QEMU-KVM चे सामान्य ऑपरेटिंग तत्त्वे

माझी सध्याची समज:

1) KVM

केव्हीएम (कर्नल-आधारित व्हर्च्युअल मशीन) हे हायपरवाइजर (व्हीएमएम – व्हर्च्युअल मशीन मॅनेजर) आहे जे लिनक्स ओएसवर मॉड्यूल म्हणून चालते. अस्तित्त्वात नसलेल्या (आभासी) वातावरणात काही सॉफ्टवेअर चालवण्यासाठी आणि त्याच वेळी हे सॉफ्टवेअर ज्यावर चालते ते वास्तविक भौतिक हार्डवेअर या सॉफ्टवेअरपासून लपवण्यासाठी हायपरवाइजर आवश्यक आहे. हायपरवाइजर भौतिक हार्डवेअर (होस्ट) आणि आभासी OS (अतिथी) दरम्यान "स्पेसर" म्हणून कार्य करते.

KVM हे लिनक्स कर्नलचे मानक मॉड्यूल असल्याने, ते कर्नलकडून (मेमरी व्यवस्थापन, शेड्युलर, इ.) सर्व आवश्यक वस्तू प्राप्त करते. आणि त्यानुसार, सरतेशेवटी, हे सर्व फायदे पाहुण्यांना जातात (कारण अतिथी Linux OS कर्नलवर/वर चालणाऱ्या हायपरवाइजरवर काम करतात).

KVM खूप वेगवान आहे, पण स्वतःच व्हर्च्युअल OS चालवण्यासाठी पुरेसे नाही, कारण... यासाठी I/O इम्युलेशन आवश्यक आहे. I/O (CPU, डिस्क, नेटवर्क, व्हिडिओ, PCI, USB, सिरीयल पोर्ट इ.) साठी KVM QEMU वापरते.

2) QEMU

QEMU (क्विक इम्युलेटर) हे विविध उपकरणांसाठी एक एमुलेटर आहे जे तुम्हाला एका आर्किटेक्चरसाठी डिझाइन केलेली ऑपरेटिंग सिस्टम दुसर्‍यावर चालवण्याची परवानगी देते (उदाहरणार्थ, ARM -> x86). प्रोसेसर व्यतिरिक्त, QEMU विविध परिधीय उपकरणांचे अनुकरण करते: नेटवर्क कार्ड, HDD, व्हिडिओ कार्ड, PCI, USB इ.

हे असे कार्य करते:

सूचना/बायनरी कोड (उदाहरणार्थ, एआरएम) टीसीजी (टाइनी कोड जनरेटर) कनवर्टर वापरून इंटरमीडिएट प्लॅटफॉर्म-स्वतंत्र कोडमध्ये रूपांतरित केले जातात आणि नंतर हा प्लॅटफॉर्म-स्वतंत्र बायनरी कोड लक्ष्य सूचना/कोडमध्ये रूपांतरित केला जातो (उदाहरणार्थ, x86).

एआरएम -> इंटरमीडिएट_कोड -> x86

मूलत:, तुम्ही कोणत्याही होस्टवर QEMU वर व्हर्च्युअल मशीन चालवू शकता, अगदी जुन्या प्रोसेसर मॉडेलसह जे Intel VT-x (Intel Virtualization Technology) / AMD SVM (AMD Secure Virtual Machine) ला समर्थन देत नाहीत. तथापि, या प्रकरणात, TCG (TCG एक जस्ट-इन-टाइम कंपाइलर आहे) वापरून, एक्झिक्युटिंग बायनरी कोड फ्लायवर दोनदा पुन्हा कंपाइल करणे आवश्यक आहे या वस्तुस्थितीमुळे, ते खूप हळू कार्य करेल.

त्या. QEMU स्वतःच मेगा कूल आहे, परंतु ते खूप हळू काम करते.

3) संरक्षण रिंग

प्रोसेसरवरील बायनरी प्रोग्राम कोड एका कारणासाठी कार्य करतो, परंतु डेटा ऍक्सेसच्या विविध स्तरांसह विविध स्तरांवर (रिंग / संरक्षण रिंग) स्थित आहे, सर्वात विशेषाधिकार (रिंग 0) पासून, सर्वात मर्यादित, नियमन केलेले आणि "नट्स घट्ट केलेले " (रिंग 3).

