焦点基于开源KVM的虚拟化技术优化.docx

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1、基于开源KVM的虚拟化技术优化文/欧珊瑚KVM（Kernel-basedVirtualMachine，基于内核的虚拟机）是一个基于Linux环境的开源虚拟化解决方案，最早由Qumranet公司开发，在2006年10月出现在Linux内核的邮件列表上，并于2007年2月被集成到Linux2.6.20内核中，成为内核的一部分。“基于Linux内核”实现的KVM系统在实现方式上不同于其它的Hypervisor，其设计目标是最大限度地利用现有操作系统的各个功能模块和硬件对虚拟化技术进行支持，以一个内核来加载功能模块的方式实现，并将整个

2、Linux内核转化成一个裸机的Hypervisor。除此之外，KVM还充分利用了Linux内核已有的成熟功能和基础服务，减少不必要的重新开发，如任务调度、物理内存管理、内存空间虚拟化、电源管理等功能。在KVM的系统构架中，虚拟机以普通Linux进程的方式来实现，由标准的Linux进程调度器来调度，每个虚拟CPU（vCPU）都以一个常规的Linux进程来呈现，硬件设备的模拟则是通过一个修改过的QEMU来进行，提供了BIOS，PCI总线，USB总线和其他标准设备（如IDE和SCSI硬盘控制器以及网络控制器等）的模拟。KVM将Lin

3、ux内核转化为Hypervisor，通常情况下，支持Linux的硬件设备就可以被KVM支持。虽然开源KVM存在诸多优点，但是原生态的KVM在业务可靠性、网络控制、可管理性、可运维性等方面存在缺陷。首先，开源KVM基于虚拟化内核实现，对底层硬件故障、虚拟机故障、虚拟机操作系统故障和上层应用故障都缺少解决方案；其次，KVM系统的虚拟交换机是一个标准化的流量转发模块，它无法应对实际生产系统对复杂网络访问控制策略的需求，例如：QoS、ACL、VxLAN、端口聚合、流量镜像等；最后，KVM缺少可视化的配置与管理工具、丰富的业务系统性能监

4、控能力和资源的自动化调度管理能力。一、CAS对开源KVM的优化H3CCAS云计算管理平台（下文简称CAS）是华三通信基于开源KVM研发的一款虚拟化管理软件，与开源KVM相比，H3CCAS云计算管理平台不仅在高可靠性、网络控制、可管理性和可运维性等方面进行了改进，而且与H3C公司成熟的网络产品、第三方存储与安全厂商合作，形成了全融合虚拟化解决方案，，这也成为CAS的核心竞争力。1、CAS对KVM进行了哪些优化？l高可靠性对于一些重要的业务入口或接入点（例如：企业的生产服务器和金融行业的数据库服务器等），即使出现秒级的业务中断，也

5、将遭受灾难性的后果。因此，如何保证虚拟化环境下业务应用系统的高可靠性，成为云平台管理软件需要解决的首要问题。CAS的高可靠性（HighAvailability，HA）技术技术很好的破解了这一难题。7m集群HA在开源KVM软件的基础上，H3CCASCVK虚拟化内核系统（下文简称CVK）集成了集群HA软件，将一组物理主机划分到一个具有共享存储资源池的逻辑集群中，通过H3CCASCVM虚拟化管理平台（下文简称CVM）持续监控集群内所有的物理主机和虚拟机的运行状况，一旦发生故障，CVM会触发虚拟机迁移，在集群内自动选择另一台正常工作的

6、物理主机，并在这台物理主机上重启所有受影响的虚拟机。m应用HA应用HA是指运行于虚拟机操作系统内的业务系统的高可靠性，当业务系统由于自身原因导致无法对外正常提供服务时，可以借助应用HA功能，以最短的时间自动恢复业务。企业级业务系统一般都以进程服务的方式驻留在操作系统内，CVM虚拟化管理平台利用CAStools工具来监控业务服务进程的状态，该工具安装在虚拟机操作系统上，通过虚拟串口通道保持与H3CCASCVM虚拟化管理平台的实时通信，判定业务的存活状态。如果在连续3个时间周期（1个周期为30秒）内探测到被监测的服务状态为非运行或

7、非活跃状态，则自动重启该服务；如果连续4个时间周期检测到应用服务故障，且重启服务失败，则根据系统管理员配置的应用HA策略，重新启动虚拟机或仅上报应用故障不可恢复的告警消息。l网络控制CVK不仅在开源KVM基础上增加了ACL、QoS、VLAN、链路聚合、端口镜像、硬件SR-IOV等基础网络功能，而且，考虑到虚拟化环境中虚拟机迁移前后的网络策略同步问题，设计和实现了分布式虚拟交换机（virtualDistributedSwitch，vDS）功能。当虚拟机在集群内迁移时，CVK自动将虚拟机的网络配置从源虚拟交换机同步到目的虚拟交换机

8、，实现迁移前后网络策略的自动感知与生效，从而确保虚拟机迁移前后网络策略的一致性。源和目的虚拟交换机就构成了一个逻辑上统一的虚拟交换机，即分布式虚拟交换机。分布式虚拟交换机的控制由CVM统一管理，包括虚拟交换机策略的配置与下发，数据平面则分布在各个承载虚拟机的物理主机内核中。l