Mis on KVM?tuum

Virtualisatsioon viitab simuleeritud arvutiressursi loomisele, mis jäljendab vastava reaalse või füüsilise ressursi käitumist. Mitut tüüpi ressursse saab virtualiseerida, alates tarkvarast kuni üksikute riistvaraseadmeteni ja lõpetades riistvara platvormidega. See postitus keskendub virtuaalsetele masinatele, mis sisaldavad selliseid seadmeid nagu protsessor, mälu, võrgukaart, ketas, graafikaadapter ja operatsioonisüsteem. Tarkvara, mis loob ja käitab virtuaalmasinaid, nimetatakse hüpervisoriks. Allpool käsitleme hüpervisori KVM-i omadusi.

Virtualiseerimise eelised

Varem oli homogeenne käitumine andmekeskustes, arendusmajades ja kodus. Praktiliselt töötaksid kõik masinad ühe operatsioonisüsteemi sama väljalaskega, olgu see siis Linux, Windows või FreeBSD. Ajad on muutunud.

Täna ootaksime erinevaid operatsioonisüsteeme nagu Linux ja Windows ning isegi erinevaid OS-i versioone (nt.g., Windows XP ja 10), et asuda samas arvutikeskkonnas koos. Ilma virtuaalsete masinateta peab rakenduste käitamiseks mitmel operatsiooniplatvormil olema paigutatud ja hooldatud mitu füüsilist masinat. Virtualiseerimine võimaldab mitmel virtuaalsel masinal, millel on potentsiaalselt erinev operatsioonisüsteem, töötada ühes füüsilises masinas.

Virtuaalmasinate eelised füüsiliste masinate ees on järgmised:

1. Arvutiressursside tõhusam kasutamine.
   Riistvara hind langeb pidevalt, samal ajal kui nende töötlemisvõimsus kasvab. Selles reaalsuses kipuvad paljud suured võimsad masinad tänapäeval olema alakasutatud, mõõdetuna tühikäigu protsessori tsüklite, kasutamata mälu jne abil. Virtuaalmasinate liitmine vähemate füüsiliste masinatega toob kaasa vähem füüsilisi ressursse ja seega parema efektiivsuse.

2. Täiustatud I.T. reageerimisvõime ja tootlikkus.
   Uue füüsilise riistvara hankimine tähendab pikka ooteaega omandamise järel, millele järgneb pikk paigaldamise ja juurutamise periood pärast selle saabumist. Seevastu virtuaalsete masinate varundamist saab automatiseerida ja teha kättesaadavaks minutite, mitte päevade või isegi nädalate kaupa, mis tavapärasel masinate omandamisel mõnikord kuluvad.

3. Kulude kokkuhoid.
   Suured andmekeskused säästavad madalamate tegevuskulude tõttu raha. Kokkuhoid tuleb väiksemate jahutus- ja võimsusenõuete tõttu väiksemate energiakulude näol.

Tutvustame KVM-i

Tuumapõhine virtuaalne masin ehk lühidalt KVM on tasuta ja avatud lähtekoodiga hüpervisori lahendus. See konkureerib küpses tööstuses avatud lähtekoodiga alternatiividega, nagu Xen, VirtualBox, ja patenteeritud toodetega nagu VMware vSphere, Citrix XenServer, Microsoft Hyper-V.

Enne 2005. aastat olid tollased hüpervisiooni lahendused, nagu Xen ja VirtualBox, kõik tarkvarapõhised. X86 arhitektuuris lihtsalt ei olnud sätteid virtualiseerimise toetamiseks.  2005. aastal muutis käskude laiendite Intel VT ja AMD-V kasutuselevõtt püsivalt virtualiseerimise maastikku. KVM avaldas oma esimese versiooni 2006. aastal ja oli üks esimesi hüpervisoreid, kes virtualiseerimise jõudluse optimeerimiseks kasutas uut riistvarasätet ära.

KVM-i saate installida igasse 32- või 64-bitisse x86 arvutisse, hüpervisoorse lingo 'hostmasinasse, mis toetab Inteli VT või AMD-V laiendust. Tänapäeval toetavad tänapäevased hüpervisorid tavaliselt hübriidset virtualiseerimist: võimaluse korral riistvara abil ja ainult vanematele kiibistikele tarkvaratarkvara.

