有特别优化过的指令集来控制虚拟化过程。通过这些指令集，VMM 很容易将客户机置于一种受限制的模式下运行，一旦客户机视图访问物理资源，硬件会暂停客户机的运行，将控制权交回给 VMM 处理。VMM 还可以利用硬件的虚级化增强机制，将客户机在受限模式下对一些特定资源的访问，完全由硬件重定向到 VMM 指定的虚拟资源，整个过程不需要暂停客户机的运行和 VMM 的参与。由于虚拟化硬件提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM的设计，使得VMM性能更加强大。从 2005 年开始，Intel 在其处理器产品线中推广 Intel Virtualization Technology 即 IntelVT 技术。
QEMU-KVM：
其实 QEMU 原本不是 KVM 的一部分，它自己就是一个纯软件实现的虚拟化系统，所以其性能低下。但是，QEMU 代码中包含整套的虚拟机实现，包括处理器虚拟化，内存虚拟化，以及 KVM需要使用到的虚拟设备模拟（网卡、显卡、存储控制器和硬盘等）。
为了简化代码，KVM 在 QEMU 的基础上做了修改。VM 运行期间，QEMU 会通过 KVM 模块提供的系统调用进入内核，由 KVM 负责将虚拟机置于处理的特殊模式运行。遇到虚机进行 I/O 操作，KVM 会从上次的系统调用出口处返回 QEMU，由 QEMU 来负责解析和模拟这些设备。
从 QEMU 的角度看，也可以说是 QEMU 使用了 KVM 模块的虚拟化功能，为自己的虚机提供了硬件虚拟化加速。除此以外，虚机的配置和创建、虚机运行说依赖的虚拟设备、虚机运行时的用户环境和交互，以及一些虚机的特定技术比如动态迁移，都是 QEMU 自己实现的。
KVM：
KVM 内核模块在运行时按需加载进入内核空间运行。KVM 本身不执行任何设备模拟，需要 QEMU 通过 /dev/kvm 接口设置一个 GUEST OS 的地址空间，向它提供模拟的 I/O 设备，并将它的视频显示映射回宿主机的显示屏。它是KVM 虚机的核心部分，其主要功能是初始化 CPU 硬件，打开虚拟化模式，然后将虚拟客户机运行在虚拟机模式下，并对虚机的运行提供一定的支持。以在 Intel 上运行为例，KVM 模块被加载的时候，它：
接下来的虚机的创建和运行将是 QEMU 和 KVM 相互配合的过程。两者的通信接口主要是一系列针对特殊设备文件 dev/kvm 的 IOCTL 调用。其中最重要的是创建虚机。它可以理解成KVM 为了某个特定的虚机创建对应的内核数据结构，同时，KVM 返回一个文件句柄来代表所创建的虚机。
针对该句柄的调用可以对虚机做相应地管理，比如创建用户空间虚拟地址和客户机物理地址、真实物理地址之间的映射关系，再比如创建多个 vCPU。KVM 为每一个 vCPU 生成对应的文件句柄，对其相应地 IOCTL 调用，就可以对vCPU进行管理。其中最重要的就是“执行虚拟处理器”。通过它，虚机在 KVM 的支持下，被置于虚拟化模式的非根模式下，开始执行二进制指令。在非根模式下，所有敏感的二进制指令都被CPU捕捉到，CPU 在保存现场之后自动切换到根模式，由 KVM 决定如何处理。
除了 CPU 的虚拟化，内存虚拟化也由 KVM 实现。实际上，内存虚拟化往往是一个虚机实现中最复杂的部分。CPU 中的内存管理单元 MMU 是通过页表的形式将程序运行的虚拟地址转换成实际物理地址。在虚拟机模式下，MMU 的页表则必须在一次查询的时候完成两次地址转换。因为除了将客户机程序的虚拟地址转换了客户机的物理地址外，还要将客户机物理地址转化成真实物理地址。
