kvm虚拟化分为哪三层？
KVM虚拟化技术分为三个主要阶段，如下所述。1.内核层（KVM内核模块）：KVM的第一层；内核层是Linux内核中包含的虚拟化支持。
从Linux内核版本2.6.20开始，KVM正式作为模块集成到Linux内核中。
这意味着任何运行2.6.20或更高版本的Linux系统都会在安装过程中自动加载KVM模块。
用户可以通过命令行界面（CLI）激活KVM模块。
2、用户空间层（QEMU）：KVM的第二层是QEMU提供的用户空间工具。
qemu-kvm分支于2012年合并到主流QEMU项目中，因此QEMU可以通过添加“-enable-kvm”选项启用KVM功能来运行。
这样，QEMU可以称为KVM内核，它改进了虚拟化功能，与纯QEMU相比，性能显着提高。
3、管理工具层（KVM管理工具）：基于KVM内核层和QEMU用户空间层，第三层是KVM管理工具。
这些工具提供了多种管理KVM环境的方法。
针对小型团队，例如40~50人的云计算团队；您可以选择使用WebVirtMgr和ProxmoxVE等管理工具。
对于大型企业来说，如果他们有足够的人员和资源，可以考虑使用OpenStack等综合云计算管理平台。
虚拟化技术的分类
虚拟化技术的分类1、服务器虚拟化服务器虚拟化是最常见的虚拟化类型，它将物理服务器的资源（CPU、内存、存储等）抽象出来，划分为多个独立的虚拟服务器。每个虚拟服务器都可以运行自己的操作系统和应用程序。
该技术显着提高了服务器资源利用率，降低了能耗，简化了管理和维护。
例如VMwareESXi、微软Hyper-V、KVM等都是业界知名的服务器虚拟化平台。
2.网络虚拟化网络虚拟化是将物理网络资源（如交换机、路由器等）转换为逻辑网络资源，以实现更灵活的网络管理、扩展和配置。
网络虚拟化技术包括VLAN、VPN和软件定义网络(SDN)。
3、存储虚拟化存储虚拟化将物理存储资源（硬盘、闪存等）抽象出来，转化为逻辑存储资源，提高存储效率、数据保护和恢复功能，提供更灵活的存储管理。
例如，存储区域网络（SAN）和网络附加存储（NAS）经常使用存储虚拟化技术。
4、应用程序虚拟化应用程序虚拟化技术将应用程序与操作系统分离，允许应用程序运行在不同的操作系统或设备上，而不必单独安装在每个设备上。
这提高了应用程序兼容性和可移植性，同时降低了部署和管理成本。
例如，CitrixXenApp和MicrosoftApp-V是应用程序虚拟化的常用工具。
5、桌面虚拟化桌面虚拟化技术是在数据中心内集中运行用户的桌面环境（包括操作系统、应用程序和用户数据），然后通过网络将桌面环境远程提供给用户设备的技术。
该技术提供了更灵活的办公环境，提高了数据安全性，并降低了桌面管理成本。
例如，VMwareHorizon和CitrixVirtualDesktops是桌面虚拟化的常见解决方案。
什么是虚拟化技术？虚拟化技术有哪些分类和方法？
这是一种虚拟化模式，提供了方便、适用的使用环境。平台虚拟化主要通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O接口虚拟化来实现。
(2)特定计算资源的虚拟化，如资源虚拟化、存储虚拟化、网络资源虚拟化等。
存储虚拟化是指将操作系统有机地分布在多个内部和外部存储器上，并将这两个存储器组合起来形成虚拟存储器。
网络资源虚拟化最具代表性的例子是网格计算。
网格计算使用虚拟化技术来管理网络上的数据，并将其作为一个系统逻辑地呈现给消费者，动态地为用户和应用程序提供所需的资源。
，它还提供了简化的基础设施共享和访问。
目前，一些研究人员提出使用软件代理技术来虚拟化计算网络空间资源，例如Gaia、NetChaser[21]和SpatialAgent。
(3)应用虚拟化，包括仿真、仿真、分析技术等。
Java虚拟机(JVM)通常在应用程序层进行虚拟化。
基础应用层的虚拟化技术存储了用户的个性化计算环境的配置信息，可以在任何计算机上再现用户的个性化计算环境。
服务虚拟化是近年来的研究热点。
服务虚拟化让业务用户通过服务聚合来减轻服务资源使用的复杂度，让用户更方便地直接映射业务需求。
我们提供专门针对虚拟服务的服务资源。
现代软件架构和配置的复杂性扰乱了软件开发生命周期。
在应用层构建虚拟化模型，提供最佳的开发、测试和生产环境。
(4)代表层虚拟化。
应用程序虚拟化与应用程序虚拟化类似，不同之处在于表示层虚拟化的应用程序运行在服务器上，客户端仅显示应用程序的UI界面和用户操作。
表示层虚拟化软件主要包括MicrosoftWindows远程桌面（包括终端服务）、CitrixMetaframe演示服务器和SymantecPcAnywhere。
