Virtualisering refererer til oprettelsen af en simuleret computerressource, der efterligner adfærden for den tilsvarende reelle eller fysiske ressource. Mange typer ressourcer kan virtualiseres, fra software til individuelle hardwareenheder til komplette hardwareplatforme. Dette indlæg fokuserer på virtuelle maskiner, der omfatter enheder som CPU, hukommelse, netværkskort, disk, grafikkort og operativsystemet. Software, der opretter og kører virtuelle maskiner, kaldes en hypervisor. Nedenfor vil vi diskutere funktionerne i en hypervisor ved navn KVM .
Fordele ved virtualisering
Tidligere var det ensartet at være homogen i datacentre, udviklingshuse og derhjemme. I praksis ville alle maskiner køre den samme version af et enkelt operativsystem, uanset om det var Linux, Windows eller FreeBSD. Tiderne har ændret sig.
I dag forventer vi, at forskellige operativsystemer som Linux og Windows og endda forskellige versioner af et operativsystem (f.eks. Windows XP og 10) samlokaliseres i det samme computermiljø. Uden virtuelle maskiner skal flere fysiske maskiner implementeres og vedligeholdes for at køre applikationer på flere betjeningsplatforme. Virtualisering driver driften af flere virtuelle maskiner, hver potentielt med et andet operativsystem, på en enkelt fysisk maskine.
Fordelene ved virtuelle maskiner frem for fysiske maskiner inkluderer:
- Mere effektiv udnyttelse af computerressourcer.
Prisen på hardware bliver ved med at falde, mens deres processorkraft bliver ved med at stige. Under denne virkelighed har mange store kraftfulde maskiner i dag en tendens til at være underudnyttet, målt ved inaktive CPU-cykler, ubrugt hukommelse osv. Konsolidering af virtuelle maskiner på færre fysiske maskiner resulterer i færre fysiske ressourcer og derfor bedre effektivitet.
- Forbedret I.T. lydhørhed og produktivitet.
Tilvejebringelse af ny fysisk hardware indebærer en lang købsperiode efterfulgt af en lang installation og implementeringsperiode efter dens ankomst. I modsætning hertil kan provisionering af virtuelle maskiner automatiseres og stilles til rådighed på få minutter frem for dage eller endda uger, som traditionel maskinanskaffelse nogle gange tager.
- Omkostningsbesparelse.
Big datacentre vil spare penge på grund af lavere driftsomkostninger. Besparelsen kommer i form af reducerede energiregninger som følge af lavere køle- og strømbehov.
Vi introducerer KVM
Kernel-baseret virtuel maskine eller KVM kort sagt, er en gratis og open-source hypervisor-løsning. Det konkurrerer i en moden industri med open source-alternativer som f.eks Xen , VirtualBox , samt proprietære produkter som VMware vSphere , Citrix XenServer , Microsoft Hyper-V .
Før 2005 var hypervisorløsninger på det tidspunkt, såsom Xen og VirtualBox, alle software-baserede. X86 -arkitekturen havde simpelthen ikke mulighed for at understøtte virtualisering. I 2005 ændrede introduktionen af instruktionssætudvidelserne Intel VT og AMD-V permanent virtualiseringslandskabet. KVM udgav sin første version i 2006 og var en af de første hypervisorer, der udnyttede den nye hardware -bestemmelse til at optimere virtualiseringsydelsen.
Du kan installere KVM på enhver 32-bit eller 64-bit x86-computer, 'værtsmaskinen' i hypervisory lingo, der understøtter Intel VT eller AMD-V udvidelse. I dag understøtter moderne hypervisorer typisk hybrid virtualisering: hardware-assisteret når det er muligt og en failover til software-kun til ældre chipsæt.
KVM er kategoriseret som en type-2 hypervisor, hvilket betyder, at den kører inden for et værtoperativsystem. Som navnet antyder, er KVM kernelbaseret, og for at være mere præcis er det Linux -kernen. Så det er ikke overraskende, at KVM kun understøtter Linux som sit vært -operativsystem. (KVM blev efterfølgende portet til FreeBSD.) Hvis du vil have en open-source multi-platform type-2 hypervisor, er VirtualBox en god kandidat. VirtualBox kan køre indbygget på Windows, Linux, Mac OS X og Solaris.
Xen derimod er en type-1 hypervisor, også kendt som bare metal hypervisor, der kører direkte som firmware på værtsmaskinen. Fordelen ved type-1 frem for type-2 er den opnåede effektivitet på grund af, at hypervisoren kører direkte på den underliggende hardware. Ulempen er, at en type-1 hypervisor muligvis ikke understøtter en så bred vifte af værtsenheder som værtsoperativsystemet for en type-2 hypervisor.
Selvom hypervisorer kan variere i, om de kræver et vært -operativsystem, og hvilke, er de meget ens med hensyn til hvilke gæst OS'er, de understøtter, dvs. det operativsystem, som en virtuel maskine kan køre. KVM understøtter virtualisering af følgende gæst OS'er:
- Linux -distributioner, herunder Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD såsom OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- Windows
KVM er i stand til at køre uændrede gæst OS -billeder. Denne funktion er kendt som fuld virtualisering, i modsætning til para-virtualisering, hvor gæst OS er modificeret til særlig håndtering af operationer, der er væsentligt vanskeligere at køre på den virtuelle maskine end på værtsmaskinen.
Sådan fungerer KVM
KVM består af 2 teknologikomponenter: kerne og brugerplads. Kernekomponenten består af 2 belastbare kernemoduler: kvm.ko og enten kvm-intel.ko eller kvm-amd.ko. Kvm.ko-modulet giver kernearkitekturuafhængig virtualiseringsbehandling. Modulerne kvm-intel.ko og kvm-amd.ko svarer til Intel- og AMD-processorspecifikke moduler. Disse moduler blev fusioneret til Linux -kernen fra kernelversion 2.6.20.
Den stramme integration af KVM med Linux -kernen har sine fordele. KVM er i stand til at delegere til Linux til at udføre systemets gryntearbejde, mens det fokuserer på håndtering af de nye virtualiseringsinstruktioner, der er afsløret af hardwaren. KVM drager også fordel af at arve fra enhver fortsat systemforbedring fra opstrøms i det større Linux -fællesskab.
Vigtigt at kernemodulerne er, de efterligner ikke virtuel maskinehardware, som gæst OS kører på. Det job hører hjemme i brugerrum. KVM bruger QEMU , der kører i brugerrummet, for at bygge de virtuelle maskiner, der interagerer med gæstens operativsystemer. Hver virtuel maskine er simpelthen en almindelig Linux -proces. En stor fordel er, at du kan bruge velkendte Linux -kommandoer som top og kill til at overvåge og administrere virtuelle maskiner.
Resumé og konklusion
KVM er en glimrende open source-løsning til fuld virtualisering på Linux-værtplatformen. Efter mere end 10 års aktiv udvikling er KVM blevet de facto standard virtualiseringsværktøj på maskinniveau i mange Linux-distributioner.