背景介绍

KVM，全称Kernel-based Virtual Machine，即基于内核的虚拟机，是一种开源的虚拟化模块，自Linux 2.6.20版本之后被集成在Linux的各个主要发行版本中，KVM利用硬件虚拟化技术支持创建和运行多个隔离的轻量级虚拟机环境，这些虚拟机（VM）表现为标准的Linux进程，由Linux调度程序进行管理。

什么是KVM模块？

KVM模块是一个Linux内核模块，它提供了硬件虚拟化的核心功能，使得Linux可以变成一个Hypervisor，Hypervisor是用于创建和管理虚拟机的软件、固件或硬件，与传统的虚拟机监视器不同，KVM本身不模拟任何硬件设备，而是通过加载到Linux内核中，将Linux内核变成Hypervisor。

KVM的基本架构

KVM主要由两个部分组成：

1、KVM模块（kvm.ko）：这是核心部分，负责提供虚拟化的核心功能，包括CPU和内存的虚拟化。

2、QEMU工具：这是一个用户空间组件，负责模拟虚拟机的用户空间组件，如I/O设备模型和外设访问途径。

在KVM的架构中，每个Guest OS都是作为Linux的一个标准进程来实现的，可以使用Linux进程管理命令进行管理。

KVM模块的功能与特点

功能

CPU和内存虚拟化：KVM模块支持硬件虚拟化扩展（如Intel VT和AMD-V），允许多个操作系统共享同一个硬件平台。

高效的上下文切换：得益于硬件支持，KVM可以在不同客户操作系统之间进行快速切换。

设备模拟：通过与QEMU结合，KVM能够模拟各种I/O设备，如网络接口、磁盘和显卡等。

特点

模块化设计：KVM作为一个内核模块，可以根据需要加载和卸载，灵活性高。

高性能：由于直接运行在硬件上，KVM的性能接近于本机运行的原生系统。

开源：KVM是一个开源项目，社区活跃，持续改进和优化。

如何安装和使用KVM

安装KVM

以CentOS为例，可以通过以下命令安装KVM及其相关软件包：

sudo yum install @virtualization
sudo systemctl enable --now libvirtd
sudo systemctl start libvirtd

创建虚拟机

使用virt-manager图形界面工具或者virt-install命令行工具可以创建和管理虚拟机，使用virt-install创建一个基本的虚拟机：

virt-install \
  --name centos8 \
  --ram 2048 \
  --vcpus 2 \
  --disk path=/var/lib/libvirt/images/centos8.img,size=20 \
  --network network=default \
  --os-type linux \
  --os-variant rhel8.0 \
  --graphics none \
  --console pty,target_type=serial \
  --cdrom /path/to/centos8.iso

KVM模块是Linux内核中的一个关键组件，它为Linux带来了强大的虚拟化能力，通过硬件虚拟化支持和高效的上下文切换，KVM能够在单一硬件上高效地运行多个操作系统，其模块化设计和开源性质使得它成为学术界和工业界广泛采用的虚拟化解决方案之一。