官方文档学习

  https://access.redhat.com/documentation/en-US/Red_Hat_Enterprise_Linux/7/pdf/Virtualization_Getting_Started_Guide/Red_Hat_Enterprise_Linux-7-Virtualization_Getting_Started_Guide-en-US.pdf

CPU虚拟化

模拟 emulation

  对于CPU来说,需要模拟ring 0、1、2、3

  虚拟机内核运行在ring 1上

  

虚拟 virtualization

  完全虚拟化 full-virtualization

    对于CPU来说,需要虚拟ring 0

    虚拟机内核运行在ring -1 上

    Guest认为自己直接运行在物理主机上,没有意识到自己是虚拟机

    BT 二进制翻译,基于软件的方式

    HVM 硬件辅助的虚拟化,基于底层硬件支持虚拟化指令集

  半虚拟化 para-virtualization

    Guest清楚的知道自己是虚拟机

    如果虚拟机要运行特权指令,但这条特权指令不会影响到其它的虚拟机和物理机,则由虚拟机的内核直接调用硬件资源,减少了中间的指令转换层

    如果虚拟机要运行的特权指令,会影响虚拟机和物理机,则发出hyper call,交由hypervisor调用硬件资源

Memory虚拟化

在虚拟机中

  Shadow Page Table 实现虚拟机中逻辑地址到虚拟机物理地址的转换

    MMU 将虚拟机的物理地址转换为物理主机的物理地址

    GVA ---> GPA ---> HPA

  MMU Virtualization 硬件实现,能使得虚拟机中的逻辑地址直接转换成为物理主机的物理地址

    Intel EPT Extended Page Table

    AMD NTP Nested Page Table

    GVA ---> HPA

  TLB Virtualization

    Translation Lookaside Buffer 转换检测缓冲区是一个内存管理单元

    tagged TLB

      存储虚拟机中逻辑地址到物理机的物理地址的转化

I/O虚拟化

  存储设备

    硬盘、光盘、U盘、软盘

  网络设备

    网卡

  显示设备

    VGA

      frame buffer机制

      给每个驱动一个缓冲窗口,一般使用完全虚拟化

  字符设备

    键盘

      ps/2、usb

    鼠标

      ps/2、usb

    使用焦点捕获方式,将字符设备和虚拟机建立临时关联,一般使用完全虚拟化

  I/O虚拟化方式

    完全虚拟化

      完全使用软件来模拟真实硬件

      适用于所有的设备

    半虚拟化

      移除了虚拟机中不必要的模拟驱动使用,而是调用I/O前端驱动,I/O前端驱动和物理主机上的I/O后端驱动交互,从而直接调用物理驱动

      通常仅适用于

        磁盘、网卡

      IO-through IO透传

        让虚拟机直接使用物理设备,仍然需要hypervisor协调

        需要硬件支持透传技术

          Intel VT-d

            在IO MMU层隔离各虚拟机的IO数据,避免因为集中的DMA设备管理,导致多虚拟机的IO数据混淆

            并且还能完成中断映射的对应关系,明确各IO中断对应的处理虚拟机

            基于北桥的硬件辅助的虚拟化技术,主要提升I/O设备可靠性、灵活性以及性能

虚拟化技术两种实现

  Type-I

    hypervisor ---> vm

    Xen、RHEV、ESXi

  Type-II

    host vmm ---> vms

    KVM、VMware Workstation、Virtual Box

    依赖底层操作系统

KVM、Xen缺陷

  它们都不能完整意义上的实现IO,必须通过qemu、virtio实现IO传输

虚拟化技术分类

  模拟

    PearPC

    Bochs

    QEMU

    (模拟器)

  完全虚拟化

    native virtualization

    底层硬件架构必须和虚拟机架构一致

    VMware Workstation、VMware Server、Parallels Desktop、KVM、Xen(HVM)

  半虚拟化

    para-virtualization

    底层硬件架构必须和虚拟机架构一致

    xen、uml(user-mode linux)

  OS级别虚拟化

    OpenVZ

    lxc

    Solaris Containers

    FreeBSD jails

    (性能好)

  库虚拟化

    wine

    在Linux上模拟Windows库,可以玩Windows上的游戏、软件

  应用程序虚拟化

    jvm

TUN与TAP

  在计算机网络中,TUN与TAP是操作系统内核中的虚拟网络设备。不同于普通靠硬件网卡实现的设备,这些虚拟的网络全部用软件实现,并向运行于操作系统上的软件提供与硬件网络设备相同的功能

  TAP等同于一个以太网设备,它操作第二层数据包如以太网数据帧

  TUN模拟了网络层设备,操作第三层数据包比如IP数据包

  操作系统通过TUN/TAP设备向绑定该设备的用户空间的程序发送数据。反之,用户空间的程序也可以像操作硬件网络设备那样,通过TUN/TAP设备发送数据,数据包投递至操作系统的网络栈,从而模拟外部接受数据的过程

虚拟化网络

  nat

  bridge

  route

  isolation

网桥设备管理

NetworkManager不支持桥设备管理

 chkconfig NetworkManager off
chkconfig networ on

桥设备管理软件包安装

 yum install -y bridge-utils

编辑桥配置文件

cp ifcfg-eth0 ifcfg-br0

vim ifcfg-br0

    DEVICE=br0
NM_CONTROLLED=no
TYPE=Bridge
# 下面IP、掩码、DNS直接使用原网卡的
# 如果有mac地址最好删除掉 vim ifcfg-eth0 # 将 IP、掩码、DNS等删除
BRIDGE=br0 service network restart

使用brctl配置桥设备(不持久)

brctl addbr br0

brctl stp br0 on 

ifconfig eth0 0 up

brctl addif br0 eth0

ifconfig br0 IP/NETMASK up

route add default gw GW_IP

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