CPU 和內存虛擬化原理 - 天天5分鐘玩轉 OpenStack（6）

前面咱們成功地把 KVM 跑起來了，有了些感性認識，這個對於初學者很是重要。不過還不夠，咱們多少得了解一些 KVM 的實現機制，這對之後的工做會有幫助。

CPU 虛擬化

KVM 的虛擬化是須要 CPU 硬件支持的。還記得咱們在前面的章節講過用命令來查看 CPU 是否支持KVM虛擬化嗎？

root@ubuntu:~# egrep -o '(vmx|svm)'  /proc/cpuinfo vmx

若是有輸出 vmx 或者 svm，就說明當前的 CPU 支持 KVM。CPU 廠商 Intel 和 AMD 都支持虛擬化了，除非是很是老的 CPU。

一個 KVM 虛機在宿主機中實際上是一個 qemu-kvm 進程，與其餘 Linux 進程同樣被調度。 好比在個人實驗機上運行的虛機 kvm1 在宿主機中 ps 能看到相應的進程。

虛機中的每個虛擬 vCPU 則對應 qemu-kvm 進程中的一個線程。看下圖

在這個例子中，宿主機有兩個物理 CPU，上面起了兩個虛機 VM1 和 VM2。 VM1 有兩個 vCPU，VM2 有 4 個 vCPU。能夠看到 VM1 和 VM2 分別有兩個和 4 個線程在兩個物理 CPU 上調度。

這裏也演示了另外一個知識點，即虛機的 vCPU 總數能夠超過物理 CPU 數量，這個叫 CPU overcommit（超配）。 KVM 容許 overcommit，這個特性使得虛機可以充分利用宿主機的 CPU 資源，但前提是在同一時刻，不是全部的虛機都滿負荷運行。 固然，若是每一個虛機都很忙，反而會影響總體性能，因此在使用 overcommit 的時候，須要對虛機的負載狀況有所瞭解，須要測試。

內存虛擬化

KVM 經過內存虛擬化共享物理系統內存，動態分配給虛擬機。看下圖

爲了在一臺機器上運行多個虛擬機，KVM 須要實現 VA（虛擬內存） -> PA（物理內存） -> MA（機器內存）直接的地址轉換。虛機 OS 控制虛擬地址到客戶內存物理地址的映射 （VA -> PA），可是虛機 OS 不能直接訪問實際機器內存，所以 KVM 須要負責映射客戶物理內存到實際機器內存 （PA -> MA）。具體的實現就不作過多介紹了，你們有興趣能夠查查資料。

還有一點提醒你們，內存也是能夠 overcommit 的，即全部虛機的內存之和能夠超過宿主機的物理內存。但使用時也須要充分測試，不然性能會受影響。

下一節咱們討論 KVM 如何實現存儲虛擬化。