kvm虚拟机怎么用，kvm虚拟机以哪种方式运行

***：主要探讨了KVM虚拟机相关的两个问题，一是KVM虚拟机的使用方法，二是其运行方式。KVM（Kernel - based Virtual Machine）是基于内核的虚拟机，使用时涉及到虚拟机的创建、配置、镜像管理等多方面操作。其运行方式包括全虚拟化和半虚拟化等，不同的运行方式在性能、兼容性等方面存在差异，全虚拟化对硬件支持要求高但兼容性好，半虚拟化则在性能优化上有独特之处。

本文目录导读：

1. KVM虚拟机概述
2. KVM虚拟机的运行方式
3. KVM虚拟机的使用

《深入探究KVM虚拟机的运行方式及其使用》

KVM虚拟机概述

KVM（Kernel - based Virtual Machine）是一种基于Linux内核的开源虚拟机技术，它利用Linux内核的功能，如内存管理、进程调度等，来实现虚拟机的创建和运行，KVM在现代数据中心和云计算环境中得到了广泛的应用，因为它提供了高效的虚拟化解决方案。

KVM虚拟机的运行方式

（一）基于内核的虚拟化

1、核心原理

- KVM将自身作为一个内核模块集成到Linux内核中，在这种运行方式下，虚拟机的管理和执行是在内核空间进行的，当创建一个虚拟机时，KVM会利用内核的资源分配机制为虚拟机分配CPU时间片、内存等资源。

- 它通过对CPU硬件虚拟化技术（如Intel VT - x或AMD - V）的支持，使得虚拟机可以直接在物理CPU上运行指令，这种方式减少了虚拟化带来的性能损耗，因为指令不需要经过复杂的模拟层。

2、资源管理

- 在内存管理方面，KVM依赖于Linux内核的内存管理子系统，当虚拟机启动时，KVM会请求内核为虚拟机分配所需的内存页，内核会根据当前系统的内存使用情况，采用合适的算法（如伙伴系统等）为虚拟机分配连续或非连续的内存块。

- 对于CPU资源，KVM利用内核的进程调度器，每个虚拟机在Linux内核中被视为一个特殊的进程，内核的调度器会根据虚拟机的优先级、负载等因素，合理地分配CPU时间片给各个虚拟机，这就保证了在多虚拟机环境下，各个虚拟机能够公平地共享CPU资源。

（二）用户空间工具的协作

1、QEMU的角色

- QEMU是一个广泛用于虚拟机仿真的开源软件，在KVM虚拟机的运行中，QEMU起到了重要的辅助作用，QEMU主要负责虚拟机的设备模拟，当虚拟机中的操作系统需要访问磁盘、网络设备时，QEMU会模拟这些设备的行为。

- 它将虚拟机对设备的I/O请求转换为对宿主机物理设备或文件系统的操作，虚拟机中的磁盘读写请求，QEMU会将其映射到宿主机上的磁盘镜像文件或者真实的磁盘分区，在网络方面，QEMU可以模拟各种网络设备，如虚拟网卡，并通过宿主机的网络栈实现虚拟机与外部网络的通信。

2、Libvirt的管理功能

- Libvirt是一个用于管理虚拟机的API库和工具集，它为管理员提供了一个统一的接口来管理KVM虚拟机，通过Libvirt，管理员可以方便地创建、启动、停止和删除虚拟机。

- Libvirt抽象了不同虚拟化技术（包括KVM）的底层差异，管理员可以使用相同的Libvirt命令来管理在不同硬件平台或操作系统上运行的KVM虚拟机，它还支持对虚拟机的资源配置管理，如设置虚拟机的CPU核心数、内存大小等，Libvirt可以与其他管理工具集成，如OpenStack等云计算平台，从而实现对大规模KVM虚拟机集群的有效管理。

KVM虚拟机的使用

（一）安装与环境准备

1、宿主机要求

- 要运行KVM虚拟机，宿主机首先需要支持硬件虚拟化技术，对于Intel平台，需要开启VT - x功能；对于AMD平台，需要开启AMD - V功能，这些功能通常可以在BIOS设置中进行开启。