1.2虚拟化方法
虚拟化一般指平台虚拟化，通过控制程序隐藏计算平台的实际物理特征，为用户提供一个抽象的、集成的、模拟的计算环境。
通常，虚拟化可以通过命令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。
1.2.1指令级虚拟化方法
实现指令集级别的虚拟化。
即它将一种硬件平台的二进制代码转换为另一种平台的二进制代码，以实现不同指令集之间的兼容。
用“二进制翻译”。
也就是说，从一个具有某些接口和功能的系统，您可以实现另一个具有不同接口和功能的系统。
二进制翻译的软件方法可以通过解释执行、静态翻译和动态翻译三种方式来实现。
近年来目前二进制转换系统的研究主要集中在运行时编译和自适应优化。
这是因为动态转换和执行过程的时间开销主要由四部分组成：磁盘访问开销、存储访问开销、转换和优化。
由于存在开销和目标代码执行开销，因此必须减少后三方面的开销，以提高二进制转换系统的效率。
目前常见的二进制转换系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统、JIT编译技术等。
1.2.2系统级虚拟化方法
系统虚拟化是在一个物理系统上虚拟出多个虚拟机。
从系统架构的角度来看，虚拟机监视器（VMM）是整个虚拟机系统的心脏。
它负责资源调度、分配和管理，确保多个虚拟机可以隔离运行多个客户操作系统。
彼此。
系统级虚拟化通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化来实现。
(1)CPU虚拟化
CPU虚拟化为每个虚拟机提供一个或多个虚拟CPU。
多个虚拟CPU时间共享和复用物理CPU。
时间.CPU使用情况。
VMM必须合理地为每个虚拟CPU分配时间片，并维护所有虚拟CPU的状态。
如果虚拟CPU的时间片用完，需要进行切换，则必须保存当前虚拟CPU的状态，并维持保留CPU的状态。
虚拟CPU必须加载到物理CPU上。
X86的主要CPU虚拟化方法包括动态二进制翻译、半虚拟化和预虚拟化技术。
为了弥补处理器虚拟化的缺点，现有的虚拟机系统采用硬件辅助虚拟化技术。
CPU虚拟化需要解决的问题是：①虚拟CPU的正确运行虚拟CPU正确运行的关键是保证虚拟机指令正确执行且虚拟机不受影响。
这意味着一个命令的执行结果不会改变当前正在运行的其他虚拟机的结果，主要通过模拟执行和监控来实现。
②虚拟CPU调度。
虚拟CPU调度是指VMM确定当前物理CPU上运行哪些虚拟CPU，以保证虚拟机之间的隔离、虚拟CPU性能和调度公平性。
虚拟机环境中的调度要求是充分利用CPU资源、支持CPU精确分配、性能隔离、考虑虚拟机之间的不对称性、考虑虚拟机之间的依赖关系。
常见的CPU调度算法有BVT、SEDF、CB等。
(2)内存虚拟化
VMM一般采用块共享的思想来虚拟化计算机的物理内存。
VMM将机器的内存分配给每个虚拟机，并维护机器内存和虚拟机内存之间的映射关系。
这些内存在虚拟机看来是从地址0开始的连续物理地址空间。
内存虚拟化后，内存地址将具有三种类型的地址：机器地址、伪物理地址、虚拟地址。
在X86的内存寻址机制中，VMM逐页建立虚拟地址和机器地址的映射关系，您可以通过权限设置来实现不同虚拟机之间的内存隔离和保护。
添加TLB以提高地址转换性能。
为了实现虚拟地址到物理地址的高效翻译，一般采用复合映射的思想，通过MMU半虚拟化和影子页表实现页表虚拟化。
虚拟机监视器中的数据无法从虚拟机访问，因此需要隔离机制。
这种隔离机制主要是通过修改来宾操作系统或者段保护来实现的。
内存虚拟化的优化机制包括按需分页、虚拟存储、内存共享等。
(3)I/O虚拟化
由于I/O设备异构性强，内部状态控制困难，VMM系统针对I/O设备虚拟化配备了全虚拟化和半虚拟化。
、软件模拟和直接I/O访问等设计思想。
近年来，更多学者将I/O虚拟化研究重点放在共享网络设备虚拟化上，并提出将IOVM结构映射到多核服务器平台。
除了提高吞吐量以及与串行功能和基于数据包的协议相结合的固有并行数据流之外，I/O设备还必须考虑现有的PCI兼容PCIExpre ss硬件并构建相应的总线适配器以补偿单个主机的影响。
。
不需要特殊的驱动程序。
一些研究人员专注于外部存储虚拟化研究，提出在SAN上运行存储虚拟化系统的SCSI目标模拟器，存储目标主机的动态物理信息，并使用映射表方法修改SCSI命令地址。
使用位图技术来管理可用空间等想法。
存储虚拟化系统必须提供逻辑卷大小、各种功能、数据镜像、快照等功能，并且必须兼容集群主机和各种操作系统。
