kvm虚拟机管理系统，深入剖析KVM虚拟机管理系统，源码级解析与应用实践

深入解析kvm虚拟机管理系统，涵盖源码级剖析与应用实践，全面揭示KVM虚拟化技术的核心原理及实际应用。

KVM虚拟机管理系统简介

KVM（Kernel-based Virtual Machine）是一种开源的虚拟化技术，它利用Linux内核的虚拟化扩展功能，实现硬件辅助虚拟化，KVM虚拟机管理系统是KVM的核心组成部分，负责管理虚拟机的创建、运行、监控和资源分配等任务，本文将从源码角度对KVM虚拟机管理系统进行深入剖析，并探讨其在实际应用中的实践。

KVM虚拟机管理系统架构

KVM虚拟机管理系统主要分为以下几个模块：

1、KVM内核模块：负责实现虚拟化硬件功能，如CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化等。

2、QEMU：作为用户空间组件，负责与KVM内核模块交互，实现虚拟机的启动、运行、停止等操作。

3、libvirt：作为KVM虚拟机管理系统的API接口，提供命令行工具和Python、Java等编程语言的接口，方便用户和开发者进行虚拟机管理。

4、virt-manager：作为图形界面工具，提供直观的虚拟机管理界面，方便用户进行虚拟机操作。

5、virt-install：作为命令行工具，用于创建虚拟机。

6、virt-clone：用于克隆虚拟机。

KVM虚拟机管理系统源码解析

1、KVM内核模块

KVM内核模块主要负责实现虚拟化硬件功能，包括CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化等，以下是一些关键源码解析：

（1）CPU虚拟化

CPU虚拟化主要涉及vcpu.c文件，该文件实现了CPU虚拟化的核心功能，以下是一些关键代码：

int kvm_create_vcpu(struct kvm *kvm, int id, struct vcpu_info *info)
{
    ...
    kvm_vcpu_create(kvm, id, info);
    ...
}
static int kvm_vcpu_create(struct kvm *kvm, int id, struct vcpu_info *info)
{
    ...
    kvm_vcpu = kzalloc(sizeof(*kvm_vcpu), GFP_KERNEL);
    if (!kvm_vcpu)
        return -ENOMEM;
    kvm_vcpu->kvm = kvm;
    kvm_vcpu->id = id;
    kvm_vcpu->vcpu_info = info;
    ...
}

（2）内存虚拟化

内存虚拟化主要涉及memory.c文件，该文件实现了内存虚拟化的核心功能，以下是一些关键代码：

int kvm_memory_region_add(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_region *region)
{
    ...
    kvm_memory_region_add_flags(kvm, region, 0);
    ...
}
static int kvm_memory_region_add_flags(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_region *region, int flags)
{
    ...
    kvm->memory_regions = kzalloc(sizeof(struct kvm_memory_region *) * kvm->max_memory_regions, GFP_KERNEL);
    if (!kvm->memory_regions)
        return -ENOMEM;
    kvm->memory_regions[region->num] = region;
    ...
}

2、QEMU

QEMU作为用户空间组件，负责与KVM内核模块交互，实现虚拟机的启动、运行、停止等操作，以下是一些关键源码解析：

（1）虚拟机启动

虚拟机启动主要涉及qemu-img.c文件，该文件实现了虚拟机镜像的加载和启动，以下是一些关键代码：

static int load_image_file(const char *filename, int flags)
{
    ...
    if (load_image(filename, flags) != 0)
        return -1;
    ...
}
static int load_image(const char *filename, int flags)
{
    ...
    qimg = qimg_open(filename, QIMG_OPEN_READ, NULL);
    if (!qimg)
        return -1;
    vm = qemu_new_machine();
    if (!vm)
        return -1;
    ...
}

（2）虚拟机运行

虚拟机运行主要涉及qemu-kvm.c文件，该文件实现了虚拟机的运行，以下是一些关键代码：

static void kvm_run(void *opaque)
{
    ...
    kvm = kvm_init(kvm_domid);
    if (!kvm)
        return;
    kvm_create_vcpu(kvm, 0, &kvm->vcpu);
    kvm_vcpu_ioctl(kvm, KVM_RUN, NULL);
    ...
}

3、libvirt

libvirt作为KVM虚拟机管理系统的API接口，提供命令行工具和编程语言的接口，以下是一些关键源码解析：

（1）命令行工具

命令行工具主要涉及libvirt-dbus.c文件，该文件实现了libvirt命令行工具的核心功能，以下是一些关键代码：

static int libvirt_daemon_start(struct libvirt_conf *conf)
{
    ...
    bus = dbus_bus_get(DBUS_BUS_SYSTEM, NULL);
    if (!bus)
        return -1;
    object = dbus_proxy_new_for_bus(bus, G_DBUS_PROXY_FLAGS_NONE,
                                    NULL, "org.libvirt.libvirtd",
                                    "/org/libvirt/libvirtd",
                                    "org.libvirt.libvirtd",
                                    NULL, NULL);
    if (!object)
        return -1;
    ...
}

（2）编程语言接口

编程语言接口主要涉及libvirt-python.c文件，该文件实现了libvirt的Python接口，以下是一些关键代码：

static PyObject *libvirt_Connect(PyObject *self, PyObject *args)
{
    ...
    bus = dbus_bus_get(DBUS_BUS_SESSION, NULL);
    if (!bus)
        return NULL;
    object = dbus_proxy_new_for_bus(bus, G_DBUS_PROXY_FLAGS_NONE,
                                    NULL, "org.libvirt.libvirtd",
                                    "/org/libvirt/libvirtd",
                                    "org.libvirt.libvirtd",
                                    NULL, NULL);
    if (!object)
        return NULL;
    ...
}

KVM虚拟机管理系统应用实践

1、虚拟机创建

使用virt-install命令行工具创建虚拟机，如下所示：

virt-install --name myvm --ram 2048 --vcpus 2 --disk path=/var/lib/libvirt/images/myvm.img,size=20 --os-type linux --os-variant ubuntu18.04 --graphics none --console pty,target_type=serial

2、虚拟机启动

使用virsh命令行工具启动虚拟机，如下所示：

virsh start myvm

3、虚拟机克隆

使用virt-clone命令行工具克隆虚拟机，如下所示：

virt-clone --original myvm --name myvm-clone --disk path=/var/lib/libvirt/images/myvm-clone.img --auto-clone

4、虚拟机监控

使用virt-manager图形界面工具监控虚拟机，如下所示：

virt-manager

本文从源码角度对KVM虚拟机管理系统进行了深入剖析，包括KVM内核模块、QEMU、libvirt等关键组件的源码解析，介绍了KVM虚拟机管理系统的应用实践，包括虚拟机创建、启动、克隆和监控等操作，通过本文的学习，读者可以更好地理解KVM虚拟机管理系统的原理和应用，为实际工作提供有力支持。