KVM 是業界最爲流行的 Hypervisor，全稱是 Kernel-based Virtual Machine。它是做爲 Linux kernel 中的一個內核模塊而存在，模塊名爲 kvm.ko，也能夠看做是一個進程，被內核調度並管理，從 Linux 2.6.20 版本開始被徹底正式加入到內核的主幹開發和正式發佈代碼中。 KVM 主要用於管理 CPU 和內存的虛擬化，IO 設備的虛擬化則是由 Qemu 來完成。爲何會有這樣的分工，請繼續往下看。git
KVM 與 Qemu 的前世此生
Qemu 是一個純軟件實現的開源「模擬」軟件，它可以模擬整套虛擬機的實現，包括 CPU、內存、各類 IO 設備、鼠標、鍵盤、USB 、網卡、聲卡等等，基本上沒有它不能模擬的。有人可能會比較疑惑它跟 KVM 之間到底有何關係，咱們能夠把它們當作是合做關係，好基友，誰都離不開彼此。微信
KVM 離不開 Qemu。KVM 實現初期，爲了簡化開發和代碼重用，在 Qemu 的基礎上進行了修改，主要是將比較耗性能的 CPU 虛擬化和內存虛擬化部分移到了內核中實現，保留 IO 虛擬化模塊在用戶空間實現。這樣的作法主要是考慮到性能的緣由，CPU 和 內存虛擬化是很是複雜的虛擬化模塊，並且使用很是頻繁，若是實如今用戶空間的話，用戶態和內核態的頻繁切換勢必會對性能形成很大的影響。那爲何要單獨保留 IO 虛擬化在用戶空間呢，這個也是權衡之下的結果，首先 IO 設備太多了，其次 IO 虛擬化相對其餘兩個模塊使用不是很頻繁，開銷會小一些，因此，爲了儘量保持內核的純淨性，纔有了這樣的分配。markdown
Qemu 離不開 KVM。上面也說了，Qemu 是一個純軟件的實現，運行在用戶空間，性能很是低下，因此，從 Qemu 的角度，能夠說是 Qemu 使用了 KVM 的虛擬化功能，爲自身虛擬機提供加速。數據結構
早期二者尚未區分（沒有同居），KVM 修改的模塊叫 qemu-kvm，到 Qemu1.3 版本以後，二者就合二爲一了（同居啦），若是咱們在用 Qemu 建立虛擬機時，要加載 KVM 模塊，須要爲其指定參數 --enable-kvm。架構
KVM 架構
KVM 是基於硬件虛擬化（Intel VT 或 AMD-V）實現的一套虛擬化解決方案，經過以上一個與 Qemu 關係的分析，咱們基本上知道它在虛擬化領域處在一個什麼樣的地位。它其實只負責 CPU 和內存的虛擬化，不負責任何設備的模擬，而是提供接口給用戶空間的 Qemu 來模擬。這個接口是 /dev/kvm，
Qemu 經過 /dev/kvm 接口設置一個虛擬機的地址空間，而後向它提供模擬好的 I/O 設備，並將相關的設備回顯操做映射到宿主機，完成整個 I/O 設備的虛擬化操做。框架
/dev/kvm 接口是 Qemu 和 KVM 交互的「橋樑」，基本的原理是：/dev/kvm 自己是一個設備文件，這就意味着能夠經過 ioctl 函數來對該文件進行控制和管理，從而能夠完成用戶空間與內核空間的數據交互。在 KVM 與 Qemu 的通訊過程主要就是一系列針對該設備文件的 ioctl 調用。函數
我就拿建立虛擬機舉個例子，虛擬機本質上是宿主機的一個進程，包括用戶態數據結構和內核態數據結構，用戶態部分由 Qemu 建立並初始化，內核態部分則由 KVM 來完成，完成後會返回一個文件句柄來表明所建立的虛擬機，針對該文件句柄的 ioctl 調用就能夠對虛擬機進行相應的管理，好比創建虛擬機地址空間和宿主機地址空間的映射關係，建立多個線程（虛擬處理器，vCPU）來供虛擬機使用等，對於建立出的 vCPU，也會生成相應的文件句柄，一樣，對 vCPU 的文件句柄的 ioctl 調用就能夠對 vCPU 進行管理。工具
關於這塊的具體細節，後面會有文章來專門討論。post
VMM 管理工具 —— libvirt
目前，虛擬化這個領域能夠說是百花齊放，針對不一樣的場景提出了不少的虛擬化解決方案，KVM、Xen、VMware、VirtualBox、Hyper-V 等等，具體的這些方案有什麼特色，能夠看前文「虛擬化技術總覽」。這麼多方案勢必有不少通用的模塊，不一樣之處可能在於，與不一樣硬件廠商的適配上，爲了支持更多廠商，以及應用更多的領域，有不少 IaaS 解決方案須要融合多種虛擬化技術。這個時候若是有一個平臺類的管理工具就會很是方便，libvirt 就是這樣一個工具。性能
libvirt 除了可以支持多種虛擬化方案以外，還支持 OpenVZ、LXC 等容器虛擬化系統。它提供一套完善的虛擬機管理工具，支持 GUI 和命令行的形式，如 virsh、virt-install、virt-manager。因爲它的通用性和易管理，不少雲計算框架平臺都在底層使用 libvirt 的 API 來管理虛擬機，好比 OpenStack、OpenNebula、Eucalyptus 等。這個工具咱們僅僅提一下，有興趣的能夠裝個玩玩。
下面給出 KVM 和 Qemu 的 git 路徑，有興趣的能夠把源碼下下來研究下。
kvm.git：
git clone git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm.git qemu.git（包括了 kvm）: git clone git://git.qemu-project.org/qemu.git
PS：對雲計算感興趣的小夥伴能夠關注個人微信公衆號：aCloudDeveloper，專一雲計算領域，堅持分享乾貨。