2. KVM 的功能列表KVM 所支持的功能包括：
3. KVM 工具集合
4. RedHat Linux KVM 安装
RedHat 有两款产品提供 KVM 虚拟化：
1. Red Hat Enterprise Linux：适用于小的环境，提供数目较少的KVM虚机。最新的版本包括 6.5 和 7.0.
2. Red Hat Enterprise Virtualization (RHEV)：提供企业规模的KVM虚拟化环境，包括更简单的管理、HA，性能优化和其它高级功能。最新的版本是 3.0.
RedHat Linux KVM:
RedHat Linux KVM 有如下两种安装方式： 4.1 在安装 RedHat Linux 时安装 KVM选择安装类型为 Virtualizaiton Host ：
可以选择具体的 KVM 客户端、平台和工具：
4.2 在已有的 RedHat Linux 中安装 KVM这种安装方式要求该系统已经被注册，否则会报错： [root@rh65 ~]# yum install qemu-kvm qemu-img Loaded plugins: product-id, refresh-packagekit, security, subscription-manager This system is not registered to Red Hat Subscription Management. You can use subscription-manager to register. Setting up Install Process Nothing to do 你至少需要安装 qemu-kvm qemu-img 这两个包。 # yum install qemu-kvm qemu-img 你还可以安装其它工具包： # yum install virt-manager libvirt libvirt-python python-virtinst libvirt-client 4.3 QEMU/KVM 代码下载编译安装4.3.1 QEMU/KVM 的代码结构QEMU/KVM 的代码包括几个部分： （1）KVM 内核模块是 Linux 内核的一部分。通常 Linux 比较新的发行版（2.6.20+）都包含了 KVM 内核，也可以从这里得到。比如在我的RedHat 6.5 上： [root@rh65 isoimages]# uname -r 2.6.32-431.el6.x86_64 [root@rh65 isoimages]# modprobe -l | grep kvm kernel/arch/x86/kvm/kvm.ko kernel/arch/x86/kvm/kvm-intel.ko kernel/arch/x86/kvm/kvm-amd.ko （2）用户空间的工具即 qemu-kvm。qemu-kvm 是 KVM 项目从 QEMU 新拉出的一个分支（看这篇文章）。在 QEMU 1.3 版本之前，QEMU 和 QEMU-KVM 是有区别的，但是从 2012 年底 GA 的 QEMU 1.3 版本开始，两者就完全一样了。 （3）Linux Guest OS virtio 驱动，也是较新的Linux 内核的一部分了。 （4）Windows Guest OS virtio 驱动，可以从这里下载。 4.3.2 安装 QEMURedHat 6.5 上自带的 QEMU 太老，0.12.0 版本，最新版本都到了 2.* 了。 （1）. 参考 这篇文章，将 RedHat 6.5 的 ISO 文件当作本地源 
mount -o loop soft/rhel-server-6.4-x86_64-dvd.iso /mnt/rhel6/
vim /etc/fstab
=> /root/isoimages/soft/RHEL6.5-20131111.0-Server-x86_64-DVD1.iso /mnt/rhel6 iso9660 ro,loop
[root@rh65 qemu-2.3.0]# cat /etc/yum.repos.d/local.repo
（2）. 安装依赖包包 yum install gcc yum install autoconf yum install autoconf automake libtool yum install -y glib* yum install zlib* （3）. 从 http://wiki.qemu.org/Download 下载代码，上传到我的编译环境 RedHat 6.5. tar -jzvf qemu-2.3.0.tar.bz2 cd qemu-2.3.0 ./configure make -j 4 make install （4）. 安装完成 [root@rh65 qemu-2.3.0]# /usr/local/bin/qemu-x86_64 -version qemu-x86_64 version 2.3.0, Copyright (c) 2003-2008 Fabrice Bellard （5）. 为方便起见，创建一个link ln -s /usr/bin/qemu-system-x86_64 /usr/bin/qemu-kvm 4.3.3 安装 libvirt可以从 libvirt 官网下载安装包。最新的版本是 0.10.2. 5. 创建 KVM 虚机的几种方式5.1 使用 virt-install 命令virt-install \ --name=guest1-rhel5-64 \ --file=/var/lib/libvirt/images/guest1-rhel5-64.dsk \ --file-size=8 \ --nonsparse --graphics spice \ --vcpus=2 --ram=2048 \ --location=http://example1.com/installation_tree/RHEL5.6-Serverx86_64/os \ --network bridge=br0 \ --os-type=linux \ --os-variant=rhel5.4 5.2 使用 virt-manager 工具
使用 VMM GUI 创建的虚机的xml 定义文件在 /etc/libvirt/qemu/ 目录中。 5.3 使用 qemu-img 和 qemu-kvm 命令行方式安装（1）创建一个空的qcow2格式的镜像文件 qemu-img create -f qcow2 windows-master.qcow2 10G （2）启动一个虚机，将系统安装盘挂到 cdrom，安装操作系统
qemu-kvm -hda windows-master.qcow2 -m 512 -boot d -cdrom /home/user/isos/en_winxp_pro_with_sp2.iso
（3）现在你就拥有了一个带操作系统的镜像文件。你可以以它为模板创建新的镜像文件。使用模板的好处是，它会被设置为只读所以可以免于破坏。 qemu-img create -b windows-master.qcow2 -f qcow2 windows-clone.qcow2 （4）你可以在新的镜像文件上启动虚机了
qemu-kvm -hda windows-clone.qcow2 -m 400
5.4 通过 OpenStack Nova 使用 libvirt API 通过编程方式来创建虚机 （后面会介绍）(责任编辑：IT) |
