ຫຼັກການປະຕິບັດການທົ່ວໄປຂອງ QEMU-KVM

ຄວາມເຂົ້າໃຈໃນປັດຈຸບັນຂອງຂ້ອຍ:

1) KVM

KVM (Kernel-based Virtual Machine) ເປັນ hypervisor (VMM – Virtual Machine Manager) ແລ່ນເປັນໂມດູນໃນ Linux OS. ຕ້ອງໃຊ້ hypervisor ເພື່ອແລ່ນບາງຊອບແວໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ບໍ່ມີຢູ່ (virtual) ແລະໃນເວລາດຽວກັນເຊື່ອງຮາດແວທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ແທ້ຈິງທີ່ຊອບແວນີ້ເຮັດວຽກຈາກຊອບແວນີ້. hypervisor ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ "spacer" ລະຫວ່າງຮາດແວທາງດ້ານຮ່າງກາຍ (ເຈົ້າພາບ) ແລະ virtual OS (ແຂກ).

ເນື່ອງຈາກ KVM ເປັນໂມດູນມາດຕະຖານຂອງ Linux kernel, ມັນໄດ້ຮັບທຸກສິ່ງທີ່ຕ້ອງການຈາກ kernel (ການຈັດການຫນ່ວຍຄວາມຈໍາ, ຕາຕະລາງ, ແລະອື່ນໆ). ແລະຕາມຄວາມເຫມາະສົມ, ໃນທີ່ສຸດ, ຜົນປະໂຫຍດທັງຫມົດເຫຼົ່ານີ້ໄປຫາແຂກ (ນັບຕັ້ງແຕ່ແຂກເຮັດວຽກຢູ່ໃນ hypervisor ທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນ / ໃນ Linux OS kernel).

KVM ແມ່ນໄວຫຼາຍ, ແຕ່ດ້ວຍຕົວມັນເອງມັນບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະດໍາເນີນການ OS virtual, ເພາະວ່າ ... ອັນນີ້ຕ້ອງການ I/O emulation. ສໍາລັບ I/O (CPU, disks, network, video, PCI, USB, serial ports, etc.) KVM ໃຊ້ QEMU.

2) QEMU

QEMU (Quick Emulator) ເປັນ emulator ສໍາລັບອຸປະກອນຕ່າງໆທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານສາມາດດໍາເນີນການລະບົບປະຕິບັດການທີ່ອອກແບບມາສໍາລັບສະຖາປັດຕະຍະກໍາຫນຶ່ງຢູ່ໃນເຄື່ອງອື່ນ (ຕົວຢ່າງ: ARM -> x86). ນອກເຫນືອໄປຈາກໂປເຊດເຊີ, QEMU emulates ອຸປະກອນ peripheral ຕ່າງໆ: ບັດເຄືອຂ່າຍ, HDD, ບັດວີດີໂອ, PCI, USB, ແລະອື່ນໆ.

ມັນເຮັດວຽກແບບນີ້:

ຄໍາແນະນໍາ/ລະຫັດຖານສອງ (ຕົວຢ່າງ: ARM) ຖືກປ່ຽນເປັນລະຫັດເອກະລາດເວທີລະດັບປານກາງໂດຍໃຊ້ຕົວແປງສັນຍານ TCG (Tiny Code Generator) ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ ລະຫັດຖານສອງທີ່ເປັນເອກະລາດຂອງເວທີນີ້ຈະຖືກປ່ຽນເປັນຄໍາແນະນໍາ/ລະຫັດເປົ້າໝາຍ (ຕົວຢ່າງ: x86).

ARM –> intermediate_code –> x86

ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ທ່ານສາມາດເອີ້ນໃຊ້ເຄື່ອງ virtual ໃນ QEMU ໃນໂຮດໃດກໍ່ຕາມ, ເຖິງແມ່ນວ່າມີໂປເຊດເຊີຮຸ່ນເກົ່າທີ່ບໍ່ສະຫນັບສະຫນູນ Intel VT-x (Intel Virtualization Technology) / AMD SVM (AMD Secure Virtual Machine). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນກໍລະນີນີ້, ມັນຈະເຮັດວຽກຊ້າຫຼາຍ, ເນື່ອງຈາກຄວາມຈິງທີ່ວ່າລະຫັດສອງປະຕິບັດຕ້ອງໄດ້ຮັບການລວບລວມຄືນໃຫມ່ສອງຄັ້ງ, ໂດຍໃຊ້ TCG (TCG ແມ່ນການລວບລວມພຽງແຕ່ໃນເວລາ).

ເຫຼົ່ານັ້ນ. QEMU ຕົວຂອງມັນເອງມີຄວາມເຢັນຫຼາຍ, ແຕ່ມັນເຮັດວຽກຊ້າຫຼາຍ.

3) ແຫວນປ້ອງກັນ

ລະຫັດໂປລແກລມ Binary ກ່ຽວກັບໂປເຊດເຊີເຮັດວຽກສໍາລັບເຫດຜົນ, ແຕ່ຕັ້ງຢູ່ໃນລະດັບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ວົງແຫວນ / ວົງປ້ອງກັນ) ທີ່ມີລະດັບການເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຈາກສິດທິພິເສດທີ່ສຸດ (Ring 0), ຈົນເຖິງຈໍາກັດທີ່ສຸດ, ຄວບຄຸມແລະ "ກັບຫມາກແຫ້ງເປືອກແຂງ. ” (ແຫວນ 3).

