Virtualizácia sa týka vytvorenia simulovaného výpočtového zdroja, ktorý napodobňuje správanie zodpovedajúceho skutočného alebo fyzického zdroja. Mnoho typov zdrojov je možné virtualizovať, od softvéru cez jednotlivé hardvérové zariadenia až po kompletné hardvérové platformy. Tento príspevok sa zameriava na virtuálne počítače, ktoré obsahujú zariadenia ako CPU, pamäť, sieťová karta, disk, grafický adaptér a operačný systém. Softvér, ktorý vytvára a prevádzkuje virtuálne počítače, sa nazýva hypervisor. Ďalej budeme diskutovať o funkciách pomenovaného hypervisora KVM .
Výhody virtualizácie
V minulosti bol homogénny spôsob prevádzky v dátových centrách, vývojových domoch a doma. Prakticky na všetkých počítačoch by bežalo rovnaké vydanie jedného operačného systému, či už ide o Linux, Windows alebo FreeBSD. Časy sa zmenili.
Dnes by sme očakávali, že sa v rovnakom počítačovom prostredí budú spoločne nachádzať rôzne operačné systémy, ako napríklad Linux a Windows, a dokonca aj rôzne verzie operačného systému (napr. Windows XP a 10). Bez virtuálnych počítačov je potrebné nasadiť a udržiavať viacero fyzických počítačov, aby bolo možné spúšťať aplikácie na viacerých operačných platformách. Virtualizácia poháňa beh viacerých virtuálnych počítačov, každý potenciálne s iným OS, na jednom fyzickom počítači.
Medzi výhody virtuálnych počítačov oproti fyzickým patrí:
- Efektívnejšie využitie počítačových zdrojov.
Cena hardvéru stále klesá, zatiaľ čo jeho výpočtový výkon stále rastie. V tejto realite je dnes mnoho veľkých výkonných počítačov málo využívaných, meraných nečinnými cyklami CPU, nevyužitou pamäťou atď. Konsolidácia virtuálnych počítačov na menej fyzických počítačov má za následok menej fyzických zdrojov a tým aj lepšiu účinnosť.
- Vylepšené I.T. citlivosť a produktivita.
Zabezpečenie nového fyzického hardvéru znamená dlhé čakanie na akvizíciu, po ktorom nasleduje dlhá doba inštalácie a nasadenia po jeho príchode. Naproti tomu zriaďovanie virtuálnych počítačov môže byť automatizované a dostupné v priebehu niekoľkých minút, nie dní alebo dokonca týždňov, čo niekedy trvá získanie tradičných strojov.
- Úspora nákladov.
Veľké dátové centrá ušetria peniaze vďaka nižším prevádzkovým nákladom. Úspora prichádza v podobe znížených účtov za energiu v dôsledku nižších požiadaviek na chladenie a energiu.
Predstavujeme KVM
Virtuálny stroj na báze jadra, alebo KVM Stručne povedané, je to bezplatné a open-source riešenie hypervisora. Konkuruje mu vyspelý priemysel s alternatívami s otvoreným zdrojom, ako napr Xen , VirtualBox , ako aj proprietárne výrobky ako VMware vSphere , Server Citrix Xen , Microsoft Hyper-V .
Pred rokom 2005 boli všetky vtedajšie riešenia hypervisora, ako napríklad Xen a VirtualBox, založené na softvéri. Architektúra x86 jednoducho nemala opatrenia na podporu virtualizácie. V roku 2005 zavedenie rozšírení inštrukčnej sady Intel VT a AMD-V natrvalo zmenilo prostredie virtualizácie. Spoločnosť KVM vydala svoju prvú verziu v roku 2006 a bola jedným z prvých hypervisorov, ktorí využili výhody nového hardvéru na optimalizáciu výkonu virtualizácie.
