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虚拟化技术是云计算的基础，什么是虚拟化？虚拟化技术的本质是什么？主流的虚拟化技术有哪些？本章将为您揭晓

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虚拟化是一种将计算机资源（例如cpu、内存、存储等）进行抽象和隔离的技术。它可以将一台物理计算机划分为多个虚拟计算机，每个虚拟计算机可以运行独立的操作系统和应用程序。

利用虚拟化技术可以防止资源浪费，同时虚拟机的隔离性可以防止多个服务安装在同一个操作系统中时，操作系统出问题，所有服务都会出问题，此外虚拟化的克隆，快照功能使得备份更加容易。

内存虚拟化将物理内存抽象成虚拟地址空间，使得每个虚拟机（VM）拥有独立的、连续的内存地址空间。

Hypervisor维护了一个地址映射表（页表），用于记录虚拟地址（HPA）到物理地址（GPA）的映射关系。当虚拟机中的程序需要执行时，它首先会被加载到虚拟机的虚拟内存中，然后被映射到物理内存中。

CPU虚拟化允许单个物理CPU模拟出多个虚拟CPU（vCPU），同时在物理CPU和虚拟机之间引入一个虚拟机管理程序（Hypervisor），每个虚拟机被分配至少一个vCPU，这些vCPU由Hypervisor映射到物理CPU上。

在理想情况下，每个物理线程可以被映射为一个vCPU。因此，对于一颗8核双线程CPU，其理论上可以映射出16个vCPU（8个核心 x 2个线程/核心 = 16个线程/vCPU）

当虚拟机运行程序时，虚拟CPU会生成内存地址，虚拟CPU通过地址总线发送该内存地址到内存芯片，内存芯片根据该内存地址找到存储程序的存储单，存储单通过地址总线返回给虚拟CPU，而Hypervisor将虚拟内存地转换为物理内存地址，vCPU执行物理存储单返回的程序。

Hypervisor在物理硬件上抽象出一个虚拟化层，这个虚拟化层负责将物理设备（如键盘）抽象成多个虚拟设备，供多个虚拟机共享。对于键盘等输入设备，VMM会截获虚拟机对设备的访问请求，并进行相应的处理和模拟，以确保输入数据能够正确地传递给虚拟机。

1. 输入切换机制：
   • 在使用物理机键盘对虚拟机进行输入时，需要在物理机和虚拟机之间进行输入切换。这通常通过特定的按键组合（如Ctrl+Alt）或鼠标来实现。
   • 当输入对象切换到虚拟机时，所有键盘输入都会被虚拟机捕获并处理；当输入对象切换回物理机时，键盘输入则会被物理机捕获。
2. 中断处理与数据传输：
   • 当虚拟机接收到键盘输入时，会产生中断信号。VMM负责截获这些中断信号，并将其转发给虚拟机中的设备模拟器（如QEMU）。
   • 设备模拟器或驱动程序会处理这些输入数据，并将其传递给虚拟机中的应用程序或操作系统。

KVM本质是Linux内核中的虚拟化模块kvm.ko，KVM运行在内核空间中提供CPU和内存虚拟化，而IO设备虚拟化由运行在用户空间中的QEMU负责。

1. 硬件虚拟化初始化：
   • 当运行QEMU-KVM时，KVM会加载到Linux内核中，并提供了对CPU和内存虚拟化的支持。
2. 虚拟机创建与配置：
   • 用户通过QEMU提供的工具或界面来创建和配置虚拟机。这些配置信息包括虚拟机的名称、CPU类型、内存大小、磁盘大小等。
   • QEMU将这些配置信息传递给KVM，KVM利用这些信息来创建一个虚拟机实例，并为虚拟机分配必要的资源。
3. 指令翻译与执行：
   • 当客户机操作系统开始运行时，它会发出一系列的指令。这些指令首先被QEMU接收。
   • QEMU使用动态二进制翻译（DBT）技术将这些指令翻译成宿主机能够理解的指令。然后，宿主机的处理器执行这些指令，并将结果返回给虚拟机。
4. IO设备模拟与交互：
   • 虚拟机中的客户机操作系统与IO设备的交互是通过QEMU模拟器来实现的。
   • 当虚拟机中的客户机操作系统请求访问IO设备时，QEMU模拟器会将这些请求转发到宿主机的IO设备。然后，宿主机的IO设备处理这些请求，并将结果返回给虚拟机。

• 虚拟机管理工具：libvirt
• 虚拟机安装/克隆工具：virt
• 虚拟机硬盘管理：qemu-kvm
• virt-manager：KVM图形化管理工具和Vmware功能相同
• libguestfs-tools：虚拟机系统管理工具

准备工作：开启VMware虚拟化功能 

准备工作：安装远程控制软件 --->

准备工作：安装yum源

 第二步：安装上述三种工具并上传虚拟机所用镜像文件

 第三步：安装虚拟机

命令行安装方式可参考如下 -->

KVM虚拟机备份

 当需要将KVM虚拟机备份并发送给对方时，只需备份并发送虚拟机的磁盘文件+配置文件

•  配置文件：上述命令输出信息中含有配置文件信息，只需备份到新建文件即可

•  磁盘文件：在输出的XML配置文件中，查找  标签有关于磁盘文件的路径信息

 KVM虚拟机恢复

KVM挂起/恢复 

KVM开机自启 ：启动libvirtd.service会自动开启KVM虚拟机

下图中，如果北京地区的主机想要访问虚拟机是无法通过VNC实现（VNC仅支持直连访问），而在KVM虚拟化环境中，配置console登录的作用是允许用户通过跳板机访问到虚拟机。

注意：虚拟机安装时无法通过跳板机ssh连接

KVM磁盘格式

1. raw格式：raw格式是最简单和通用的磁盘格式。他静态分配磁盘空间，即便50G磁盘中文件只用20G，也会分配50G空间，因此占用空间大。该格式不支持快照
2. qcow2格式：qcow2是一种高级的磁盘格式，支持特性如动态分配空间、快照和压缩。它可以节省磁盘空间，与raw格式相反，他根据文件大小动态分配磁盘空间。该格式支持快照

 KVM添加新磁盘流程

常用命令 

注意： qcow2格式的磁盘会随着写入数据而增大，因此创建完成后文件大小只有193K

 更改虚拟机磁盘格式时需要更改虚拟机配置文件内容，具体如下：

虚拟机快照管理 

区别： 

1. 完整克隆：由于完整克隆不与父虚拟机共享虚拟磁盘，因此创建过程需要复制整个虚拟机磁盘文件。这导致创建完整克隆所需的时间较长，特别是当涉及的文件较大时，可能需要数分钟才能完成。
2. 链接克隆：链接克隆通过共享父虚拟机的快照来创建，因此大大缩短了创建时间。同时，由于只创建了与快照相关的差异部分，还节省了物理磁盘空间

KVM--完整克隆

下面步骤是将虚拟机KVM_1完整克隆成，生成的克隆虚拟机命名为kvm_2: 

上述步骤流程为克隆的思路，下面介绍一种简单方法：

KVM-链接克隆 

网络模式：桥接模式--->详情请移步

 步骤二修改内容：

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今天的文章 KVM虚拟化技术（kvm虚拟化技术分类）分享到此就结束了，感谢您的阅读。