- 宿主机需要安装Linux操作系统，并且内核版本要支持KVM，常见的如CentOS、Ubuntu等发行版都提供了对KVM的支持，在安装好操作系统后，需要安装KVM相关的软件包，在CentOS中，可以使用yum命令安装“qemu - kvm”、“libvirt”等软件包。

2、创建磁盘镜像和网络配置

- 在创建虚拟机之前，需要为虚拟机创建磁盘镜像文件，可以使用QEMU - img工具来创建磁盘镜像，qemu - img create - f qcow2 myvm. img 10G”命令可以创建一个大小为10GB的qcow2格式的磁盘镜像文件。

- 对于网络配置，KVM支持多种网络模式，如桥接模式（Bridge Mode），在这种模式下，虚拟机可以直接连接到宿主机所在的网络，就像一台独立的物理机一样；还有NAT模式（Network Address Translation Mode），虚拟机通过宿主机的NAT功能与外部网络通信，这种模式适合于在内部网络中进行测试等场景。

（二）创建和管理虚拟机

1、使用命令行工具创建虚拟机

- 可以使用virt - install命令来创建虚拟机。“virt - install --name myvm --ram 1024 --vcpus 1 --disk path = myvm. img, format = qcow2 --network bridge = br0 --cdrom /dev/cdrom”命令可以创建一个名为myvm，内存为1GB、1个CPU核心、使用之前创建的磁盘镜像文件、连接到名为br0的桥接网络并且从光盘镜像（/dev/cdrom）安装操作系统的虚拟机。

- 对于已经创建的虚拟机，可以使用virsh命令进行管理。“virsh start myvm”可以启动名为myvm的虚拟机，“virsh shutdown myvm”可以正常关闭虚拟机，“virsh destroy myvm”可以强制关闭虚拟机（通常在虚拟机无法正常关闭时使用）。

2、使用图形化工具管理虚拟机

- 在一些Linux发行版中，还提供了图形化的虚拟机管理工具，如virt - manager，通过virt - manager，用户可以直观地看到虚拟机的状态，如正在运行、已停止等，可以方便地进行虚拟机的创建、配置和管理操作，在virt - manager中，可以通过简单的界面操作来调整虚拟机的内存大小、添加或删除虚拟硬件设备等。

（三）虚拟机性能优化

1、CPU优化

- 可以根据虚拟机的负载情况合理分配CPU核心数，如果虚拟机运行的是计算密集型任务，可以适当增加CPU核心数，可以调整CPU的调度策略，对于实时性要求较高的虚拟机，可以将其CPU调度策略设置为实时调度（需要注意对其他虚拟机的影响）。

- 利用CPU的特性，如超线程技术，在支持超线程的CPU上，可以在虚拟机配置中启用超线程，以提高虚拟机的CPU性能，但需要注意超线程可能带来的资源竞争问题。

2、内存优化

- 采用合适的内存分配算法和技术，对于内存使用率较高的虚拟机，可以使用大页内存（Huge Pages）技术，大页内存可以减少内存管理的开销，提高内存访问速度。

- 合理设置虚拟机的内存限制和预留，避免过度分配内存导致宿主机内存资源耗尽，同时也要保证虚拟机有足够的内存来运行其应用程序，可以根据虚拟机的历史内存使用数据来进行合理的设置。

3、磁盘和网络优化

- 在磁盘方面，可以使用高速的存储设备或者存储技术，将虚拟机的磁盘镜像存储在固态硬盘（SSD）上可以提高磁盘I/O速度，可以对磁盘镜像文件进行优化，如使用qcow2格式的磁盘镜像，它支持稀疏文件、快照等功能，可以提高磁盘空间利用率和管理效率。

- 对于网络优化，可以调整网络带宽限制和优先级，如果虚拟机运行的是对网络带宽要求较高的应用，如视频流服务，可以适当增加其网络带宽限制，可以通过设置网络QoS（Quality of Service）来保证不同虚拟机之间网络服务的质量。

KVM虚拟机以基于内核的虚拟化为主，通过与用户空间工具的协作来实现高效的运行和管理，在使用KVM虚拟机时，需要从安装环境准备、创建管理虚拟机到性能优化等多方面进行考虑，以充分发挥KVM虚拟机的优势。