Virtualisatie verwijst naar het creëren van een gesimuleerde computerbron die het gedrag van de overeenkomstige echte of fysieke bron nabootst. Veel soorten bronnen kunnen worden gevirtualiseerd, van software tot individuele hardwareapparaten tot complete hardwareplatforms. Dit bericht richt zich op virtuele machines die apparaten omvatten zoals CPU, geheugen, netwerkkaart, schijf, grafische adapter en het besturingssysteem. Software die virtuele machines maakt en uitvoert, wordt een hypervisor genoemd. Hieronder bespreken we de kenmerken van een hypervisor met de naam KVM .
Voordelen van virtualisatie
In het verleden was homogeen zijn de modus operandi in datacenters, ontwikkelingshuizen en thuis. Praktisch gezien zouden alle machines dezelfde release van een enkel besturingssysteem draaien, of het nu Linux, Windows of FreeBSD is. Tijden zijn veranderd.
Tegenwoordig verwachten we dat verschillende besturingssystemen, zoals Linux en Windows, en zelfs verschillende versies van een besturingssysteem (bijvoorbeeld Windows XP en 10) zich in dezelfde computeromgeving zullen bevinden. Zonder virtuele machines moeten meerdere fysieke machines worden ingezet en onderhouden om applicaties op meerdere besturingsplatforms te kunnen draaien. Virtualisatie zorgt voor het draaien van meerdere virtuele machines, elk mogelijk met een ander besturingssysteem, op één fysieke machine.
De voordelen van virtuele machines ten opzichte van fysieke machines zijn onder meer:
- Efficiënter gebruik van computerbronnen.
De prijs van hardware blijft dalen terwijl hun verwerkingskracht blijft stijgen. Onder deze realiteit hebben veel grote krachtige machines tegenwoordig de neiging om onderbenut te worden, zoals gemeten aan de hand van inactieve CPU-cycli, ongebruikt geheugen, enz. De consolidatie van virtuele machines op minder fysieke machines resulteert in minder fysieke bronnen en dus een betere efficiëntie.
- Verbeterde IT reactievermogen en productiviteit.
Het leveren van nieuwe fysieke hardware brengt een lange wachttijd met zich mee, gevolgd door een lange installatie- en implementatieperiode na aankomst. Het inrichten van virtuele machines kan daarentegen worden geautomatiseerd en binnen enkele minuten beschikbaar worden gemaakt in plaats van dagen of zelfs weken die traditionele machineverwerving soms in beslag neemt.
- Kostenbesparende.
Big datacenters zullen geld besparen door lagere bedrijfskosten. De besparing komt in de vorm van lagere energierekeningen als gevolg van lagere koeling en stroombehoefte.
Introductie van KVM
Kernel-gebaseerde virtuele machine, of KVM kortom, is een gratis en open-source hypervisor-oplossing. Het concurreert in een volwassen industrie met open-source alternatieven zoals: Xen , VirtualBox , evenals propriëtaire producten zoals VMware vSphere , Citrix XenServer , Microsoft Hyper-V .
Vóór 2005 waren destijds hypervisoroplossingen, zoals Xen en VirtualBox, allemaal softwaregebaseerd. De x86-architectuur had eenvoudigweg geen voorzieningen voor het ondersteunen van virtualisatie. In 2005 heeft de introductie van de instructieset-extensies Intel VT en AMD-V het virtualisatielandschap permanent veranderd. KVM bracht zijn eerste versie uit in 2006 en was een van de eerste hypervisors die profiteerde van de nieuwe hardwarevoorziening om de virtualisatieprestaties te optimaliseren.
U kunt KVM installeren op elke 32-bits of 64-bits x86-computer, de 'hostmachine' in hypervisorisch jargon, die de Intel VT- of AMD-V-extensie ondersteunt. Tegenwoordig ondersteunen moderne hypervisors doorgaans hybride virtualisatie: hardware-ondersteund waar mogelijk en een failover naar alleen software voor oudere chipsets.
