KVM Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen

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*Kernel-based Virtual Machine
 
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*https://www.linux-kvm.org/page/Main_Page
 
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*https://www.qemu.org/
 
  
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== Übersicht ==
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*Intel (VT)
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* Kernel-based Virtual Machine (KVM) ist eine Virtualisierungslösung für Linux.
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*AMD (AMD-V)  
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* Nutzt Hardwarevirtualisierung (Intel VT, AMD-V).
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*System-z-Architektur
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* Besteht aus Kernelmodulen (kvm.ko, kvm_intel.ko, kvm_amd.ko) und setzt auf QEMU für Geräteemulation auf.
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*PowerPC
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* Seit 2007 im Linux-Kernel enthalten.
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*ARM
 
  
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== Webseiten ==
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*Oktober 2006
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* https://www.linux-kvm.org/page/Main_Page
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*Kernel 2.6.20
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* https://www.qemu.org/
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*Israel
 
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*Avi Kivity
 
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*Qumranet
 
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*2008 Red Hat
 
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=Portierungen=
 
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*FreeBSD
 
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*Illumos
 
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*kvm.ko
 
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*kvm_intel.ko
 
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*kvm_amd.ko
 
  
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=Open Virtualization Alliance (OVA)=
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== Geschichte ==
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*Gegründet Mai 2011
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* Veröffentlicht: Oktober 2006 (Kernel 2.6.20)
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*Virtualisierung und cloudbasierte Lösungen
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* Entwickelt von Avi Kivity bei Qumranet in Israel.
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*um dies auf dem Markt zu etablieren
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* 2008 Übernahme von Qumranet durch Red Hat → treibt Entwicklung weiter.
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*Mitglieder
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* Portierungen existieren für FreeBSD und Illumos.
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**BMC Software
 
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**Eucalyptus Systems
 
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**HP
 
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**IBM
 
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**Intel
 
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**Red Hat  
 
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**SUSE
 
  
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=KVM=
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== Unterstützte Architekturen ==
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*keine Emulation
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* Intel (VT-x)
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*nur Infrasruktur
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* AMD (AMD-V)
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=Qemu=
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* System-z
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*virtualisierte Gastsysteme
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* PowerPC
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*Festplatten
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* ARM
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*Netzwerk
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*Sound
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== Open Virtualization Alliance (OVA) ==
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*Grafikkarten
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* Gegründet Mai 2011 zur Förderung von KVM und Cloud-Lösungen.
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=Übersicht=
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* Wichtige Mitglieder: BMC, Eucalyptus, HP, IBM, Intel, Red Hat, SUSE.
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== Architektur von KVM ==
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* KVM ist reiner Kernel-Hypervisor → keine Emulation von Hardware.
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* Für Geräteemulation wird QEMU genutzt.
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* Kombination aus KVM + QEMU ergibt vollständiges Virtualisierungssystem.
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== Übersichtsgrafik ==
 
[[Datei:kvm-101.png|500px]]
 
[[Datei:kvm-101.png|500px]]
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*Von Shmuel Csaba Otto Traian, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29448779
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''KVM Architektur: KVM übernimmt CPU/RAM Virtualisierung, QEMU emuliert Geräte.''
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== Gastsysteme ==
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* Unterstützt zahlreiche Betriebssysteme:
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** Linux (32/64 Bit)
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** Windows (32/64 Bit)
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** Haiku, AROS, ReactOS, FreeDOS, Solaris, BSD-Derivate
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== Paravirtualisierung mit VirtIO ==
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* Spezielle paravirtualisierte Treiber für:
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** Festplatten
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** Netzwerkgeräte
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* Erhöht die Performance durch optimierten Zugriff auf Host-Ressourcen.
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== Verwaltungswerkzeuge ==
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* qemu/kvm (Direkter Start)
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* virsh (CLI)
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* Virtual Machine Manager (VMM)
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* AQemu
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* UCS Virtual Machine Manager
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* Proxmox VE
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* oVirt
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* Kimchi
  
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=Gastsysteme=
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== VT Modell (CPU Privilegienstufen) ==
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*Linux (32 und 64 Bit),
 
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*Windows (32 und 64 Bit)
 
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*Haiku
 
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*AROS
 
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*ReactOS
 
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*FreeDOS
 
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*Solaris
 
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*BSD-Derivate.
 
