KVM
云计算定义：
①汇聚资源，并以资源池的方式提供
②以云平台，例如OpenStack作为底座平台提供的
③OpenStack使用虚拟化+物理资源的方式将这些计算、存储、网络等资源租凭给用户
用户可以在任何时间、地点通过网络获取所需要的计算资源、网络资源、存储资源，并且按量计费、弹性伸缩，云计算就是一个大的租凭渠道。
云计算所汇聚的这部分资源（通过云平台的方式汇聚这些资源），而云平台比如：阿里云、华为云这些云平台使用到的底层平台技术为OpenStack,而OpenStack利用了什么技术将资源可以划分给不同的用户使用（虚拟化技术+物理资源集成的方式）
虚拟化技术
通过虚拟化技术（具象化成了软件）将一台计算机虚拟成堕胎逻辑计算机，在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，同时每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，应用程序都可以在互相独立的空间内运行而互不影响，从而提高计算机的工作效率
1、在一个操作系统中模拟多个操作系统，同时每个操作系统可以跑不同的服务，从而实现一台宿主机搭建一个集群。
2、通过软件/应用程序的方式，来实现物理硬件的功能。
虚拟化类型
1、全虚拟化：将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化，最后进行调用。使用方法：使用hypervisor(VMM)软件，其原理在底层硬件和服务器之间建立一个抽象层，而基于核心的虚拟机是面向Linux系统的开源产品hypervisor(VMM)可以捕捉CPU的指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。
2、半虚拟化：需要修改操作系统（软件形式模拟物理硬件+物理硬件资源加强型辅助）
3、直通：直接使用物理硬件资源
特性：
优势：
①集中化管理（远程管理、维护）
②提高硬件利用率（物理资源利用率低，虚拟化解决空闲的容量）
③动态调整机器/资源配置（虚拟化把系统的应用程序和服务硬件分离、提高了灵活性）
④高可靠（可部署额外的功能和方案，可提高透明负载均衡、迁移、恢复复制等应用环境）
劣势：
①前期高额费用（初期硬件支持）
②降低硬件利用率（特定场景-例如极度吃资源的应用不一定适合虚拟化）
③更大的错误影响面（本地物理机down机会导致虚拟机均不可用，同时可能虚拟机中文件全部损坏）
④实施配置复杂、管理复杂（管理人员运维、排障困难）
⑤一定的限制性（虚拟化技术涉及各种限制，必须与支持/兼容虚拟化的服务器、应用程序及供应商结合使用）
⑥安全性（虚拟化技术自身的安全隐患）
小结
虚拟化：
是提高资源利用率的解决方案
虚拟化典型特性：
①在一台操作系统中模拟多个操作系统
②使用软件形式模拟物理硬件设备
虚拟化技术类型：
KVM XEN virtualbox(ensp)
①全虚
②半虚
③直通
VMM（虚拟机监视器/管理程序）haperivisor
VMM是一个系统软件，可以维护多个高效、隔离的程序环境（虚拟机），同时可以管理计算机系统的真实资源、为虚拟机提供接口
VMM功能：
1、对物理资源进行逻辑分割（转化为虚拟资源）
2、调用虚拟资源供与应用程序（虚拟机）
KVM简介
KVM（Kernel-based Virtual Machine）–基于内核的虚拟机
KVM是基于虚拟化扩展的X86硬件的开源Linux原生的全虚拟化方案（要求cpu支持Intel-VT-x或AMD-V）
KVM（组件）内嵌于内核模块中，模拟处理器和内存以支持虚拟机运行
虚拟机被实现为常规的Linux进程，有标准Linux调度程序进行调度；
虚拟机的每个虚拟CPU被实现为一个常规的Linux进程。这使得KVM能够使用Linux内核的已有功能，但KVM本身不执行任何模拟。需要客户空间程序（虚拟机）通过/dev/kvm（此虚拟设备需要开起硬件辅助虚拟化才能看到）接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，并且有Qemu模拟I/O（ioctl）进行调度资源和维护管理
