QEMU-KVM के संचालन के सामान्य सिद्धांत

मेरी वर्तमान समझ:

1) के.वी.एम.

KVM (कर्नेल-आधारित वर्चुअल मशीन) - एक हाइपरवाइजर (VMM - वर्चुअल मशीन मैनेजर), लिनक्स ओएस पर एक मॉड्यूल के रूप में काम कर रहा है। एक गैर-मौजूद (आभासी) वातावरण में कुछ सॉफ़्टवेयर चलाने के लिए एक हाइपरवाइज़र की आवश्यकता होती है और साथ ही, इस सॉफ़्टवेयर से उस वास्तविक भौतिक हार्डवेयर को छिपाया जाता है जिस पर यह सॉफ़्टवेयर काम करता है। हाइपरविजर भौतिक हार्डवेयर (होस्ट) और वर्चुअल OS (अतिथि) के बीच "स्ट्रिप" के रूप में कार्य करता है।

चूंकि KVM लिनक्स कर्नेल का एक मानक मॉड्यूल है, यह कर्नेल से सभी आवश्यक निश्तिकी (मेमोरी, शेड्यूलर, आदि के साथ काम करना) को प्राप्त करता है। और तदनुसार, अंततः, ये सभी फायदे मेहमानों के लिए जाते हैं (जैसे मेहमान एक हाइपरविजर पर काम करते हैं जो लिनक्स कर्नेल में / पर चलता है)।

KVM बहुत तेज़ है, लेकिन यह केवल वर्चुअल OS चलाने के लिए पर्याप्त नहीं है, क्योंकि इसके लिए I / O एमुलेशन की आवश्यकता होती है। I / O (प्रोसेसर, ड्राइव, नेटवर्क, वीडियो, PCI, USB, सीरियल पोर्ट आदि) के लिए KVM QEMU का उपयोग करता है।

2) QEMU

QEMU (क्विक एमुलेटर) - विभिन्न उपकरणों का एक एमुलेटर जो आपको एक आर्किटेक्चर के लिए डिज़ाइन किए गए ऑपरेटिंग सिस्टम को दूसरे पर चलाने की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, ARM -> x86)। प्रोसेसर के अलावा, क्यूईएमयू विभिन्न परिधीय उपकरणों का अनुकरण करता है: नेटवर्क कार्ड, एचडीडी, वीडियो कार्ड, पीसीआई, यूएसबी, आदि।

यह इस तरह काम करता है:

निर्देश / बाइनरी कोड (उदाहरण के लिए, एआरएम) टीसीजी (टिनी कोड जेनरेटर) कनवर्टर का उपयोग करके एक मध्यवर्ती प्लेटफ़ॉर्म-स्वतंत्र कोड में बदल जाते हैं, और फिर इस प्लेटफ़ॉर्म-स्वतंत्र बाइनरी कोड को निर्देश / कोड (उदाहरण के लिए, x86) को लक्षित करने के लिए परिवर्तित किया जाता है।

एआरएम -> मिडलवेयर -> x86

वास्तव में, आप किसी भी होस्ट पर QEMU पर वर्चुअल मशीन चला सकते हैं, यहां तक ​​कि पुराने प्रोसेसर मॉडल जो Intel VT-x (Intel वर्चुअलाइजेशन टेक्नोलॉजी) / AMD SVM (AMD सिक्योर वर्चुअल मशीन) का समर्थन नहीं करते हैं। हालांकि, इस मामले में, यह बहुत धीमी गति से काम करेगा, इस तथ्य के कारण कि बाइनरी को टीसीजी (टीसीजी बस जस्ट-इन-टाइम कंपाइलर) का उपयोग करके दो बार मक्खी पर दोबारा लगाया जाना चाहिए।

यानी क्यूईएमयू खुद मेगा कूल है, लेकिन यह बहुत धीरे-धीरे काम करता है।

3) सुरक्षा के छल्ले

प्रोसेसर पर बाइनरी प्रोग्राम कोड केवल उसी तरह काम नहीं करता है, लेकिन डेटा के उपयोग के विभिन्न स्तरों के साथ विभिन्न स्तरों (प्रोटेक्शन रिंग्स) पर स्थित है, सबसे विशेषाधिकार प्राप्त (रिंग 0) से, सबसे सीमित, अति-विनियमित और "कड़े नट (रिंग 3) के साथ। )।