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=Paravirtualisierungsschnittstelle Virtio=
 
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*Festplatten
 
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*Netzwerkgerätetreiber
 
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=Verwaltungswerkzeuge=
 
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*qemu/kvm
 
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*virsh
 
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*Virtual Machine Manager (VMM)
 
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*AQemu
 
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*UCS Virtual Machine Manager
 
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*Proxmox
 
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*Ovirt
 
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*Kimchi
 
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=Einordnung=
 
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=VT Modell=
 
 
{{#drawio:vt-ring}}
 
{{#drawio:vt-ring}}
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=Thread 1=
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''Zeigt die CPU-Ringe: Ring -1 (Hypervisor), Ring 0 (Kernel), Ring 3 (User). KVM nutzt Ring -1.''
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*KVM, das für Kernel-basierte Virtualisierung steht, ist ein Linux-Kernel, der in Kombination mit dem kvm-Kernelmodul den üblichen Linux-Kernel in einen Bare-Metal-Hypervisor verwandelt.
 
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*Sobald KVM im Kernel installiert ist, können wir virtuelle Maschinen darin erstellen und sie mit verschiedenen Userspace-Tools wie qemu, libvirt oder virsh steuern.
 
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*CPU-Virtualisierung: Um die CPU zu virtualisieren, nutzt KVM die Hardwarelösung, d. h. CPUs, in die Virtualisierungsanweisungen integriert sind.
 
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*Intel nennt dies VT-X und AMD nennt es AMD-V.
 
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*Die traditionelle Architektur von CPUs hatte den standardmäßigen ringbasierten Betrieb, wie unten gezeigt.
 
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*Das Betriebssystem würde die privilegierten Befehle im Ring 0 ausführen und die Benutzerraumanwendungen würden im Ring 3 ausgeführt.
 
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*Die Einführung der Virtualisierung erforderte das Vorhandensein einer neuen Schicht zwischen der Hardware und dem Betriebssystem.
 
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*Dies hätte auf zwei Arten erreicht werden können: 0/1/3-Modell, bei dem das Betriebssystem in Ring 1 verschoben und der Hypervisor in Ring 0 ausgeführt wird
 
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*0/3/3-Modell, bei dem das Betriebssystem und die Anwendungen beide im Ring3 ausgeführt werden und der Hypervisor im Ring 0 ausgeführt wird.
 
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*Beide Modelle, die das Betriebssystem von Ring 0 wegbewegen, führen zu mehreren Problemen, da das Betriebssystem so konzipiert ist, dass es immer in Ring 0 ausgeführt wird.
 
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*Die Softwarelösungen wie binäre Übersetzung und Paravirtualisierung versuchen, die Probleme aufgrund dieser Änderung des Betriebsrings anzugehen das Betriebssystem.
 
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*Die von Intel und AMD-V eingeführte Hardwarelösung löst dies, indem sie neue Betriebsmodi in der CPU einführt.
 
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*Die für die Intel-Virtualisierung aktivierte Hardware verfügt über die neuen Betriebsmodi VMX Root und VMX Non Root.
 
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*Die VMX-Root-Operation wird verwendet, um den Hypervisor auszuführen, und die VMX-Non-Root-Operation wird verwendet, um die VM selbst auszuführen
 
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*Jeder dieser CPU-Modi hat Ring 0,1,2,3.
 
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*Somit kann das Betriebssystem weiterhin in ring0 im VMX-Non-Root-Modus arbeiten und somit seine gesamte Kontrolle über die Hardware wie bei einem herkömmlichen Betriebssystem behalten.
 
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*Der Hypervisor hingegen wird im VMX-Root-Modus in Ring 0 ausgeführt.
 
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*Somit erhält sogar der Hypervisor die vollständige Kontrolle über die Hardware, indem er im ring0 vorhanden ist.
 
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*Aber zu jedem beliebigen Zeitpunkt würde entweder die andere VM oder der Hypervisor im Ring-0-Modus arbeiten.
 
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*Dies löst eine Reihe von Problemen, die in den Softwarelösungen der Virtualisierung bestehen, und macht die Virtualisierung viel schneller,
 
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*Die VM während des normalen Betriebs ohne Eingriff des Hypervisors direkt auf der Hardware arbeiten kann.
 
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*Die Steuerung verlagert sich aus der VM nur bei einer E/A, die von der im Host-Kernel laufenden Userspace-Anwendung gehandhabt wird, und bei Interrupts oder anderen Signalen, die vom Hypervisor gehandhabt werden.
 
  
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*KVM nutzt diese Hardwarefunktion, während die virtuellen Maschinen ausgeführt werden.
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== Libvirt Übersicht ==
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*Somit gibt es neben dem traditionellen Kernel-Space und User-Space einen neuen Modus, der als Gast-Betriebsmodus im Kernel bezeichnet wird.
 
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*Die VM arbeitet in diesem Gastmodus, der den VMX-Nicht-Root-Modus nutzt.
 
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*Das Gastbetriebssystem arbeitet im Ring 0 des VMX-Non-Root-Modus und die Anwendungen im Gastbetriebssystem im Ring 3 des VMX-Non-Root-Modus.
 
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*Der KVM-Kernel hingegen arbeitet im Ring 0 des VMX-Root-Modus.
 