KVM môžete nainštalovať na ľubovoľný 32-bitový alebo 64-bitový počítač x86, „hostiteľský počítač“ v hypervisórnom jazyku, ktorý podporuje rozšírenie Intel VT alebo AMD-V. Dnes moderné hypervisory spravidla podporujú hybridnú virtualizáciu: pokiaľ je to možné, asistuje hardvér a pri starších čipových sadách funguje iba ako záložný softvér.
KVM je kategorizovaný ako hypervízor typu 2, čo znamená, že beží v hostiteľskom operačnom systéme. Ako naznačuje jeho názov, KVM je založený na jadre a presnejšie je to jadro Linuxu. Preto nie je prekvapujúce, že KVM podporuje ako hostiteľský operačný systém iba Linux. (KVM bol následne prenesený do FreeBSD.) Ak chcete open-source multiplatformový hypervisor typu 2, VirtualBox je dobrým kandidátom. Program VirtualBox môže bežať natívne v systémoch Windows, Linux, Mac OS X a Solaris.
Xen je naopak hypervisor typu 1, známy aj ako holý kovový hypervisor, ktorý na hostiteľskom počítači beží priamo ako firmvér. Výhodou typu 1 oproti typu 2 je účinnosť získaná vďaka hypervisoru, ktorý beží priamo na základnom hardvéri. Nevýhodou je, že hypervisor typu 1 nemusí podporovať taký široký rozsah hostiteľských zariadení, ako hostiteľský operačný systém hypervisora typu 2.
Aj keď sa hypervisory môžu líšiť v tom, či vyžadujú hostiteľský operačný systém a ktoré, sú veľmi podobné v tom, ktoré hostujúce operačné systémy podporujú, tj. V operačnom systéme, ktorý môže bežať virtuálny počítač. KVM podporuje virtualizáciu nasledujúcich hosťujúcich OS:
- Distribúcie Linuxu vrátane Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD ako OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- Windows
KVM je schopný spúšťať nemodifikované obrazy hosťujúceho OS. Táto funkcia je známa ako úplná virtualizácia, na rozdiel od para-virtualizácie, kde je hosťujúci operačný systém upravený na špeciálne spracovanie operácií, ktoré je podstatne ťažšie spustiť na virtuálnom počítači ako na hostiteľskom počítači.
Ako funguje KVM
KVM pozostáva z 2 technologických komponentov: jadra a užívateľského priestoru. Jadrový komponent pozostáva z 2 načítateľných modulov jadra: kvm.ko a buď kvm-intel.ko, alebo kvm-amd.ko. Modul kvm.ko poskytuje virtualizačné spracovanie nezávislé od jadra. Moduly kvm-intel.ko a kvm-amd.ko zodpovedajú modulom procesora Intel a AMD. Tieto moduly boli zlúčené do jadra Linuxu od verzie jadra 2.6.20.
Úzka integrácia KVM s jadrom Linuxu má svoje výhody. KVM je schopný delegovať Linux na prácu so systémovým gruntom, pričom sa zameriava na spracovanie nových virtualizačných pokynov vystavených hardvérom. KVM tiež ťaží z dedenia z akéhokoľvek pokračujúceho zlepšovania systému od pôvodcu vo väčšej komunite Linuxu.
Je dôležité, aby moduly jadra neemulovali hardvér virtuálneho počítača, na ktorom beží hosťujúci operačný systém. Táto práca patrí do používateľského priestoru. Použitie KVM QEMU , ktorá beží v užívateľskom priestore, na vytváranie virtuálnych počítačov, ktoré interagujú s hosťujúcimi OS. Každý virtuálny stroj je jednoducho bežný proces Linuxu. Jednou z veľkých výhod je, že na monitorovanie a správu virtuálnych počítačov môžete používať známe príkazy Linuxu, ako napríklad top a kill.
Zhrnutie a záver
KVM je vynikajúce open-source riešenie pre úplnú virtualizáciu na hostiteľskej platforme Linux. Po viac ako 10 rokoch aktívneho vývoja sa KVM stal de facto štandardným nástrojom virtualizácie na úrovni strojov v mnohých distribúciách Linuxu.