带外存储虚拟化可以全面提高SAN的服务质量，并且带外虚拟化通过顺序操作比带内虚拟化具有优越的性能和良好的可扩展性，因此重做日志和日志完整性认证，我们设计了一种基于关系模型的磁盘虚拟化元数据组合方法，可以组合持久的带外虚拟化系统。
1.3虚拟化管理
虚拟化管理主要是指对多个虚拟机系统的管理。
多虚拟机系统是指基于多个计算系统资源的抽象表示来组织自己的资源。
我们主要构建虚拟计算系统，包括虚拟机动态迁移技术和虚拟机管理技术。
(1)虚拟机之间的迁移
使用虚拟化作为管理现有资源并提高其在网络计算中的利用率的手段。
构建分布式、可重新配置的虚拟机，以便在物理服务器运行时在必要时迁移服务。
。
通过移动代理技术、分布式虚拟机等提高资源利用率和服务可用性，找到最优的服务策略，迁移到可重构的分布式虚拟机。
不间断地运行来宾操作系统和应用程序。
为了将虚拟机上运行的操作系统和应用程序从一个物理节点迁移到另一个执行节点，同时保持数据驱动的迁移虚拟工作环境，一些研究人员提出了一种支持用户操作环境的数据驱动的迁移虚拟工作环境。
实现远程迁移和平滑重新配置；
一些研究人员还提出了程序执行环境的动态按需配置机制。
在物理服务器之间迁移虚拟机并执行自动化虚拟服务器管理时，必须考虑高质量的服务要求和资源管理成本。
一些研究人员提出了Hypervisor控制方法来支持网络中移动IP虚拟机的实时迁移，同时虚拟机可以实时迁移分布式计算资源，以提高迁移性能，减少网络恢复延迟，实现高可靠性。
和容错能力。
一些研究组织设计了一个通用的硬件抽象层来高效实现多个虚拟机的移植，从而使移动设备能够在环境中高效运行。
虚拟机的迁移步骤通常包括启动迁移、内存迁移、静默虚拟机和运行虚拟机恢复。
(2)虚拟机管理
对于多个虚拟机来说，一个很重要的方面就是减少用户对动态复杂的物理设备的管理和维护，通过软件和工具管理来实现任务。
目前领先的多虚拟机服务器管理软件是VirtualInfrastructure，它通过VirtualCenter管理服务器的虚拟机池，通过VMotion完成虚拟机迁移，通过VMFS管理多虚拟机文件系统。
其次，Parallax是一个多虚拟机管理器副本用于确保可用性。
虚拟机管理程序直接控制滞后所使用的物理磁盘，它运行物理设备驱动程序，并为虚拟磁盘映像VDI中的本地虚拟机提供公共块接口。
2虚拟化在制造信息化中的应用
2.1虚拟化在制造信息化中的应用框架
当今的制造业正在向精密化、自动化、柔性化、集成化转型。
这种趋势催生了许多先进制造技术和先进制造技术模式。
这些先进制造技术和先进制造模式需要现有的IT基础设施来提供更高水平的计算服务。
因此，在制造信息化中，必须建立面向虚拟化的资源分配架构，对面向客户的服务进行管理、计算和维护。
服务级别协议(SLA)驱动的资源分配系统。
虚拟化主要应用于制造信息化领域，如集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等。
最底层是制造公司的虚拟计算资源池（VirtualCluster），它由多台物理服务器（PhysicsMachine）组成。
每台物理服务器都运行虚拟化软件（VMM）来完成各种任务。
基于您的工作要求的虚拟计算资源池的虚拟化管理软件(VMS)为您的IT环境提供集中化、操作自动化和资源优化，并可以快速部署向导和虚拟机模板。
虚拟计算资源池中的虚拟机封装了不同类型的客户操作系统（GuestOS）以及运行在其之上的数据层和服务层应用程序（App），形成了一个由各厂商共同设计和制造的完整系统。
企业。
表示层为用户提供各种形式的数据处理和显示能力。
在图1的框架中，虚拟计算资源池的动态资源调度（DRS）模块持续监控跨物理系统的资源利用率，并根据反映业务需求的预定规则调度多个调度并分配可用优先级。
虚拟机。
机器之间的资源。
在制造业信息化中，各种应用需求，如集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等，将以制造业务协同服务、资源管理服务等各种服务的形式封装在虚拟机中。
和资源管理服务。
同时，支持所有应用需求的数据库，包括信息访问服务、WWW服务、工业控制服务、应用系统集成服务、数据管理服务、高性能计算服务、工具集服务等也都封装在虚拟机中。
虚拟化的独特优势，包括企业模型数据库、制造资源数据库、产品模型数据库、专家知识数据库、用户信息数据库，可以保证所有虚拟机上的关键业务持续可靠地运行。
2.2虚拟化在制造信息化应用框架中的作用
虚拟化在制造信息化中的主要应用如下。