ऑपरेटिंग सिस्टम (ओएस कर्नेल) रिंग 0 (कर्नेल मोड) पर चलता है और किसी भी डेटा और उपकरणों के साथ कुछ भी कर सकता है। उपयोगकर्ता एप्लिकेशन रिंग 3 (उपयोगकर्ता मोड) के स्तर पर काम करते हैं और उन्हें जो कुछ भी करने का अधिकार नहीं है, लेकिन इसके बजाय उन्हें प्रत्येक बार किसी ऑपरेशन को करने के लिए एक्सेस का अनुरोध करना होगा (इस प्रकार, उपयोगकर्ता एप्लिकेशन का उपयोग केवल अपने डेटा तक ही कर सकते हैं और नहीं कर सकते हैं "किसी और के सैंडबॉक्स में जाओ")। रिंग 1 और 2 का उपयोग ड्राइवरों द्वारा किया जाता है।

इंटेल वीटी-एक्स / एएमडी एसवीएम के आविष्कार से पहले, हाइपरविजर्स ने रिंग 0 पर काम किया था, और मेहमानों ने रिंग 1 पर काम किया था। चूंकि रिंग 1 में ओएस के सामान्य संचालन के लिए पर्याप्त अधिकार नहीं हैं, तो अतिथि सिस्टम से हर विशेषाधिकार प्राप्त कॉल के साथ, हाइपरवाइजर को मक्खी पर इस कॉल को संशोधित करना था। और इसे रिंग 0 (QEMU की तरह कुछ) पर निष्पादित करें। यानी अतिथि बाइनरी कोड को प्रोसेसर पर सीधे निष्पादित नहीं किया गया था, और हर बार मक्खी पर कई मध्यवर्ती संशोधन थे।

ओवरहेड महत्वपूर्ण था और यह एक बड़ी समस्या थी, और फिर प्रोसेसर निर्माताओं ने एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से निर्देश (इंटेल वीटी-एक्स / एएमडी एसवीएम) का एक विस्तारित सेट जारी किया, जो मेजबान प्रोसेसर पर अतिथि ओएस कोड को सही तरीके से निष्पादित करने की अनुमति देता है (जैसे किसी भी महंगा मध्यवर्ती चरणों को पार करना, जैसे यह पहले था)।

Intel VT-x / AMD SVM के आगमन के साथ, एक विशेष नया रिंग -1 लेवल (माइनस वन) बनाया गया। और अब हाइपरविजर इस पर काम कर रहा है, और मेहमान रिंग 0 पर काम कर रहे हैं और सीपीयू को विशेषाधिकार प्राप्त हैं।

यानी परिणामस्वरूप:

• रिंग 0 पर मेजबान रन
• मेहमान रिंग 0 पर काम करते हैं
• हाइपरविजर रिंग -1 पर चलता है

4) QEMU-KVM

KVM मेहमानों को रिंग 0 तक पहुंच प्रदान करता है और I / O (प्रोसेसर, डिस्क, नेटवर्क, वीडियो, पीसीआई, यूएसबी, सीरियल पोर्ट, आदि) का अनुकरण करने के लिए QEMU का उपयोग करता है जिसे मेहमान "देखते हैं" और साथ काम करते हैं)।

इसलिए QEMU-KVM (या KVM-QEMU) :)

क्रेडिट
ध्यान आकर्षित करने के लिए एक तस्वीर
चित्र सुरक्षा के छल्ले

PS इस लेख का पाठ मूल रूप से टेलीग्राम चैनल @RU_Voip में चैनल के एक प्रतिभागी के प्रश्न के उत्तर के रूप में प्रकाशित किया गया था।

उन टिप्पणियों में लिखें, जिन स्थानों पर मुझे विषय ठीक से समझ में नहीं आया है या यदि पूरक करने के लिए कुछ है।

धन्यवाद!