Linux KVM的虚拟化性能

仅仅作为一个版本的候选者来说，Linux 2.6.20已引起世人的广泛关注。在增加异步SCSI扫描、多线程USB探测以及许多驱动程序更新的基础上，Linux 2.6.20包含一个完整的虚拟化（而不是准虚拟化―Paravirtualization）解决方案。基于内核的虚拟机是一个GPL的软件项目，此项目由Qumranet发起并负责开发。在本文中，我们将展示Linux的基于内核的虚拟机（KVM）及相关重要特性，我们还要对KVM与其它的虚拟化方案（如QEMU Accelerator和Xen）作简洁的比较。

融合到Linux 2.6.20内核的重要方面是用于管理虚拟硬件的驱动程序。组成KVM的另一个部件是用户空间程序，这是一个QEMU的改进版本。Linux的基于内核的虚拟机使用Intel的VT和AMD的SVM/AMD-V作为硬件的虚拟化支持。也就是说，使用KVM的现行的硬件需要的是一个支持上述两种技术之一的X86处理器。这些技术分别体现在Intel的Core系列及后续处理器，Xeon 5000系列及后续处理器，Xeon LV系列，还有AMD的Socket F和AM2处理器上。

基于内核的虚拟机还指派每一个虚拟机为一个常规的Linux过程，此过程由Linux调度程序通过增加一个客户端模式执行来处理。由于虚拟机是一个标准的Linux过程，因此所有的过程管理工具都是可用的。KVM内核部件被嵌入到Linux 2.6.20-rc1内核及更新的版本，但KVM模块还能够建立在更老的内核（2.6.16 到 2.6.19）之上。目前，KVM支持Intel主机、AMD主机、Linux客户机（x86 和 x86_64）、Windows客户机（x86）、SMP主机和非活动迁移客户机。然而，大量的工作仍花费在优化的MMU虚拟化、活动迁移和SMP客户机上。目前，Microsoft Windows x64与KVM并不能协同工作。

无论是正运行着一个内建KVM的内核还是将KVM作为一个模块装载，设置和运行客户机操作系统的过程是相当简单的。在设置一个镜象（qemu-img将会与KVM协同工作）和KVM内核部件装载之后，QEMU的改进版本可通过标准的QEMU参数使系统保持良好运行。

使用KVM的硬件需求是一个x86/x86_64处理器连同AMD或Intel的虚拟化扩展，至少1GB的系统内存以保证有足够的内存用于客户机操作系统。为了说明问题，我们使用了两个双核的Intel Xeon LV处理器以及Linux2.6.20-rc3内核，此内核已在2007年1月。下面是一个所使用系统部件的简要列表（见表1）。

我们用于比较性能的基准是Gzip压缩、LAME编译、LAME编码和RAMspeed。我们使用的虚拟化部件是QEMU 0.8.2和kqemu加速模块，Xen 3.0.3及KVM。我们还将虚拟化环境与不运行任何形式的虚拟机的Fedora Core 6 Zod相比较。在Xen 3.0.3的测试中，我们使用了完全虚拟化而不是准虚拟化。在测试过程中镜象的大小被设置为10GB。在整个测试过程中，我们所使用的操作系统是Fedora Core 6 Zod（图1、图2、图3、图4、图5）。

纵览虚拟化性能的比较结果，在所有的基准测试中，KVM并非完全的优胜者。在Gzip压缩过程中，KVM处于领先的地位，但在其它的四项基准测试中，KVM却滞后于Xen3.0.3。然而，在我们选取的基准测试中，在使用支持Intel VT技术的双核的Intel Xeon LV处理器的情况下，完全虚拟化的Xen和基于内核的虚拟机都领先于采用QEMU加速器的QEMU。KVM的益处是高性能、稳定，无需修改客户机操作系统，还有大量的其它特性（例如，使用Linux调度程序）。Linux2.6.22内核正式推出后，我们就可以在各种环境中进行更多的KVM基准测试，其中包括比较AMD和Intel之间的硬件虚拟化性能。