ລະບົບປະຕິບັດການ (OS kernel) ເຮັດວຽກຢູ່ໃນ Ring 0 (ໂຫມດ kernel) ແລະສາມາດເຮັດສິ່ງໃດກໍ່ຕາມທີ່ມັນຕ້ອງການດ້ວຍຂໍ້ມູນແລະອຸປະກອນຕ່າງໆ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງຜູ້ໃຊ້ດໍາເນີນການຢູ່ໃນລະດັບ Ring 3 (ຮູບແບບຜູ້ໃຊ້) ແລະບໍ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດໃຫ້ເຮັດສິ່ງໃດກໍ່ຕາມທີ່ເຂົາເຈົ້າຕ້ອງການ, ແຕ່ແທນທີ່ຈະຕ້ອງຮ້ອງຂໍການເຂົ້າເຖິງແຕ່ລະຄັ້ງເພື່ອປະຕິບັດການສະເພາະໃດຫນຶ່ງ (ດັ່ງນັ້ນ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງຜູ້ໃຊ້ພຽງແຕ່ເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນຂອງຕົນເອງແລະບໍ່ສາມາດ "ໄດ້ຮັບ. ເຂົ້າໄປໃນ” sandbox ຂອງຄົນອື່ນ). ວົງແຫວນ 1 ແລະ 2 ມີຈຸດປະສົງສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໂດຍຜູ້ຂັບຂີ່.

ກ່ອນທີ່ຈະປະດິດ Intel VT-x / AMD SVM, hypervisors ແລ່ນເທິງ Ring 0, ແລະບຸກຄົນທົ່ວໄປແລ່ນຢູ່ໃນ Ring 1. ເນື່ອງຈາກ Ring 1 ບໍ່ມີສິດທິພຽງພໍສໍາລັບການເຮັດວຽກປົກກະຕິຂອງ OS, ດ້ວຍແຕ່ລະການໂທສິດທິພິເສດຈາກລະບົບແຂກ, hypervisor ຕ້ອງໄດ້ດັດແປງການໂທນີ້ໃນທັນທີແລະປະຕິບັດມັນຢູ່ໃນ Ring 0 (ຄືກັນກັບ QEMU ເຮັດ). ເຫຼົ່ານັ້ນ. ແຂກສອງ ບໍ່ແມ່ນ ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍກົງກ່ຽວກັບໂປເຊດເຊີ, ແລະແຕ່ລະຄັ້ງໄດ້ຜ່ານການດັດແປງລະດັບປານກາງຫຼາຍຄັ້ງ.

overhead ແມ່ນສໍາຄັນແລະນີ້ແມ່ນບັນຫາໃຫຍ່, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຜູ້ຜະລິດໂປເຊດເຊີ, ເປັນເອກະລາດຂອງກັນແລະກັນ, ໄດ້ປ່ອຍຊຸດຄໍາແນະນໍາເພີ່ມເຕີມ (Intel VT-x / AMD SVM) ທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ປະຕິບັດລະຫັດ OS ຂອງແຂກ. ໂດຍກົງ ໃນໂປເຊດເຊີເຈົ້າພາບ (ຂ້າມຂັ້ນຕອນລະດັບປານກາງທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ເຊັ່ນດຽວກັບກໍລະນີກ່ອນ).

ດ້ວຍການມາເຖິງຂອງ Intel VT-x / AMD SVM, ລະດັບ Ring ໃຫມ່ພິເສດ -1 (ລົບຫນຶ່ງ) ໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນ. ແລະໃນປັດຈຸບັນ hypervisor ແລ່ນໃສ່ມັນ, ແລະແຂກແລ່ນຢູ່ເທິງ Ring 0 ແລະໄດ້ຮັບສິດທິພິເສດໃນການເຂົ້າເຖິງ CPU.

ເຫຼົ່ານັ້ນ. ໃນທີ່ສຸດ:

• ເຈົ້າພາບແລ່ນຢູ່ໃນວົງແຫວນ 0
• ແຂກເຮັດວຽກຢູ່ໃນວົງແຫວນ 0
• hypervisor ແລ່ນຢູ່ໃນວົງແຫວນ -1

4) QEMU-KVM

KVM ໃຫ້ແຂກເຂົ້າເຖິງ Ring 0 ແລະໃຊ້ QEMU ເພື່ອຈໍາລອງ I/O (ໂປເຊດເຊີ, ແຜ່ນ, ເຄືອຂ່າຍ, ວິດີໂອ, PCI, USB, ຜອດ serial, ແລະອື່ນໆທີ່ແຂກ "ເບິ່ງ" ແລະເຮັດວຽກກັບ).

ດັ່ງນັ້ນ QEMU-KVM (ຫຼື KVM-QEMU):)

CREDITS
ຮູບພາບເພື່ອດຶງດູດຄວາມສົນໃຈ
ຮູບພາບຂອງວົງປ້ອງກັນ

PS ຂໍ້ຄວາມຂອງບົດຄວາມນີ້ໄດ້ຖືກຈັດພີມມາໃນເບື້ອງຕົ້ນໃນຊ່ອງທາງ Telegram @RU_Voip ເປັນຄໍາຕອບຕໍ່ຄໍາຖາມຈາກຫນຶ່ງໃນຜູ້ເຂົ້າຮ່ວມຊ່ອງທາງ.

ຂຽນໃນຄໍາເຫັນທີ່ຂ້ອຍບໍ່ເຂົ້າໃຈຫົວຂໍ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງຫຼືຖ້າມີສິ່ງໃດທີ່ຈະເພີ່ມ.

!

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com