Virtualizace se týká vytvoření simulovaného výpočetního zdroje, který napodobuje chování odpovídajícího skutečného nebo fyzického zdroje. Mnoho typů zdrojů lze virtualizovat, od softwaru přes jednotlivá hardwarová zařízení až po kompletní hardwarové platformy. Tento příspěvek se zaměřuje na virtuální počítače, které zahrnují zařízení jako CPU, paměť, síťová karta, disk, grafický adaptér a operační systém. Softwaru, který vytváří a provozuje virtuální počítače, se říká hypervisor. Níže budeme diskutovat o funkcích pojmenovaného hypervisoru KVM .
Výhody virtualizace
V minulosti byl homogenní modus operandi v datových centrech, vývojových domech a doma. Prakticky by na všech počítačích běželo stejné vydání jednoho operačního systému, ať už jde o Linux, Windows nebo FreeBSD. Časy se změnily.
Dnes bychom očekávali společné umístění různých operačních systémů, jako jsou Linux a Windows, a dokonce i různé verze operačního systému (např. Windows XP a 10) ve stejném počítačovém prostředí. Bez virtuálních počítačů musí být nasazeno a udržováno více fyzických počítačů, aby bylo možné spouštět aplikace na více operačních platformách. Virtualizace napájí běh více virtuálních počítačů, každý potenciálně s jiným OS, na jednom fyzickém počítači.
Mezi výhody virtuálních počítačů oproti fyzickým patří:
- Efektivnější využití počítačových zdrojů.
Cena hardwaru stále klesá, zatímco jeho výpočetní výkon stále stoupá. V této realitě je dnes mnoho velkých výkonných strojů nedostatečně využíváno, měřeno nečinnými cykly CPU, nevyužitou pamětí atd. Konsolidace virtuálních počítačů na méně fyzických strojů má za následek méně fyzických prostředků a tím i lepší účinnost.
- Vylepšené I.T. reakce a produktivita.
Zajištění nového fyzického hardwaru s sebou nese dlouhou dobu čekání na akvizici, po níž následuje dlouhá doba instalace a nasazení po jeho příchodu. Naproti tomu zřizování virtuálních strojů může být automatizováno a zpřístupněno během několika minut, nikoli dnů nebo dokonce týdnů, které někdy trvá pořízení tradičního stroje.
- Úspora nákladů.
Velká datová centra ušetří peníze díky nižším provozním nákladům. Úspora přichází ve formě snížených účtů za energii v důsledku nižších požadavků na chlazení a energii.
Představujeme KVM
Virtuální stroj na bázi jádra, nebo KVM zkrátka je to bezplatné a open-source řešení hypervisoru. Soutěží ve vyspělém odvětví s alternativami s otevřeným zdrojovým kódem, jako je např Xen , VirtualBox , stejně jako proprietární produkty jako VMware vSphere , Server Citrix Xen , Microsoft Hyper-V .
Před rokem 2005 byla v té době řešení hypervisoru, jako Xen a VirtualBox, založená na softwaru. Architektura x86 jednoduše neměla ustanovení pro podporu virtualizace. V roce 2005 zavedení rozšíření sady instrukcí Intel VT a AMD-V trvale změnilo prostředí virtualizace. KVM vydal svou první verzi v roce 2006 a byl jedním z prvních hypervisorů, kteří využili výhody nového hardwarového ustanovení k optimalizaci výkonu virtualizace.
KVM můžete nainstalovat na jakýkoli 32bitový nebo 64bitový počítač x86, „hostitelský počítač“ v hypervisory lingo, který podporuje rozšíření Intel VT nebo AMD-V. Moderní hypervizory dnes obvykle podporují hybridní virtualizaci: u starších čipových sad pouze hardwarová podpora, pokud je to možné, a převzetí služeb při selhání pouze pro software.
KVM je kategorizován jako hypervizor typu 2, což znamená, že běží v hostitelském operačním systému. Jak naznačuje jeho název, KVM je založeno na jádře, a přesněji řečeno, je to jádro Linuxu. Není tedy divu, že KVM podporuje jako hostitelský operační systém pouze Linux. (KVM byl následně přenesen do FreeBSD.) Pokud chcete open-source multiplatformní hypervisor typu 2, je VirtualBox dobrým kandidátem. VirtualBox může běžet nativně na Windows, Linux, Mac OS X a Solaris.
Xen je naopak hypervisor typu 1, známý také jako hypervizor s holým kovem, který běží přímo jako firmware na hostitelském počítači. Výhodou typu 1 oproti typu 2 je účinnost získaná díky hypervisoru, který běží přímo na základním hardwaru. Nevýhodou je, že hypervizor typu 1 nemusí podporovat tak širokou škálu hostitelských zařízení jako hostitelský operační systém hypervisoru typu 2.
Přestože se hypervizory mohou lišit v tom, zda vyžadují hostitelský OS a jaké, jsou si velmi podobné, pokud jde o to, které hostované operační systémy podporují, tj. OS, který může běžet virtuální počítač. KVM podporuje virtualizaci následujících hostujících operačních systémů:
- Distribuce Linuxu včetně Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD jako OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- Okna
KVM je schopen spouštět nemodifikované obrazy hostujícího OS. Tato funkce je známá jako plná virtualizace, na rozdíl od para-virtualizace, kde je hostovaný OS upraven pro speciální zpracování operací, které je podstatně obtížnější spustit na virtuálním počítači než na hostitelském počítači.
Jak KVM funguje
KVM se skládá ze 2 technologických komponent: jádra a uživatelského prostoru. Komponenta jádra se skládá ze 2 zavádějících modulů jádra: kvm.ko a kvm-intel.ko nebo kvm-amd.ko. Modul kvm.ko poskytuje virtualizační zpracování nezávislé na základní architektuře. Moduly kvm-intel.ko a kvm-amd.ko odpovídají modulům specifickým pro procesory Intel a AMD. Tyto moduly byly sloučeny do jádra Linuxu od verze jádra 2.6.20.
Úzká integrace KVM s linuxovým jádrem má své výhody. KVM je schopen delegovat Linux na práci systému grunt, zatímco se zaměřuje na zpracování nových virtualizačních pokynů vystavených hardwarem. KVM také těží z toho, že dědí z jakéhokoli pokračujícího zlepšování systému od upstream ve větší linuxové komunitě.
Důležité je, že jádrové moduly jsou, neemulují hardware virtuálního stroje, na kterém běží hostující OS. Ta práce patří do uživatelského prostoru. KVM používá QEMU , která běží v uživatelském prostoru, k vytváření virtuálních počítačů, které interagují s hostujícími operačními systémy. Každý virtuální stroj je prostě běžný proces Linuxu. Jednou velkou výhodou je, že můžete ke sledování a správě virtuálních počítačů používat známé linuxové příkazy jako 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 nástrojem virtualizace na úrovni strojů v mnoha distribucích Linuxu.