KVM is gecategoriseerd als een hypervisor van het type 2, wat betekent dat het binnen een hostbesturingssysteem draait. Zoals de naam al doet vermoeden, is KVM gebaseerd op de kernel, en om preciezer te zijn, het is de Linux-kernel. Het is dus niet verwonderlijk dat KVM alleen Linux als host-besturingssysteem ondersteunt. (KVM werd vervolgens geport naar FreeBSD.) Als u een open-source multi-platform type-2 hypervisor wilt, is VirtualBox een goede kandidaat. VirtualBox kan native draaien op Windows, Linux, Mac OS X en Solaris.
Xen daarentegen is een type-1 hypervisor, ook wel bare-metal hypervisor genoemd, die rechtstreeks als firmware op de hostcomputer draait. Het voordeel van type-1 ten opzichte van type-2 is de efficiëntie die wordt behaald doordat de hypervisor direct op de onderliggende hardware draait. Het nadeel is dat een type-1-hypervisor mogelijk niet zo'n breed scala aan hostapparaten ondersteunt als het hostbesturingssysteem van een type-2-hypervisor.
Hoewel hypervisors kunnen verschillen in de vraag of ze een host-besturingssysteem nodig hebben en welke, lijken ze erg op de gast-besturingssystemen die ze ondersteunen, dwz het besturingssysteem dat een virtuele machine kan draaien. KVM ondersteunt de virtualisatie van de volgende gastbesturingssystemen:
- Linux-distributies, waaronder Debian, Ubuntu, Centos, Fedora, RedHat Enterprise Linux
- BSD zoals OpenBSD, FreeBSD, NetBSD
- Solaris
- ramen
KVM kan ongewijzigde gast-OS-images uitvoeren. Deze functie staat bekend als volledige virtualisatie, in tegenstelling tot para-virtualisatie waarbij het gast-besturingssysteem wordt aangepast voor speciale verwerking van bewerkingen die aanzienlijk moeilijker uit te voeren zijn op de virtuele machine dan op de hostmachine.
Hoe KVM werkt
KVM bestaat uit 2 technologische componenten: kernel en gebruikersruimte. De kernelcomponent bestaat uit 2 laadbare kernelmodules: kvm.ko, en ofwel kvm-intel.ko of kvm-amd.ko. De kvm.ko-module biedt core-architectuuronafhankelijke virtualisatieverwerking. De modules kvm-intel.ko en kvm-amd.ko komen overeen met processorspecifieke modules van Intel en AMD. Deze modules zijn samengevoegd in de Linux-kernel vanaf kernelversie 2.6.20.
De nauwe integratie van KVM met de Linux-kernel heeft zijn voordelen. KVM kan aan Linux delegeren om het systeemgruntwerk te doen, terwijl het zich richt op het afhandelen van de nieuwe virtualisatie-instructies die door de hardware worden blootgelegd. KVM profiteert ook door over te nemen van elke voortdurende systeemverbetering van stroomopwaarts in de grotere Linux-gemeenschap.
Belangrijk is dat de kernelmodules dat zijn, ze emuleren geen virtuele machinehardware waarop het gast-besturingssysteem draait. Die baan hoort thuis in de gebruikersruimte. KVM gebruikt QEMU , die in de gebruikersruimte wordt uitgevoerd, om de virtuele machines te bouwen die communiceren met de gast-besturingssystemen. Elke virtuele machine is gewoon een gewoon Linux-proces. Een groot voordeel is dat je bekende Linux-commando's zoals top en kill kunt gebruiken om virtuele machines te bewaken en te beheren.
Samenvatting & conclusie
KVM is een uitstekende open-sourceoplossing voor volledige virtualisatie op het Linux-hostplatform. Na 10+ jaar actieve ontwikkeling is KVM de de facto standaard virtualisatietool op machineniveau geworden in veel Linux-distributies.