一．虚拟化介绍
在X86平台的虚拟化技术中，新引入的虚拟化层通常称为虚拟化监控器（Virtual Machine Monitor,VMM），也叫Hypervisor。在虚拟化中，VMM必须能截获计算元件到物理资源的直接访问，并将其重定向到虚拟资源池中。根据VMM是用纯软件的方法还是利用物理资源提供的机制来“截获重定向”，可分为软件虚拟化和硬件虚拟化。
二：软件虚拟化和硬件虚拟化
软件虚拟化：QEMU,VMWare
QEMU采用动态二进制翻译技术，客户机的指令不能再物理机上直接执行，需要通过VMM翻译，再转换成可以在物理机上执行的指令，这通常会产生显著的性能开销，所以QEMU虚拟机用起来是相当慢的，但是QEMU的优点是平台无关性，可以在同一平台模拟不同架构平台的的虚拟机。这么好的优点真的是不应该被这么慢的性能拖住而不被广泛使用，所以后面就搭配KVM一起用，QEMU提供I/O，KVM提供对硬件的访问。
VMWare采用二进制翻译和直接执行相结合的方案。客户机用户空间的代码采用直接执行的方式，客户机的内核代码则采用二进制翻译的方式，我们知道一个程序的大部分时间都是在用户空间来完成的，大大的减少了翻译所占的开销，与QEMU相比，这样做性能会大幅提升，但是失去了跨平台的能力。
硬件虚拟化：
说白了就是硬件提供了对特殊指令的截获和重定向的支持，从而提升客户机的性能。
三．半虚拟化和全虚拟化
在半虚拟化的方案中，通过改动客户机的操作系统，使客户机知道自己运行在虚拟化环境下，能够与VMM进行协同工作。本质上，半虚拟化弱化了对虚拟机特殊指令的被动截获要求，将其转化为客户机的操作系统主动通知。这个主动通知前提是需要修改客户机的操作系统源代码的。
全虚拟化：
全虚拟化为客户机提供了完整的虚x86平台，包括处理器、内存和外设，客户机认为自己运行在硬件之上，性能相对于半虚拟化低。
随着厂商的cpu对虚拟化的支持越来越好，intel引入Intel-VT，AMD引入ADM-V技术，靠硬件辅助的全虚拟化性能越来越好，全虚拟化将成为虚拟化技术的核心
四．KVM
KVM（kernel-based Virtual Machine）是基于kernel的虚拟机，从Linux 2.6.20开始，KVM就被集成进内核，成为内核的可加载的模块。关于KMV,总结如下：
1.KVM的模块:
kvm-intel.ko #for Intel CPU
kvm-amd.ko #for AMD CPU
kvm.ko #主要的模块
当三个模块都加载后，会出现/dev/kvm字符设备，负责qemu和kvm的通讯
2. 在kvm架构中，每个虚拟的CPU显示为一个常规的进程，有Linux调度程序进行调度，享受Linux内核所有的功能
3. KVM本身不提供模拟，运行在内核，提供CPU和内存的虚拟化，以及客户机的I/O拦截，客户机的I/O被KVM拦截后交给QEMU处理，为KVM修改过的QEMU运行在用户空间，提供硬件的I/O虚拟化，通过IOCTL /dev/kvm字符设备和KVM进行交互。
当KVM模块被加载的时候：
1）首先初始化内部的数据结构；
2）做好准备后，KVM 模块检测当前的 CPU，然后打开 CPU 控制及存取 CR4 的虚拟化模式开关，并通过执行 VMXON 指令将宿主操作系统置于虚拟化模式的根模式；
3）最后，KVM 模块创建特殊设备文件 /dev/kvm 并等待来自用户空间的指令
4. KVM的功能列表：
1）支持CPU和Memory超分（overcommit）
2）支持virtio
3）支持热插拔（cpu,块设备，网络设备等）
4）支持SMP（Symmetric Multi-Processing对称多处理器系统）
5）支持实时迁移（Live Migration）
6）支持PCI设备直接分配和单根I/O虚拟化（SR-IOV)
7）支持内核同页合并（KSM）
8）支持非一致性内存访问（NUMA）
5. KVM工具集合
1） libvirt: 操作管理kvm虚拟机虚拟化API
2） Virsh: 基于libvirt命令行工具
3） Virt-Manager: 基于libvirt的GUI工具
4） Virt-v2v:虚拟机迁移
5） Virt-*
6） Svirt: 安全工具
五．Qemu-KVM的简单安装和使用
1）查看CPU是否支持虚拟化
cat /proc/cpuinfo|egrep “vmx|svm”
2）现在的linux都带有kvm 模块，确保kvm模块正确安装
ls /dev/kvm
3) 安装qemu
yum install qemu*
或者git clone https://git.qemu.org/git/qemu.git 下载最新的qemu
或者https://download.qemu.org/来下载想要的版本
4）创建img 文件，有一般有两种方式
[a]. dd if=/dev/zero of=rhel7u4.img bs=1M count=8192
[b]. qemu-img create -f qcow2 rhel7u4.img 8G ; 推荐使用这种方式，这种方式创建出 来的img文件是稀疏文件，也就是刚创建出来并没有8G,会随着数据的增多而增加。