Libvirt：KVM的管理工具，除了可以管理KVM这类VMM，还可以管理Xen，VirtualBox，甚至OpenStack底层
Libvirt包含3个组件：后台daemon程序libvirtd、API库、命令行工具virsh
KVM架构和原理
KVM虚拟化架构/三种模式
1、客户模式（guestOS）:VM中的OS为GuestOS
客户机在操作系统中运行的模式，客户机分为内核模式和用户模式，作用如下：
2、用户模式
为用户提供虚拟机管理的用户空间工具 以及代表用户执行I/O，Qemu工作在此模式下（Qemu的主要功能）
3、linux内核模式
模拟CPU、内存，实现客户模式切换，处理从客户模式的推出，KVM即运行在此模式下。
KVM原理
1、Guest：客户机系统，包括CPU（vCPU）、内存、驱动（Console、网卡、I/O设备驱动等），被KVM置于一种受限制的CPU模式下运行。
2、KVM内核模块模拟处理器和内存以支持虚拟机运行
3、Qemu主要处理I/O以及为客户提供一个用户空间/dev/kvm工具libvirt来进行虚拟机管理
ioctl(定义)专用于设备输入输出操作的系统调用
libvirt：KVM管理工具
以上构成一个完整的虚拟化平台
简易理解：KVM驱动提供处理器、内存的虚拟化，以及客户机I/O的拦截（拦截敏感指令），guest的I/O被拦截后，交由Qemu处理
Qemu利用接口libkvm调用（ioctl）虚拟机接口/dev/kvm来分配资源、管理、维护虚拟机
KVM工作流程
用户模式的Qemu利用接口libkvm通过ioctl系统调用进入内核模式。KVM驱动为虚拟机创建虚拟CPU和虚拟内存，然后执行VMLAU NCH指令进入客户模式，装在Guest OS并进行。Guest OS运行过程中如果发生异常，则暂停Guest OS的运行并保存当前状态同时退出到内核模式来处理这些异常。
内核模式处理这些异常时如果不需要I/O则处理完成后重新进入客户模式。如果需要I/O则进入到用户模式，则由Qemu来处理I/O，处理完成后进入内核模式，再进入客户模式。
总结
kvm是虚拟化技术
kvm模拟硬件资源/设备/操作系统
kvm核心功能：
QEMU（工作在用户层，控制libkvm工具（工具作用，控制内核的KVM）来调用物理虚拟化资源（调用物理虚拟化资源的方式ioctl，供给虚拟机））
KVM（工作在内核层，虚拟化/抽象化物理硬件资源，共给Qemu组件调用）
KVM个核心组件功能
QEMU：控制I/O虚拟化，调用硬件资源
KVM：为虚拟机提供CPU、内存（硬件资源）的虚拟化
虛拟化前
①每台主机拥有一 个操作系统
②软硬件紧密结合
③在同一个主机上运行多个应用程序通常会产生冲突
④系统资源利用率低(例如: 5%)
⑤硬件成本高昂并且不够灵活
虚拟化后
①打破了操作系统和硬件的互相依赖
②通过封装到虚拟机的技术，管理操作系统和应用程序为单一 的个体
③强大的安全和故障隔离
④虚拟机时独立于硬件的，它们可以在任何硬件上运行
对比:
操作系统方面(虚拟化前) :
LAMP架构中(以-台主机实现)
LINUX + Apache + MySQL + PHP
其中Apache与MySQL资源是共享的
如果架构要求服务间的安全性隔离比较高的话，Apache的页面和MySQL数据库的目录一 定是不能互相碰面，如
果Apache漏洞暴露出来,攻击者就可以Apache的进程访问到MySQL的数据目录，从而获取MySQL中的数据，这种就是严重的安全隐患，而想解决这种潜在危险，可以通过实现内核级别的隔离(使用虚拟化技术)
软硬件结合
因为硬件和操作系统不兼容 或者不支持，导致有些软、硬件功能无法正常使用(也是最难的问题)
使用虚拟化,软硬件之间是会通过虚拟化层驱动进行隔离(调配)的，只要虚拟化层可以识别软/硬件应用，就可以将软硬件结合使用
③在同一个主机上运行多个应用程序通常会产生冲突
Apache和Nginx定位相同(80端口)
只能使用反向代理的方式进行分离,而同时如果在同一台机器使用这种方式，Apache和Nginx中重要的数据文件如果同时被泄露出去而虚拟化可以隔离服务