重新学习kvm（1）认识kvm以及kvm架构与xen架构的异同

目前市面上常用的虚拟机技术主要有KVM、xen、vmware（vm没什么好提的，测试用虚拟机首选，特点是极其简单，系统安装非常容易）。　　

虚拟化的概念在近些年收到了很大程度上的普及，求其原因很简单：虚拟化能够最大程度利用资源，为企业节约成本。目前市面较受欢迎的虚拟架构主要有KVM、XEN和VMware，其中，KVM和XEN都是免费开源的，而VMware则是付费的（不过有破解版，因此，大家无感而已），所以，此次只对比KVM、XEN之间的差别。

　如果给KVM、XEN简单归类的话，KVM是完全虚拟化技术又叫硬件辅助虚拟化技术（Full Virtualization)。相反，XEN是半虚拟化技术（paravirtualization），也叫做准虚拟化技术。

kvm的架构：

KVM是在的虚拟机和硬件之间加了一个软件层--Hypervisor，或者叫做虚拟机管理程序（VMM），KVM的hypervisor是直接运行在物理硬件之上的。XEN是在全虚拟化的基础上，把客户操作系统进行了修改，增加了一个专门的API，使客户操作系统集成了虚拟化方面的代码，该方法无需重新编译或引起陷阱，因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。

也有人将KVM架构分解为两部分：KVM驱动，即linux kernel的一个模块和Qemu，即用于模拟虚拟机的用户空间组件，提供I/O设备模型，访问外设的途径。其最大的优势在于KVM使用Linux内核集成的，所以速度较快，同时，KVM是完全虚拟的，所以不需要区分pv和hvm，可以安装各种Linux发行版和Windows发行版，可以运行在支持虚拟化扩展的X86和X86-64硬件架构上。

　xen的架构：

XEN实际上出现的时间要早于KVM，它是由剑桥大学开发的，一个开源的虚拟机监视器。半虚拟化架构决定了它注定不是真正的虚拟机，只是自己运行了一个内核的例子，同时区分Xen+pv+和Xen+hvm，其中pv只支持Linux，而hvm则支持Windows系统。除此之外，XEN还拥有更好的可用资源、平台支持、可管理性、实施、支持动态迁移和性能基准等优势。

（1）kvm的基本特点

KVM是指基于Linux内核（Kernel-based）的虚拟机（Virtual Machine）。KVM最大的好处就在于它是与Linux内核集成的，所以速度很快。KVM的宿主操作系统必须是Linux，支持的客户机操作系统包括Linux、Windows、Solaris和BSD，运行在支持虚拟化扩展的x86和x86_64硬件架构上，这意味着KVM不能运行在老式CPU上，新CPU如果不支持虚拟化扩展也不能运行（如英特尔的Atom处理器）。也就是说，kvm与硬件结合十分紧密，和内核的关系是解耦关系。

（2）xen的基本特点

Xen的实现方法是，运行支持Xen功能的kernel，这个kernel是工作在Xen的控制之下，叫做Domain0，使用这个kernel启动机器后，你可以在这个机器上使用qemu软件，虚拟出多个系统。Xen的缺点是，如果你需要更新Xen的版本，你需要重新编译整个内核，而且稍有设置不慎系统就无法启动。xen与内核关联紧密，处于耦合状态。

简单的理解，kvm 是linux的内核的一个module（模块），而xen 是linux中的一个应用，更像一个服务，而不具备模块的特点。

（3）kvm和xen的相同点

目前xen 和kvm都支持虚拟化和半虚拟化。kvm 必须CPU 支持虚拟化，而xen都可以。

（4）kvm和xen的不同点

• kvm的I/O性能比较强。
• xen较为老旧，后期发展没有kvm迅猛。
• kvm集成到了不少linux的发行版中，使用门槛较低。xen与linux的整合度没那么高。

•  Xen和KVM都是开源的虚拟化技术。
      相比较,KVM就比较简化。它不需要重新编译内核，也不需要对当前kernel做任何修改，它只是几个可以动态加载的.ko模块（kvm和kvm-intel）。它结构更加精简，代码量更小，所以出错的可能性更小。并且在某些方面，性能比Xen更胜一筹。 