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*Der Kernel, der als Hypervisor fungiert, wird im Kernelraum des vmx-Root-Modus ausgeführt.
 
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==Libvirt supports==
 
 
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[[Datei:kvm-104.png|500px]]
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*'''Libvirt Architektur: API für Verwaltung von KVM/QEMU und anderen Hypervisoren.'''
  
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=VM lifecycle=
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== VM Lifecycle ==
 
[[Datei:kvm-105.png|500px]]
 
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''Lebenszyklus einer virtuellen Maschine (erstellt, gestartet, gestoppt, gelöscht).''
  
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=Folien=
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== Folien ==
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*[[Datei:kvm-302.odp]]
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* [[Datei:kvm-302.odp]]
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*[[Datei:kvm-302.pdf]]
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* [[Datei:kvm-302.pdf]]
  
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=Quellen=
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== Quellen ==
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*https://de.wikipedia.org/wiki/Kernel-based_Virtual_Machine
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* https://de.wikipedia.org/wiki/Kernel-based_Virtual_Machine
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*https://de.wikipedia.org/wiki/Hypervisor
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* https://de.wikipedia.org/wiki/Hypervisor
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*https://www.computerwoche.de/a/virtualisierung-ist-kvm-das-bessere-xen,1937585
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* https://www.computerwoche.de/a/virtualisierung-ist-kvm-das-bessere-xen,1937585
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*https://mrpointy.wordpress.com/2009/05/12/is-kvm-a-type-1-or-a-type-2/
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* https://mrpointy.wordpress.com/2009/05/12/is-kvm-a-type-1-or-a-type-2/
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*http://tuxthink.blogspot.de/2011/12/kvm-introduction.html
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* http://tuxthink.blogspot.de/2011/12/kvm-introduction.html

Aktuelle Version vom 5. Mai 2025, 05:37 Uhr

KVM Grundlagen

Übersicht

  • Kernel-based Virtual Machine (KVM) ist eine Virtualisierungslösung für Linux.
  • Nutzt Hardwarevirtualisierung (Intel VT, AMD-V).
  • Besteht aus Kernelmodulen (kvm.ko, kvm_intel.ko, kvm_amd.ko) und setzt auf QEMU für Geräteemulation auf.
  • Seit 2007 im Linux-Kernel enthalten.

Webseiten

Geschichte

  • Veröffentlicht: Oktober 2006 (Kernel 2.6.20)
  • Entwickelt von Avi Kivity bei Qumranet in Israel.
  • 2008 Übernahme von Qumranet durch Red Hat → treibt Entwicklung weiter.
  • Portierungen existieren für FreeBSD und Illumos.

Unterstützte Architekturen

  • Intel (VT-x)
  • AMD (AMD-V)
  • System-z
  • PowerPC
  • ARM

Open Virtualization Alliance (OVA)

  • Gegründet Mai 2011 zur Förderung von KVM und Cloud-Lösungen.
  • Wichtige Mitglieder: BMC, Eucalyptus, HP, IBM, Intel, Red Hat, SUSE.

Architektur von KVM

  • KVM ist reiner Kernel-Hypervisor → keine Emulation von Hardware.
  • Für Geräteemulation wird QEMU genutzt.
  • Kombination aus KVM + QEMU ergibt vollständiges Virtualisierungssystem.

Übersichtsgrafik

Kvm-101.png KVM Architektur: KVM übernimmt CPU/RAM Virtualisierung, QEMU emuliert Geräte.

Gastsysteme

  • Unterstützt zahlreiche Betriebssysteme:
    • Linux (32/64 Bit)
    • Windows (32/64 Bit)
    • Haiku, AROS, ReactOS, FreeDOS, Solaris, BSD-Derivate

Paravirtualisierung mit VirtIO

  • Spezielle paravirtualisierte Treiber für:
    • Festplatten
    • Netzwerkgeräte
  • Erhöht die Performance durch optimierten Zugriff auf Host-Ressourcen.

Verwaltungswerkzeuge

  • qemu/kvm (Direkter Start)
  • virsh (CLI)
  • Virtual Machine Manager (VMM)
  • AQemu
  • UCS Virtual Machine Manager
  • Proxmox VE
  • oVirt
  • Kimchi

VT Modell (CPU Privilegienstufen)

Zeigt die CPU-Ringe: Ring -1 (Hypervisor), Ring 0 (Kernel), Ring 3 (User). KVM nutzt Ring -1.

Libvirt Übersicht

Kvm-104.png

  • Libvirt Architektur: API für Verwaltung von KVM/QEMU und anderen Hypervisoren.

VM Lifecycle

Kvm-105.png Lebenszyklus einer virtuellen Maschine (erstellt, gestartet, gestoppt, gelöscht).

Folien

Quellen

Abgerufen von „http://wiki.ixheim.de/index.php?title=KVM_Grundlagen&oldid=62442“