虚拟化基础与分类

x86 CPU特权级别设为四个Ring：Kernel Mode运行在Ring 0、User Mode运行在Ring 3；

非硬件辅助虚拟化（一型）

Hypervisor运行在Ring 0；
Guest OS不做修改，以为自己运行在Ring 0上，实际运行在Ring 1上，通过使用虚拟CPU间接使用物理CPU；
Hypervisor对Guest OS的运行在Ring 0上的指令进行转译，变成真实CPU的指令；

直接安装在物理机上，称作bare metal hypervisor。例如：VMware ESXi、Microsoft Hyper-V、KVM。

硬件辅助全虚拟化（二型）

Intel VT and AMD-V创建一个新的Ring -1，Hypervisor运行在其上，
Guest OS无需修改，可以直接运行在Ring 0；

安装在物理机的操作系统上的软件，称作hosted hypervisor。例如：VMware Workstation、VirtualBox。

半虚拟化

Hypervisor使用Kernel Mode，运行在Ring 0；
Guest OS的Kernel需要修改，将运行在Ring 0上的指令转为调用Hypervisor；
Guest OS上的应用运行在Ring 3；

替换不能虚拟化的部分指令，通过超级调用hypercall直接和底层的虚拟化层hypervisor来通讯，hypervisor同时也提供了超级调用接口来满足其他关键内核操作，比如内存管理、中断和时间保持。例如：xen。

KVM介绍

一型虚拟化：非硬件辅助虚拟化，可对NUMA框架的cpu做定制的调优；

system call：应用程序原本运行在ring 3上。如果要做受控操作（访问磁盘、写文件），需执行系统调用函数。执行时，运行级别会发生ring 3到ring 0的切换，并跳转到系统调用对应的内核代码位置执行，完成设备访问后，再从ring 0切换回ring 3。此过程也称作用户态和内核态的切换。

qemu

qumu-kvm：帮助kvm进行io模拟的Hypervisor；
/dev/kvm：被宿主机调用的接口，负责vcpu/vmem资源；（比如：qemu进程利用mmap系统调用映射一块内存给VM的描述符，其实也就是给VM创建内存的过程）

关键文件

配置文件： /etc/libvirt/libvirtd.conf
虚拟化守护进程日志文件：/var/log/libvirt/libvirtd.log

虚拟机配置文件：/etc/libvirt/qemu/instance-0000xxxx.xml
虚机日志文件：/var/log/libvirt/qemu/instance-0000xxxx.log

xml配置文件举例及解释

<domain type='kvm'>　　　　　　　　　　##描述hypervisor<name>centos7.0</name>　　　　　　　　##定义虚拟机整体信息<uuid>c2d264d3-5c61-4d2e-8678-b28673c1f64b</uuid><memory unit='KiB'>1048576</memory><currentMemory unit='KiB'>1048576</currentMemory><vcpu placement='static'>1</vcpu><os>　　　　　　　　　　　　　　　　　　##系统信息<type arch='x86_64' machine='pc-i440fx-rhel7.0.0'>hvm</type><boot dev='hd'/>　　　　　　##开机从哪里启动</os><features>　　　　　　　　　　##硬件资源特性<acpi/><apic/></features><cpu mode='custom' match='exact'><model fallback='allow'>Haswell-noTSX</model></cpu><clock offset='utc'><timer name='rtc' tickpolicy='catchup'/><timer name='pit' tickpolicy='delay'/><timer name='hpet' present='no'/></clock><on_poweroff>destroy</on_poweroff>　　　　　　##突发事件处理<on_reboot>restart</on_reboot><suspend-to-mem enabled='no'/><suspend-to-disk enabled='no'/></pm><devices>　　　　　　　　　　　　　　　　##外设资源<emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator><disk type='file' device='disk'>　　　　##描述虚拟磁盘image<driver name='qemu' type='qcow2'/><source file='/var/lib/libvirt/images/centos7.0.qcow2'/><target dev='vda' bus='virtio'/><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x07' function='0x0'/></disk><controller type='usb' index='0' model='ich9-ehci1'><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x7'/></controller><controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci1'><master startport='0'/></controller><controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci2'><master startport='2'/><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x1'/></controller><controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci3'><master startport='4'/><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x2'/><controller type='virtio-serial' index='0'><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x0'/></controller><interface type='bridge'>　　　　##虚拟网络，基于网桥<mac address='52:54:00:6a:1e:54'/><source bridge='br0'/><model type='virtio'/><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/></interface><serial type='pty'>　　　　　　##串口信息可以不用更改<target port='0'/></serial><console type='pty'><target type='serial' port='0'/></console><channel type='unix'><target type='virtio' name='org.qemu.guest_agent.0'/><address type='virtio-serial' controller='0' bus='0' port='1'/></channel><channel type='spicevmc'><target type='virtio' name='com.redhat.spice.0'/><address type='virtio-serial' controller='0' bus='0' port='2'/></channel><input type='tablet' bus='usb'/><input type='mouse' bus='ps2'/><input type='keyboard' bus='ps2'/><graphics type='vnc' port='-1' autoport='yes' keymap='en-us'/><sound model='ich6'>　　　　　　##从此往下的内容可以不用更改<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/></sound><video><model type='qxl' ram='65536' vram='65536' vgamem='16384' heads='1'/><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/></video><redirdev bus='usb' type='spicevmc'></redirdev><redirdev bus='usb' type='spicevmc'></redirdev><memballoon model='virtio'><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x08' function='0x0'/></memballoon></devices>
</domain>

<domain type='kvm'>
#虚拟机整体信息
#系统信息
#硬件资源特性
#突发事件处理
#虚拟磁盘（单个或多个）
#虚拟光盘（可选）
#虚拟网络（单个或多个）
#vnc/spice配置
</domain> # 修改虚机配置文件命令，关机重启即可生效
# 不建议直接使用vi编辑xml文件
virsh edit <domain>

常用命令

# 列出所有虚机
virsh list --all
# 虚机开关机、重启
virsh shutdown/start/reboot uuid
# 迁移回退
virsh domjobabort uuid
# 根据xml定义虚机
virsh define /var/lib/nova/instances/uuid/libvirt.xml
# 取消虚机定义
virsh undefine uuid
# 获取xml配置
virsh dumpxml uuid
# 虚机挂载、卸载盘
virsh attach-device/detach-device uuid add_disk.xml
# 获取qga信息
virsh qemu-agent-command uuid  '{"execute":"guest-info"}' 
# 查询文件系统状态
virsh qemu-agent-command uuid '{"execute":"guest-fsfreeze-status"}'
# 查询虚机所有磁盘
virsh domblklist uuid

# kvm内核模块正常加载
lsmod | grep kvm 
# libvirt服务
systemctl status/start/stop/restart libvirtd
# 查看kvm虚机进程
ps -efww | grep qemu-kvm