（5）xen的一些优势

具体来说，Xen具有以下几个优势：

•     可用资源：Xen的问世要比KVM早4年之久（两者分别是2003年和2007年）。随着Citrix、Novell、Oracle、Sun、Ret Hat和Virtual Iron等公司在市场领域的实施，就比较容易找到精通Xen的IT技术人员，更容易让这些技术人员接受Xen相关的培训、更容易得到Xen的咨询帮助以及获得Xen证书。企业管理协会（EMA：Enterprise Management Associates）2008年这对虚拟化和管理趋势的研究报告表明，这些关键因素占到那些抱怨缺少必要虚拟化技术资源和技术企业的60%。 
      平台支持：Xen在新版本中支持更多的主机和客体工作环境，包括泛虚拟化技术、硬件辅助支持以及修改过或未修改过的客体操作系统；对UNIX、Linux和 Microsoft Windows的特定支持；包括芯片组，如x86、IA64和AMD、Fujitsu、IBM、Sun等公司的ARM，以及x86/64 CPU商家和Intel嵌入式的支持等。 
      可管理性：EMA在2009年度针对虚拟系统管理的研究结果表明：对于83%的企业来讲，在选择虚拟化技术过程中，管理是一项非常关键或者重要的因素。在对比Xen和KVM时，就可以看到Xen具有一个更加宽泛的第三方配给、备份、存储管理、P2V、容量规划、性能监控、进程自动化、安全和其它管理规则的社区，比如Citrix、IBM、CA、Novell或者Platespin、Enomaly、 Microsoft以及HP等。 
      实施：Xen的运行和管理都是在Ring 0级别。甚至对于新虚拟机创建，客体机器并不需要像KVM那样共享内存块、CPU指令或者任何底层的Linux操作系统（虽然偶尔也会越权）。 
      支持动态迁移：过去在证明VMware ESX比Microsoft Hyper-V优越的最重要的一个观点也同样适用于Xen和KVM的比较，但是这是一个很大的问题。与KVM不同，Xen支持非中断的动态迁移，可以允许动态工作负载平衡和例行维护而几乎没有任何宕机时间。KVM的固有属性决定了其肯定有宕机时间。 

      性能：大多数Xen和KVM性能基准的对比都表明 Xen具有更好的处理性能（接近于本地处理），只有在磁盘I/O方面略逊于KVM。进一步来讲，独立测试表明随着工作负载的增加KVM的性能逐渐下降。通常情况下，在试图支持四个以上的客体虚拟机时就会崩溃。Xen支持一个客体虚拟机的数量呈线性增长，可以支持30个以上工作负载同时运行。

（6）kvm的一些优势

KVM具有以下几个优势： 

　　KVM在Linux整合中优于Xen：即使没有实施广泛的 Xen和KVM性能基准研究，仍然有很多理由足以说明Linux领导者（诸如Red Hat和Ubuntu）对待KVM态度的原因。其中最明显并且最重要的因素就是KVM是Linux内核（2.6版本之后）的一部分，Xen只是一个安装在Linux内核下层的一个产品而已。 在过去Xen工作环境的补丁包不能够和Linux内核兼容。但是如果实施KVM的话，这个问题就可以很容易地得到解决。另外一个选择KVM的原因是KVM在Linux内核内部部署，这样可以很容易控制虚拟化进程。 
　 　KVM技术愈发成熟：Xen的拥护者们声称KVM不如Xen技术成熟，并且缺少某些关键特性，如动态迁移和泛虚拟化支持。确实如此，Xen工作环境中的泛虚拟化技术可以使虚拟机的操作更加高效，因为泛虚拟化技术直接和硬件进行交互。然而使用泛虚拟化技术需要修改操作系统，默认Windows的安装并不支持泛虚拟化工作环境。至于动态迁移，KVM也可以做到，只是需要安装正确的KVM版本而已。KVM过去在动态迁移方面确实存在一个问题，但是现在已经解决了。 
　　KVM更加灵活：由于操作系统直接和整合到Linux内核中的虚拟化管理程序交互，所以在任何场景下都可以直接和硬件进行交互，而不需要修改虚拟化的操作系统。这一点非常重要，因为对虚拟机运行来讲KVM可以是一个更快的解决方案。KVM需要Pacifica（AMD）或者 Vanderpool（Intel）虚拟化CPU这一事实现在已经不能成为KVM发展的限制条件，因为当前大多数服务器CPU都有这些处理器。 
　　支持不选择KVM虚拟化技术的一个原因是Xen相对来讲历史更久一点，产品更加成熟些。但是长远来看，Xen将会使Linux内核的负担越来越重，因为Xen缺少很好的整合（并且以后也不会解决这个问题），尽管Xen的开发者们正在积极地解决这个整合问题。 
　 　总结，KVM是Linux内核的一部分，而Xen做到最好也无非是整合到Linux中。随着时间的推移，RetHat（目前掌握KVM技术），作为Linux企业市场中份额最大的企业，将会使虚拟化技术的后来者--KVM同Xen一样功能齐全。因此，有理由相信，相信未来虚拟化市场必定是KVM的。