虚拟机体验之 KVM 篇

在上一篇中，我展示了虚拟机软件 QEMU 的使用、效果及其性能，同时也分析了不同用户对虚拟机的不同追求。但是不管是桌面用户还是企业级用户，对虚拟机软件的追求有一点是共同的，那就是性能。QEMU 是一个强大的虚拟机软件，它可以完全以软件的形式模拟出一台完整的电脑所需的所有硬件，甚至是模拟出不同架构的硬件，在这些虚拟的硬件之上，可以安装完整的操作系统。QEMU 的运行模式如下图：

很显然，这种完全以软件模拟硬件的形式虽然功能强大，但是性能难以满足用户的需要。模拟出的硬件的性能和物理硬件的性能相比，必然会大打折扣。为了提高虚拟机软件的性能，开发者们各显神通。其中，最常用的办法就是在主操作系统中通过内核模块开一个洞，通过这个洞将虚拟机中的操作直接映射到物理硬件上，从而提高虚拟机中运行的操作系统的性能。如下图：

其中 KVM 就是这种加速模式的典型代表。在社区中，大家常把 KVM 和 Xen 相提并论，但是它们其实完全不一样。从上图可以看出，使用内核模块加速这种模式，主操作系统仍然占主导地位，内核模块只是在主操作系统中开一个洞，用来连接虚拟机和物理硬件，给虚拟机加速，但是虚拟机中的客户操作系统仍然受到很大的限制。这种模式比较适合桌面用户使用，主操作系统仍然是他们的主战场，不管是办公还是打游戏，都通过主操作系统完成，客户操作系统只是按需使用。至于 Xen，则完全使用不同的理念，比较适合企业级用户使用，桌面用户就不要轻易去碰了，具体内容下一篇我再讲。

其实 VirtualBox 也是采取的这种内核模块加速的模式。我之所以这么说，是因为在安装 VirtualBox 时，它会要求安装 DKMS。如下图：

熟悉 Linux 的人知道，DKMS 就是为了方便用户管理内核模块而存在的，不熟悉 DKMS 的人 Google 一下也可以了解个大概。关于 VirtualBox 的具体使用方面的内容，我下一篇再讲。这一篇主要讲 KVM。

KVM 和 QEMU 是相辅相成的，QEMU 可以使用 KVM 内核模块加速，而 KVM 需要使用 QEMU 运行虚拟机。从上图可以看到，如果要使用 Ubuntu 的包管理软件安装 KVM，其实安装的就是 qemu-kvm。而 qemu-kvm 并不是一个什么很复杂的软件包，它只包含很少量几个文件，如下图：

用 man 命令查看一下它的文档，发现 qemu-kvm 包不仅包含的文件很少，而且它的可执行文件 kvm 也只是对 qemu-system-x86_64 命令的一个简单包装，如下图：

那么问题来了，kvm 内核模块究竟是由哪个包提供的呢？其实，自从 Linux 2.6 开始，kvm 就已经被加入内核了。如果非要找出 kvm 内核模块 kvm.ko 是由哪个包提供的，可以用如下命令考察一下：

写到这里，已经可以看出 KVM 的使用是很简单的了。下面，我使用 KVM 运行一下上一篇中安装的 WinXP 操作系统，体验一下 QEMU 经过 KVM 加速后的运行效率。使用如下命令运行使用 KVM 加速的 QEMU：

可以看出，使用 KVM 加速后，虚拟机中的 WinXP 运行速度提升了不少，开机只用了 34 秒。我将分辨率调整为 1366*768，图形界面运行也很流畅，不管是打开 IE 浏览器还是 Office 办公软件都没有问题，再也没有出现 CPU 使用率飙升到 100% 的情况。如果用 ps -ef | grep qemu 命令查看一下，发现 kvm 命令运行的还是 qemu-system-x86_64 程序，只不过加上了 -enable-kvm 参数，如下图：

另外，对于桌面用户来说，有一个好用的图形化界面也是很重要的。虽然 QEMU 和 KVM 自身不带图形界面的虚拟机管理器，但是我们可以使用第 3 方软件，比如 virt-manager。只需要使用 sudo apt-get install virt-manager 即可安装该软件。该软件依赖于 libvirt，在安装过程中也会自动安装。运行 virt-manager 的效果如下图，注意必须使用 sudo 运行，因为该软件需要超级用户权限：

该软件可自动识别系统中的虚拟机环境是 QEMU+KVM 还是 Xen。新建一个虚拟机，由于之前安装过一个 WinXP 系统，所以选择导入现有硬盘镜像。点下一步后，出现如下界面：

这一步没什么好说的，再点下一步，如下图：

这里可以设置网络选项。如果勾选“在安装前自定义配置”的话，还可以对硬件进行进一步的自定义，如下图：

在上图中，我们可以看到虚拟机支持的所有虚拟显卡的类型，在这里，我当然选择的是 VMVGA，因为我以前经常用 VMWare，知道这些操作系统在 VMWare 的虚拟显卡设置下运行得都没有问题。当然，其它的选项都可以试一下，不过在虚拟的操作系统中需要安装相应的驱动程序。

最后，虚拟机运行的效果图如下：

可以看到，该程序提供的界面有非常丰富的功能菜单，功能是非常强大的，甚至可以向虚拟机中的操作系统发送组合按键。

可以这么说，如果没有 VirtualBox 的话，QEMU+KVM 的组合应该是桌面用户的首选。下一篇我将尝试 VirtualBox，VirtualBox 号称是最强大的开源虚拟机系统，敬请期待。

 

（京山游侠于2015-02-24发布于博客园，转载请注明出处。）