Општи принципи на работа на QEMU-KVM

Моето сегашно разбирање:

1) KVM

KVM (Виртуелна машина базирана на кернел) е хипервизор (VMM – менаџер на виртуелна машина) кој работи како модул на Linux OS. Потребен е хипервизор за да може да работи некој софтвер во непостоечка (виртуелна) средина и во исто време да го скрие од овој софтвер вистинскиот физички хардвер на кој работи овој софтвер. Хипервизорот делува како „разделник“ помеѓу физичкиот хардвер (домаќин) и виртуелниот оперативен систем (гостин).

Бидејќи KVM е стандарден модул на кернелот Линукс, тој ги добива сите потребни добрини од кернелот (управување со меморија, распоредувач итн.). И соодветно, на крајот, сите овие придобивки одат кај гостите (бидејќи гостите работат на хипервизор кој работи на/во кернелот на Linux OS).

KVM е многу брз, но само по себе не е доволен за водење виртуелен оперативен систем, бидејќи... Ова бара В/И емулација. За I/O (процесор, дискови, мрежа, видео, PCI, USB, сериски порти итн.) KVM користи QEMU.

2) QEMU

QEMU (Quick Emulator) е емулатор за различни уреди што ви овозможува да извршувате оперативни системи дизајнирани за една архитектура на друга (на пример, ARM -> x86). Покрај процесорот, QEMU емулира различни периферни уреди: мрежни картички, HDD, видео картички, PCI, USB итн.

Работи вака:

Инструкциите/бинарниот код (на пример, ARM) се претвораат во среден код независен од платформата користејќи го конверторот TCG (Tiny Code Generator), а потоа овој бинарен код независен од платформата се претвора во целни инструкции/код (на пример, x86).

ARM –> среден_код –> x86

Во суштина, можете да стартувате виртуелни машини на QEMU на кој било хост, дури и со постари модели на процесори кои не поддржуваат Intel VT-x (Intel Virtualization Technology) / AMD SVM (AMD Secure Virtual Machine). Меѓутоа, во овој случај, ќе работи многу бавно, поради фактот што извршниот бинарен код треба да се прекомпајлира двапати во лет, користејќи TCG (TCG е компајлер Just-in-Time).

Оние. Самиот QEMU е мега кул, но работи многу бавно.

3) Заштитни прстени

Бинарниот програмски код на процесорите работи со причина, но се наоѓа на различни нивоа (прстени / Заштитни прстени) со различни нивоа на пристап до податоци, од најпривилегираното (Прстен 0), до најограниченото, регулирано и „со затегнати навртки “ (Прстен 3).

Оперативниот систем (кернелот на ОС) работи на Ring 0 (режим на кернелот) и може да прави што сака со какви било податоци и уреди. Корисничките апликации работат на ниво Ring 3 (кориснички режим) и не им е дозволено да прават што сакаат, но наместо тоа мора да бараат пристап секој пат за да извршат одредена операција (така, корисничките апликации имаат пристап само до сопствените податоци и не можат да „добијат во „туѓиот песок). Прстенот 1 и 2 се наменети за употреба од страна на возачите.

Пред пронаоѓањето на Intel VT-x / AMD SVM, хипервизорите работеа на Ring 0, а гостите работеа на Ring 1. Бидејќи Ring 1 нема доволно права за нормално функционирање на оперативниот систем, со секој привилегиран повик од системот за гости, хипервизорот мораше да го модифицира овој повик веднаш и да го изврши на Ring 0 (слично како што тоа го прави QEMU). Оние. гостин бинарен НЕ беше извршена директно на процесорот и секој пат помина низ неколку средни модификации во лет.

Надворешните трошоци беа значителни и ова беше голем проблем, а потоа производителите на процесори, независно еден од друг, објавија проширен сет на инструкции (Intel VT-x / AMD SVM) што овозможуваше извршување на кодот за гостин OS ДИРЕКТНО на процесорот домаќин (заобиколувајќи ги сите скапи средни чекори, како што беше случај претходно).

Со доаѓањето на Intel VT-x / AMD SVM, беше создадено специјално ново ниво на прстен -1 (минус еден). И сега хипервизорот работи на него, а гостите работат на Ring 0 и добиваат привилегиран пристап до процесорот.

Оние. на крајот:

• домаќин работи на прстен 0
• гостите работат на прстенот 0
• хипервизорот работи на Ring -1

4) QEMU-KVM

KVM им ​​дава на гостите пристап до Ring 0 и користи QEMU за емулација на I/O (процесор, дискови, мрежа, видео, PCI, USB, сериски порти, итн. што гостите ги „гледаат“ и работат со нив).

Оттука QEMU-KVM (или KVM-QEMU) :)

КРЕДИТИ
Слика за привлекување внимание
Слика од Заштитни прстени

П.С. Текстот на оваа статија првично беше објавен на каналот Телеграм @RU_Voip како одговор на прашање од еден од учесниците на каналот.

Пиши во коментар каде не ја разбирам правилно темата или има нешто да додадам.

Ви благодариме!

Извор: www.habr.com