KVM on liigitatud 2. tüüpi hüpervisoriks, see tähendab, et see töötab hostisüsteemis. Nagu nimigi ütleb, on KVM kernelipõhine ja täpsemalt öeldes on see Linuxi kernel. Seega pole üllatav, et KVM toetab oma host-OS-na ainult Linuxi. (KVM porditi seejärel FreeBSD-sse.) Kui soovite avatud lähtekoodiga mitme platvormi tüüpi 2 hüpervisorit, on VirtualBox hea kandidaat. VirtualBox saab loomulikult töötada Windowsis, Linuxis, Mac OS X-is ja Solarises.

Xen on seevastu 1. tüüpi hüpervisor, tuntud ka kui palja metalli hüpervisor, mis töötab otse hostmasinas püsivara kujul. 1. tüübi eelis 2. tüübi ees on efektiivsus, mis saavutatakse tänu hüpervisori töötamisele otse aluseks oleval riistvaral. Puuduseks on see, et 1. tüüpi hüpervisor ei pruugi toetada nii suurt hulka hosti seadmeid kui 2. tüüpi hüpervisori hosti operatsioonisüsteem.

Kuigi hüpervisorid võivad erineda selle poolest, kas nad vajavad host-OS-i ja milliseid, on nad väga sarnased nende toetatavate külalis-OS-ide, st virtuaalse masina käivitatava OS-i suhtes. KVM toetab järgmiste külalise OS-ide virtualiseerimist:

• Linuxi distributsioonid, sealhulgas Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
• BSD, näiteks OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
• Solaris
• Windows

KVM suudab käitada muutmata külalise OS-i pilte. See funktsioon on tuntud kui täielik virtualiseerimine, erinevalt para-virtualiseerimisest, kus külalise operatsioonisüsteemi muudetakse operatsioonide spetsiaalseks käitlemiseks, mida on virtuaalmasinas oluliselt raskem käivitada kui hostimasinas.

Kuidas KVM töötab

KVM koosneb kahest tehnoloogia komponendist: tuum ja kasutajaruum. Tuuma komponent koosneb kahest laaditavast tuuma moodulist: kvm.ko ja kas kvm-intel.ko või kvm-amd.ko. Kvm.ko moodul pakub põhiarhitektuurist sõltumatut virtualiseerimise töötlemist. Kvm-intel.ko ja kvm-amd.ko moodulid vastavad Inteli ja AMD protsessori spetsiifilistele moodulitele. Need moodulid liideti alates kerneli versioonist 2 Linuxi kernelisse.6.20.

KVM-i tihedal integreerimisel Linuxi tuumaga on oma eelised. KVM on võimeline delegeerima Linuxile süsteemi ränka tööd tegema, samas kui see keskendub riistvaraga eksponeeritud uute virtualiseerimisjuhiste käsitlemisele. Samuti on KVM-l kasu, kui pärandatakse kogu Linuxi kogukonna ülesvoolu jätkuvatest süsteemiparandustest.

Tähtis on see, et kerneli moodulid on, kuid need ei jäljenda virtuaalse masina riistvara, millel külaline OS töötab. See töö kuulub kasutajaruumi. KVM kasutab kasutajaruumis töötavat QEMU-d külaliste operatsioonisüsteemidega suhtlevate virtuaalsete masinate ehitamiseks.  Iga virtuaalne masin on lihtsalt tavaline Linuxi protsess. Üks suur eelis on see, et virtuaalsete masinate jälgimiseks ja haldamiseks saate kasutada tuttavaid Linuxi käske nagu top and kill.

Kokkuvõte ja järeldus

KVM on suurepärane avatud lähtekoodiga lahendus täielikuks virtualiseerimiseks Linuxi hostiplatvormil. Pärast enam kui 10-aastast aktiivset arendust on KVM-ist saanud de facto tavaline masinatasemel virtualiseerimise tööriist paljudes Linuxi distributsioonides.