ऑपरेटिंग सिस्टीम (OS कर्नल) रिंग 0 (कर्नल मोड) वर चालते आणि कोणत्याही डेटा आणि उपकरणांसह जे हवे ते करू शकते. वापरकर्ता अनुप्रयोग रिंग 3 स्तरावर (वापरकर्ता मोड) कार्य करतात आणि त्यांना जे हवे ते करण्याची परवानगी नाही, परंतु त्याऐवजी विशिष्ट ऑपरेशन करण्यासाठी प्रत्येक वेळी प्रवेशाची विनंती करणे आवश्यक आहे (अशा प्रकारे, वापरकर्ता अनुप्रयोगांना फक्त त्यांच्या स्वतःच्या डेटामध्ये प्रवेश असतो आणि ते "मिळवू शकत नाहीत. इतर कोणाच्यातरी सँडबॉक्समध्ये). रिंग 1 आणि 2 ड्रायव्हर्सच्या वापरासाठी आहे.

इंटेल व्हीटी-एक्स/एएमडी एसव्हीएमचा शोध लागण्यापूर्वी, हायपरवाइजर रिंग 0 वर चालत होते आणि पाहुणे रिंग 1 वर धावत होते. रिंग 1 ला ओएसच्या सामान्य ऑपरेशनसाठी पुरेसे अधिकार नसल्यामुळे, अतिथी प्रणालीकडून प्रत्येक विशेषाधिकार प्राप्त कॉलसह, हायपरवाइजरला फ्लायवर हा कॉल सुधारावा लागला आणि तो रिंग 0 वर कार्यान्वित करावा लागला (जसे QEMU करतात). त्या. अतिथी बायनरी नाही प्रोसेसरवर थेट कार्यान्वित केले गेले आणि प्रत्येक वेळी फ्लायवर अनेक इंटरमीडिएट बदल केले गेले.

ओव्हरहेड महत्त्वपूर्ण होते आणि ही एक मोठी समस्या होती, आणि नंतर प्रोसेसर उत्पादक, एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे, सूचनांचा विस्तारित संच (Intel VT-x / AMD SVM) जारी केला ज्याने अतिथी OS कोड कार्यान्वित करण्यास परवानगी दिली. थेट होस्ट प्रोसेसरवर (कोणत्याही महागड्या इंटरमीडिएट पायऱ्यांना मागे टाकून, जसे पूर्वी होते).

इंटेल व्हीटी-एक्स / एएमडी एसव्हीएमच्या आगमनाने, एक विशेष नवीन रिंग लेव्हल -1 (वजा एक) तयार केला गेला. आणि आता हायपरवाइजर त्यावर चालते, आणि पाहुणे रिंग 0 वर चालतात आणि CPU वर विशेषाधिकार प्राप्त करतात.

त्या. शेवटी:

• होस्ट रिंग 0 वर चालतो
• अतिथी रिंग 0 वर काम करतात
• हायपरवाइजर रिंग -1 वर चालते

4) QEMU-KVM

KVM अतिथींना रिंग 0 मध्ये प्रवेश देते आणि I/O चे अनुकरण करण्यासाठी QEMU वापरते (प्रोसेसर, डिस्क, नेटवर्क, व्हिडिओ, PCI, USB, सिरीयल पोर्ट इ. जे अतिथी “पाहतात” आणि त्यांच्यासोबत काम करतात).

म्हणून QEMU-KVM (किंवा KVM-QEMU) :)

क्रेडिट्स
लक्ष वेधण्यासाठी चित्र
संरक्षण रिंग्जचे चित्र

P.S. या लेखाचा मजकूर मुळात टेलिग्राम चॅनेलवर प्रकाशित झाला होता @RU_Voip चॅनेल सहभागींपैकी एकाच्या प्रश्नाचे उत्तर म्हणून.

टिप्पण्यांमध्ये लिहा जिथे मला विषय योग्यरित्या समजला नाही किंवा काही जोडण्यासारखे असल्यास.

धन्यवाद!

स्त्रोत: www.habr.com