QEMU-KVM-ന്റെ പൊതു പ്രവർത്തന തത്വങ്ങൾ

എൻ്റെ ഇപ്പോഴത്തെ ധാരണ:

1) കെ.വി.എം

ലിനക്സ് ഒഎസിൽ മൊഡ്യൂളായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ഹൈപ്പർവൈസർ (വിഎംഎം - വെർച്വൽ മെഷീൻ മാനേജർ) ആണ് കെവിഎം (കേർണൽ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വിർച്ച്വൽ മെഷീൻ). നിലവിലില്ലാത്ത (വെർച്വൽ) പരിതസ്ഥിതിയിൽ ചില സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതിനും അതേ സമയം ഈ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ പ്രവർത്തിക്കുന്ന യഥാർത്ഥ ഫിസിക്കൽ ഹാർഡ്‌വെയർ ഈ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയറിൽ നിന്ന് മറയ്‌ക്കുന്നതിനും ഒരു ഹൈപ്പർവൈസർ ആവശ്യമാണ്. ഫിസിക്കൽ ഹാർഡ്‌വെയറിനും (ഹോസ്റ്റ്) വെർച്വൽ ഒഎസിനും (അതിഥി) ഇടയിലുള്ള ഒരു "സ്‌പെയ്‌സർ" ആയി ഹൈപ്പർവൈസർ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

കെവിഎം ലിനക്സ് കേർണലിൻ്റെ ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് മൊഡ്യൂൾ ആയതിനാൽ, അതിന് ആവശ്യമായ എല്ലാ ഗുണങ്ങളും കേർണലിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്നു (മെമ്മറി മാനേജ്മെൻ്റ്, ഷെഡ്യൂളർ മുതലായവ). അതനുസരിച്ച്, അവസാനം, ഈ ആനുകൂല്യങ്ങളെല്ലാം അതിഥികൾക്ക് ലഭിക്കുന്നു (അതിഥികൾ Linux OS കേർണലിൽ/പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ഹൈപ്പർവൈസറിൽ ജോലി ചെയ്യുന്നതിനാൽ).

കെവിഎം വളരെ വേഗതയുള്ളതാണ്, എന്നാൽ ഒരു വെർച്വൽ ഒഎസ് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതിന് അത് പോരാ, കാരണം... ഇതിന് I/O എമുലേഷൻ ആവശ്യമാണ്. I/O (സിപിയു, ഡിസ്കുകൾ, നെറ്റ്‌വർക്ക്, വീഡിയോ, പിസിഐ, യുഎസ്ബി, സീരിയൽ പോർട്ടുകൾ മുതലായവ) കെവിഎം QEMU ഉപയോഗിക്കുന്നു.

2) ക്യുഇഎംയു

QEMU (ക്വിക്ക് എമുലേറ്റർ) എന്നത് വിവിധ ഉപകരണങ്ങൾക്കായുള്ള ഒരു എമുലേറ്ററാണ്, അത് ഒരു ആർക്കിടെക്ചറിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ മറ്റൊന്നിൽ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, ARM -> x86). പ്രോസസ്സറിന് പുറമേ, QEMU വിവിധ പെരിഫറൽ ഉപകരണങ്ങളെ അനുകരിക്കുന്നു: നെറ്റ്‌വർക്ക് കാർഡുകൾ, HDD, വീഡിയോ കാർഡുകൾ, PCI, USB മുതലായവ.

ഇത് ഇതുപോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു:

നിർദ്ദേശങ്ങൾ/ബൈനറി കോഡ് (ഉദാഹരണത്തിന്, ARM) TCG (ടൈനി കോഡ് ജനറേറ്റർ) കൺവെർട്ടർ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോം-ഇൻഡിപെൻഡൻ്റ് കോഡായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ഈ പ്ലാറ്റ്‌ഫോം-സ്വതന്ത്ര ബൈനറി കോഡ് ടാർഗെറ്റ് നിർദ്ദേശങ്ങൾ/കോഡായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, x86).

ARM –> intermediate_code –> x86

അടിസ്ഥാനപരമായി, Intel VT-x (Intel Virtualization Technology) / AMD SVM (AMD Secure Virtual Machine) പിന്തുണയ്‌ക്കാത്ത പഴയ പ്രോസസർ മോഡലുകളിൽപ്പോലും, ഏത് ഹോസ്റ്റിലും QEMU-വിൽ നിങ്ങൾക്ക് വെർച്വൽ മെഷീനുകൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, TCG (TCG ഒരു ജസ്റ്റ്-ഇൻ-ടൈം കംപൈലർ ആണ്) ഉപയോഗിച്ച് എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്യുന്ന ബൈനറി കോഡ് രണ്ട് തവണ ഫ്ലൈയിൽ വീണ്ടും കംപൈൽ ചെയ്യേണ്ടത് കാരണം ഇത് വളരെ സാവധാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കും.

ആ. QEMU തന്നെ മെഗാ കൂൾ ആണ്, എന്നാൽ ഇത് വളരെ സാവധാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

3) സംരക്ഷണ വളയങ്ങൾ

പ്രോസസറുകളിലെ ബൈനറി പ്രോഗ്രാം കോഡ് ഒരു കാരണത്താൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, പക്ഷേ വ്യത്യസ്ത തലങ്ങളിൽ (വളയങ്ങൾ / സംരക്ഷണ വളയങ്ങൾ) സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു, വ്യത്യസ്ത തലത്തിലുള്ള ഡാറ്റ ആക്‌സസ്സ്, ഏറ്റവും പ്രത്യേകാവകാശമുള്ളത് (റിംഗ് 0), ഏറ്റവും പരിമിതവും നിയന്ത്രിതവും “നട്ട്‌സ് മുറുക്കിയും ” (മോതിരം 3).

ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റം (OS കേർണൽ) റിംഗ് 0 (കേർണൽ മോഡ്)-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഏത് ഡാറ്റയും ഉപകരണങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് അത് ആഗ്രഹിക്കുന്നതെന്തും ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഉപയോക്തൃ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ റിംഗ് 3 ലെവലിൽ (ഉപയോക്തൃ മോഡ്) പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അവർക്ക് ആവശ്യമുള്ളത് ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കില്ല, പകരം ഒരു പ്രത്യേക പ്രവർത്തനം നടത്താൻ ഓരോ തവണയും ആക്‌സസ് അഭ്യർത്ഥിക്കണം (അതിനാൽ, ഉപയോക്തൃ അപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അവരുടെ സ്വന്തം ഡാറ്റയിലേക്ക് മാത്രമേ ആക്‌സസ് ഉള്ളൂ, മാത്രമല്ല "കിട്ടാൻ കഴിയില്ല. "മറ്റൊരാളുടെ സാൻഡ്ബോക്സിലേക്ക്"). റിംഗ് 1 ഉം 2 ഉം ഡ്രൈവർമാർക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ ഉദ്ദേശിച്ചുള്ളതാണ്.

Intel VT-x / AMD SVM കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, ഹൈപ്പർവൈസറുകൾ റിംഗ് 0-ലും അതിഥികൾ റിംഗ് 1-ലും പ്രവർത്തിച്ചിരുന്നു. റിംഗ് 1-ന് OS-ൻ്റെ സാധാരണ പ്രവർത്തനത്തിന് മതിയായ അവകാശങ്ങൾ ഇല്ലാത്തതിനാൽ, അതിഥി സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്നുള്ള ഓരോ പ്രത്യേക കോളും, ഹൈപ്പർവൈസറിന് ഈ കോളിൽ മാറ്റം വരുത്തേണ്ടതും റിംഗ് 0-ൽ അത് എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്യേണ്ടതുമാണ് (QEMU ചെയ്യുന്നതുപോലെ). ആ. അതിഥി ബൈനറി അല്ല പ്രൊസസറിൽ നേരിട്ട് എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്തു, ഓരോ തവണയും ഈച്ചയിൽ നിരവധി ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് പരിഷ്കാരങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോയി.

ഓവർഹെഡ് പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നതായിരുന്നു, ഇത് ഒരു വലിയ പ്രശ്നമായിരുന്നു, തുടർന്ന് പ്രോസസർ നിർമ്മാതാക്കൾ പരസ്പരം സ്വതന്ത്രമായി, ഗസ്റ്റ് OS കോഡ് നടപ്പിലാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന ഒരു വിപുലമായ നിർദ്ദേശങ്ങൾ (Intel VT-x / AMD SVM) പുറത്തിറക്കി. നേരിട്ട് ഹോസ്റ്റ് പ്രോസസറിൽ (മുമ്പത്തെപ്പോലെ ചെലവേറിയ ഏതെങ്കിലും ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടങ്ങൾ മറികടക്കുന്നു).

Intel VT-x / AMD SVM ൻ്റെ വരവോടെ, ഒരു പ്രത്യേക പുതിയ റിംഗ് ലെവൽ -1 (മൈനസ് ഒന്ന്) സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടു. ഇപ്പോൾ ഹൈപ്പർവൈസർ അതിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിഥികൾ റിംഗ് 0-ൽ പ്രവർത്തിക്കുകയും സിപിയുവിലേക്ക് പ്രത്യേക ആക്സസ് നേടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ആ. ഒടുവിൽ:

• ഹോസ്റ്റ് റിംഗ് 0-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു
• അതിഥികൾ റിംഗ് 0-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു
• റിംഗ് -1-ൽ ഹൈപ്പർവൈസർ പ്രവർത്തിക്കുന്നു

4) ക്യുഇഎംയു-കെവിഎം

KVM അതിഥികൾക്ക് റിംഗ് 0-ലേക്ക് ആക്‌സസ് നൽകുന്നു, കൂടാതെ I/O (പ്രോസസർ, ഡിസ്‌കുകൾ, നെറ്റ്‌വർക്ക്, വീഡിയോ, PCI, USB, സീരിയൽ പോർട്ടുകൾ മുതലായവ അതിഥികൾ "കാണുകയും" പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന) അനുകരിക്കാൻ QEMU ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അതിനാൽ QEMU-KVM (അല്ലെങ്കിൽ KVM-QEMU) :)

ക്രെഡിറ്റുകൾ
ശ്രദ്ധ ആകർഷിക്കാൻ ചിത്രം
സംരക്ഷണ വളയങ്ങളുടെ ചിത്രം

PS ഈ ലേഖനത്തിൻ്റെ വാചകം ആദ്യം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത് ടെലിഗ്രാം ചാനലിലാണ് @RU_Voip ചാനലിൽ പങ്കെടുത്തവരിൽ ഒരാളുടെ ചോദ്യത്തിനുള്ള ഉത്തരമായി.

എനിക്ക് വിഷയം ശരിയായി മനസ്സിലാകാത്തതോ അല്ലെങ്കിൽ ചേർക്കാൻ എന്തെങ്കിലും ഉണ്ടെങ്കിൽ കമൻ്റുകളിൽ എഴുതുക.

നന്ദി!

അവലംബം: www.habr.com