-f : 磁盘文件格式，一般有raw和qcow2, 通常用的较多的是qcow2,相比较raw格式来说，性能虽然差点，但是优点是稀疏文件，并且具有加密、压缩、快照等功能
格式转换：qemu-img convert -f raw input.img -O qcow2 output.qcow2
5）将客户机os安装到img中，img可以看成是qemu 客户机启动的硬盘。
安装：
Qemu-system-x86_64 -m 2048 -smp 4 -vnc 10.239.181.192:12 -enable-kvm -boot order=cd -hda /root/kvm/rhel7u4.img -cdrom rhel7.4.iso
起guest:
taskset -c 0-4 qemu-system-x86_64 -name vm2 -enable-kvm -cpu host -smp cores=16,sockets=1, -m 77G -drive file=redhat.img -vnc :12 -netdev tap,id=ipvm1,ifname=tap3,script=/etc/qemu-ifup -device e1000,netdev=ipvm1,id=net0,mac=00:00:02:98:AC:62
taskset -c 1-4：绑定host的core，意思是用host的1-4 core来起这个guest
-name vm2 :客户机的名字
-enable-kvm 开启kvm加速
-cpu host：客户机cpu 模型
-smp：客户机cpu
-m 77G:客户机的内存
-drive file=/home/redhat.img : 配置驱动器，也可以这样写 -boot order=cd -hda=redhat.img -cdrom=redhat.iso
-vnc :12 开启vnc 5912端口，可以通过该端口连接到客户机，也可以指定ip，例如-vnc 10.10.10.10:12,默认是127.0.0.1
-netdev tap,id=ipvm1,ifname=tap3,script=/etc/qemu-ifup 这是新版的net配置方式，这句话的意思是创建一个tap型的网络设备，id=ipvm1 这个标识符可以随便取，ifname=tap3 tap设备网卡的名字，script=/etc/qemu-ifup表示在创建的虚拟机的时候会先执行qemu-ifup这个脚本，事实上还有个downscript=/etc/qemu-ifdown，这个是自动调用的，不需要特意去指定，是在结束的时候调用。
-device e1000,netdev=ipvm1,id=net0,mac=00:00:02:98:AC:62 这个-netdev是在host端创建了一个tap网卡，网卡id为ipvm1, -device e1000是创建一个千兆的网卡，netdev=ipmi1，是与host端的tap设备网卡相对应的另外一端，id=net0是guest端网卡的标识符，mac是指定guest端网卡的mac
另外有种结合numa node来指定客户端的smp，例如 -smp cores=4,threads=2,socket=2 -numa node, mem=1G，cpus=0-8,nodeid=0 -numa node,mem=1G,cpus=9-15,nodeid=1
更简单的方式也可以写成-smp 16，即指定guest的cpu 16 core
6）启动guest后，按ctrl+alt+2 进入到(qemu)命令行，输入info cpus 可以看到guest cpu对应在host中的线程ID
另外可以在起qemu的时候加入参数-monitor unix:/tmp/vm0.monitor,server,nowait
然后在host中输入nc -U /tmp/vm0.monitor也可以进到monitor里
或者在host中ps -efL |grep qemu也可以看到
22288是qemu启动客户机的进程号，22290-22297是它产生的线程，作为客户机的vCPU在运行。
7）进程处理器的亲和性和vCPU的绑定
a. 查看vcpu在哪个core上运行
[root@xid]# taskset -p 3963
pid 3963′s current affinity mask: 4
这个4是16进制，即0100，即运行在core 3上
或者
[root@xid]# taskset -pc 3963
pid 3963′s current affinity core: 3
加-c的参数，就直接表示哪个core，是10进制的
b. 修改客户机的qemu进程，使其运行在core 4上
[root@xid]# taskset -p 0x8 3963
pid 3963′s current affinity mask: 4
pid 3963′s new affinity mask: 8
或者
[root@xid]# taskset -pc 4 3963
pid 3963′s current core : 3
pid 3963′s new affinity core: 4