虚拟化类型
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全虚拟化（Full Virtualization)
全虚拟化也成为原始虚拟化技术，该模型使用虚拟机协调 guest 操作系统和原始硬件，VMM 在 guest 操作系统和裸硬件之间用于工作协调，一些受保护指令必须由 Hypervisor（虚拟机管理程序）来捕获处理。
图 1 全虚拟化模型
全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟，但是性能方面不如裸机，因为 Hypervisor 需要占用一些资源。
半虚拟化（Para Virtualization）
半虚拟化是另一种类似于全虚拟化的技术，它使用 Hypervisor 分享存取底层的硬件，但是它的 guest 操作系统集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱，因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。
图 2 半虚拟化模型
半虚拟化需要 guest 操作系统做一些修改，使 guest 操作系统意识到自己是处于虚拟化环境的，但是半虚拟化提供了与原操作系统相近的性能。
虚拟化技术
KVM(Kernel-based Virtual Machine) 基于内核的虚拟机
KVM 是集成到 Linux 内核的 Hypervisor，是 X86 架构且硬件支持虚拟化技术（Intel VT 或 AMD-V）的 Linux 的全虚拟化解决方案。它是 Linux 的一个很小的模块，利用 Linux 做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。
图 3 KVM 虚拟化平台架构
Xen
Xen 是第一类运行在裸机上的虚拟化管理程序 (Hypervisor)。它支持全虚拟化和半虚拟化, Xen 支持 hypervisor 和虚拟机互相通讯，而且提供在所有 Linux 版本上的免费产品，包括 Red Hat Enterprise Linux 和 SUSE Linux Enterprise Server。Xen 最重要的优势在于半虚拟化，此外未经修改的操作系统也可以直接在 xen 上运行 (如 Windows)，能让虚拟机有效运行而不需要仿真，因此虚拟机能感知到 hypervisor，而不需要模拟虚拟硬件，从而能实现高性能。
图 4 Xen 虚拟化平台架构
QEMU
QEMU 是一套由 Fabrice Bellard 所编写的模拟处理器的自由软件。它与 Bochs，PearPC 近似，但其具有某些后两者所不具备的特性，如高速度及跨平台的特性。经由 kqemu 这个开源的加速器，QEMU 能模拟至接近真实电脑的速度。
KVM 和 QEMU 的关系
准确来说，KVM 是 Linux kernel 的一个模块。可以用命令 modprobe 去加载 KVM 模块。加载了模块后，才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有 KVM 模块是 远远不够的，因为用户无法直接控制内核模块去作事情, 你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。这个用户空间的工具，kvm 开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件 QEMU。说起来 QEMU 也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的 CPU。比如说在 x86 的 CPU 上可虚拟一个 Power 的 CPU，并可利用它编译出可运行在 Power 上的程序。KVM 使用了 QEMU 的一部分，并稍加改造，就成了可控制 KVM 的用户空间工具了。所以你会看到，官方提供的 KVM 下载有两大部分 (qemu 和 kvm) 三个文件(KVM 模块、QEMU 工具以及二者的合集)。也就是说，你可以只升级 KVM 模块，也可以只升级 QEMU 工具。这就是 KVM 和 QEMU 的关系。
图 5 KVM 和 QEMU 关系
openstack, kvm, qemu-kvm 以及 libvirt 之间的关系
KVM 是最底层的 hypervisor，它是用来模拟 CPU 的运行，它缺少了对 network 和周边 I/O 的支持，所以我们是没法直接用它的。
QEMU-KVM 就是一个完整的模拟器，它是构建基于 KVM 上面的，它提供了完整的网络和 I/O 支持。
Openstack 不会直接控制 qemu-kvm，它会用一个叫 libvirt 的库去间接控制 qemu-kvm。libvirt 提供了跨 VM 平台的功能，它可以控制除了 QEMU 之外的模拟器，包括 vmware, virtualbox， xen 等等。
所以为了 openstack 的跨 VM 性，所以 openstack 只会用 libvirt 而不直接用 qemu-kvm。libvirt 还提供了一些高级的功能，例如 pool/vol 管理。
参考文献
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