Phenquestions
Virtualizace odkazuje na vytvoření simulovaného výpočetního zdroje, který napodobuje chování odpovídajícího skutečného nebo fyzického zdroje. Lze virtualizovat mnoho typů zdrojů, od softwaru přes jednotlivá hardwarová zařízení až po kompletní hardwarové platformy. Tento příspěvek se zaměřuje na virtuální stroje, které zahrnují zařízení jako CPU, paměť, síťová karta, disk, grafický adaptér a operační systém. Software, který vytváří a provozuje virtuální stroje, se nazývá hypervisor. Níže probereme funkce hypervisoru s názvem KVM.
Výhody virtualizace
V minulosti byla homogenita modus operandi v datových centrech, vývojových domech a doma. Prakticky by všechny stroje používaly stejné vydání jediného operačního systému, ať už by to byl Linux, Windows nebo FreeBSD. Časy se změnily.
Dnes bychom očekávali různé operační systémy, jako jsou Linux a Windows, a dokonce i různé verze operačního systému (např.G., Windows XP a 10) ke společnému vyhledání ve stejném počítačovém prostředí. Bez virtuálních strojů musí být nasazeno a udržováno více fyzických strojů, aby bylo možné spouštět aplikace na více operačních platformách. Virtualizace zajišťuje provoz více virtuálních strojů, každý potenciálně s jiným operačním systémem, na jednom fyzickém stroji.
Mezi výhody virtuálních strojů oproti fyzickým patří:
- Efektivnější využití počítačových zdrojů.
Cena hardwaru stále klesá, zatímco jejich výpočetní výkon stále stoupá. V této realitě má dnes mnoho velkých výkonných strojů tendenci být nedostatečně využívány, měřeno nečinnými cykly CPU, nevyužitou pamětí atd. Konsolidace virtuálních strojů na méně fyzických strojů má za následek méně fyzických zdrojů a tedy lepší efektivitu.
- Vylepšené I.T. citlivost a produktivita.
Zřízení nového fyzického hardwaru znamená dlouhou dobu čekání na akvizici, po které následuje dlouhé období instalace a nasazení po jeho příjezdu. Naproti tomu zřizování virtuálních strojů lze automatizovat a zpřístupnit v řádu minut, nikoli dnů či dokonce týdnů, které tradiční akvizice strojů někdy trvá.
- Úspora nákladů.
Velká datová centra ušetří peníze díky nižším provozním nákladům. Úspora přichází v podobě snížených účtů za energii v důsledku nižších požadavků na chlazení a výkon.
Představujeme KVM
Virtuální stroj založený na jádře, zkráceně KVM, je bezplatné a otevřené řešení hypervisoru. Konkuruje ve vyspělém odvětví s alternativami open-source, jako je Xen, VirtualBox, a také s proprietárními produkty, jako jsou VMware vSphere, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V.
Před rokem 2005 byla hypervisorová řešení v té době, jako Xen a VirtualBox, veškerá softwarová. Architektura x86 prostě neměla opatření pro podporu virtualizace. V roce 2005 zavedení rozšíření instrukční sady Intel VT a AMD-V trvale změnilo prostředí virtualizace. Společnost KVM vydala svou první verzi v roce 2006 a byl jedním z prvních hypervizorů, kteří využili výhody nového hardwarového zabezpečení k optimalizaci výkonu virtualizace.
KVM můžete nainstalovat na jakýkoli 32bitový nebo 64bitový počítač s procesorem x86, dále jen „hostitelský počítač“ v hypervisory lingo, který podporuje rozšíření Intel VT nebo AMD-V. Dnes moderní hypervizory obvykle podporují hybridní virtualizaci: pokud je to možné, s hardwarovou podporou a pro starší čipsety pouze s podporou převzetí služeb při selhání na software.
KVM je kategorizován jako hypervisor typu 2, což znamená, že běží v hostitelském operačním systému. Jak název napovídá, KVM je založeno na jádře, a abych byl přesnější, jedná se o jádro Linuxu. Není tedy divu, že KVM jako hostitelský operační systém podporuje pouze Linux. (KVM byl následně přenesen do FreeBSD.) Pokud chcete open-source hypervisor typu 2 s více platformami, VirtualBox je dobrým kandidátem. VirtualBox může běžet nativně v systémech Windows, Linux, Mac OS X a Solaris.
Xen je naproti tomu hypervisor typu 1, známý také jako holý kovový hypervisor, který běží přímo jako firmware na hostitelském počítači. Výhodou typu 1 oproti typu 2 je účinnost získaná díky hypervisoru běžícímu přímo na základním hardwaru. Nevýhodou je, že hypervizor typu 1 nemusí podporovat tak širokou škálu hostitelských zařízení jako hostitelský operační systém hypervizoru typu 2.
Zatímco hypervisory se mohou lišit v tom, zda vyžadují hostitelský OS a které, jsou si velmi podobné, pokud jde o to, které hostující OS podporují, tj. OS, který může virtuální stroj spouštět. KVM podporuje virtualizaci následujících hostujících OS:
- Linuxové distribuce včetně Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD jako OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- Okna
KVM je schopen spouštět nemodifikované obrazy hostujících OS. Tato funkce je známá jako plná virtualizace, na rozdíl od para-virtualizace, kde je hostovaný OS upraven pro speciální zpracování operací, které jsou podstatně obtížnější na virtuálním počítači než na hostitelském počítači.
Jak funguje KVM
KVM se skládá ze 2 technologických komponent: jádra a uživatelského prostoru. Součást jádra se skládá ze 2 načtitelných modulů jádra: kvm.ko a buď kvm-intel.ko nebo kvm-amd.ko. Kvm.modul ko poskytuje základní virtualizační zpracování nezávislé na architektuře. Kvm-intel.ko a kvm-amd.Moduly ko odpovídají modulům specifickým pro procesory Intel a AMD. Tyto moduly byly od jádra verze 2 sloučeny do jádra Linuxu.6.20.
Těsná integrace KVM s jádrem Linuxu má své výhody. KVM je schopen delegovat na Linux, aby vykonával práci na systému, zatímco se zaměřuje na zpracování nových virtualizačních instrukcí vystavených hardwarem. KVM také těží z dědění z jakéhokoli pokračujícího zdokonalování systému od upstream ve větší komunitě Linuxu.
Důležité, že jádrové moduly jsou, neemulují hardware virtuálního stroje, na kterém běží hostující OS. Tato úloha patří do uživatelského prostoru. KVM používá QEMU, které běží v uživatelském prostoru, k vytvoření virtuálních strojů, které interagují s hostovanými OS. Každý virtuální stroj je prostě běžný proces Linuxu. Jednou z velkých výhod je, že ke sledování a správě virtuálních strojů můžete používat známé příkazy Linuxu, například top a kill.
Shrnutí a závěr
KVM je vynikající open-source řešení pro plnou virtualizaci na hostitelské platformě Linux. Po více než 10 letech aktivního vývoje se KVM stal de facto standardním virtualizačním nástrojem na úrovni strojů v mnoha distribucích Linuxu.
