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KVM实战原理进阶与性能调优百度网盘-KVM实战原理进阶与性能调优PDF电子版下载

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编辑点评:

KVM实战:原理、进阶与性能调优是一部兼具实战性、系统性又不乏深度的KVM虚拟化技术指南,既能让新人快速掌握KVM的基础知识,又能满足有经验的读者进阶学习的需求。两位作者来自于Intel和阿里云,是国内早期的KVM布道者之一,是虚拟化和云计算方面的专家

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内容简介

本书两位作者来自于阿里云和Intel,在云计算和KVM方面有深入的研究,他们将自己的经验倾囊相授,带你全面了解KVM的各种技术细节。

本书在逻辑上分为三大部分:

第一部分 基础篇(第1~5章)

以云计算、虚拟化的概念开篇,首先,详细介绍了KVM的原理和基础架构,以及KVM生产环境的构建;然后,详细讲解了libvirt、virsh、virt-manager等KVM主流管理工具,以及包括CPU、内存、存储、网络、图形界面等在内的各种核心基础功能。这部分内容将帮助读者打下扎实的KVM虚拟化技术基础。

第二部分 进阶篇(第6~9章)

从设备管理、内存管理、动态迁移、嵌套虚拟化、安全、CPU指令性能优化等几个特定的相对高阶的知识点详细展开。相信通过这部分内容的系统学习,读者可以对半虚拟化驱动、设备直接分配、设备热插拔、大页内存、NUMA、嵌套虚拟化、安全特性、CPU新指令集等一系列热门及高阶的名词和技术都会有比较深入的理解,并能培养起可以真正动手实践的能力。

第三部分 性能测试与调优篇(第10章)

从CPU、内存、网络、磁盘等各个方面来介绍性能评估工具与测试参考结果,同时介绍了CPU新指令(如AVX2等)、THP、KSM、NUMA等对性能的影响。读者可以根据本篇介绍的方法来对云服务器做性能评估,也可以对自己搭建的虚拟化环境做性能调优。

相对于上一本书的修改

总体来说,我们对上一本书里所有的用例、图例都做了大量修改更新,实验环境采用笔者写作时的最新技术:硬件平台采用Intel Broadwell Xeon Server,KVM(内核)为4.8版本,QEMU为2.7版本,操作系统环境是RHEL 7.3。文中注释改成脚注的形式,而不是像上一本书那样出现在每章末尾。我们认为这样更方便读者阅读。当然,文字表述上也进行了许多修改。

另外,我们对章节的结构也进行了重新组织,全书共分3篇,10章:第一篇“KVM虚拟化基础”(第1章~第5章),第二篇“KVM虚拟化进阶”(第6章~第9章),第三篇“性能测试与调优”(第10章)。

除了上述的总体修改外,各章主要修改内容如下。

第1章,我们重新组织了结构,精简了一些文字介绍,加入了一些数据图表以便于读者的理解。加入了云计算几种服务模型的描述和图示。加入了一节关于容器(Container)的简介,以便读者对比学习。

第2章,对上一本书相关章节进行了更为系统的梳理,介绍了硬件虚拟化技术、KVM、QEMU、与KVM配合的组件以及相关工具链。

第5章,着重对其中的网络配置一节进行了更新。将上一本书中的第5章拆分成了第6章、第7章、第8章和第9章,并分别进行了内容扩充。

第6章,对应上一本书中的第5章的半虚拟化、设备直接分配、热插拔这3节,并分别进行了补充。在半虚拟化驱动一节中,我们新增了“内核态的vhost-net后端以及网卡多队列”“使用用户态的vhost-user作为后端驱动”“对Windows客户机的优化”这3小节。在设备直接分配一节中,我们使用VFIO替换掉了已经被废弃的Legacy passthrough。在热插拔一节,我们将内存热插拔独立出来,并着重更新,因为在上一本书出版时它还未被完全支持。除此之外,我们还新增了磁盘热插拔和网络接口的热插拔两节。

第7章,我们将上一本书中的第4章中内存大页部分和上一本书中的第5章中的KSM、透明大页等内容凑在一起,组成了KVM内存管理高级技巧,同时新增了NUMA(非统一内存访问架构)一节。

第8章,由上一本书中的第5章的“动态迁移”和“迁移到KVM虚拟化环境”两节组成。

第9章,在上一本书中的第5章的“嵌套虚拟化”“KVM安全”等内容的基础上,新增了“CPU指令相关的性能优化”一节,着重介绍了最近几年Intel的一些性能优化新指令在虚拟化环境中的应用。

第10章,对应上一本书中的第8章,专门讲KVM性能测试与优化。我们在最新的软硬件环境中重做了CPU、内存、网络、磁盘的性能测试,获取了最新的数据,尤其对一些测试工具(benchmark)进行了重新选取,比如磁盘性能测试,我们放弃了IOzone和Bonnie++,而选用业界更认可的fio。另外,我们还加入了“CPU指令集对性能的提升”和“其他的影响客户机性能的因素”两节进行分析,希望对读者进行虚拟化系能调优有所启示。

上一本书中的第7章“Linux发行版中的KVM”和第9章“参与KVM开源社区”分别作为本书的附录A和附录B,并进行了相应的内容更新。

其他章节的内容保持不变,即第3章为上一本书的第3章且内容不变;第4章为上一本书的第6章,内容不变。

KVM的现状

至本书写作时,KVM已经10周岁了。10年之间,得益于与Linux天然一体以及Redhat的倾力打造,KVM已经成为Openstack用户选择的最主流的Hypervisor(因为KVM是Dpenstack的默认Hypervisor)。来自Openstack的调查显示,KVM占到87%以上的部署份额,并且(笔者认为)还会继续增大。可以说,KVM已经主宰了公有云部署的Hypervisor市场;而在私有云部署方面,尤其大公司内部私有云部署,还是VMware的地盘,目前受到HyperV的竞争。

功能上,虚拟化发展到今天,各个Hypervisor的主要功能都趋同。KVM作为后起之秀,并且在公有云上广泛部署,其功能的完备性是毋庸置疑的。并且由于其开源性,反而较少一些出于商业目的的限制,比如一篇文章

(ftp//public.dhe.ibm.com/inux/pdfs/Clabby-Analytics-VMware-v_KVM.pdf)中比较VMware EXS与KVM,就是一个例子

性能上,作为同样开源的Hypervisor,KVM和Xen都很优秀,都能达到原生系统95%

以上的效率(CPU、内存、网络、磁盘等benchmark衡量),KVM甚至还略微好过Xen-

点点,与微软的Hyper-V相比,KVM似乎略逊于最新的Windows 2016上的HyperV,而好于Windows 2012 R2上的HyperV,但这是微软的一家之言,笔者没有重新测试验证。

其他与诸如VMware EXS等的性能比较,网上也可以找到很多,读者可以自行搜索。总的来说,即使各有优劣,虚拟化技术发展到今天已经成熟,KVM也是如此。

什么是Xen

Xen的出现要早于KVM,可以追溯到20世纪90年代。剑桥大学的lan Pratt和Keir Fraser在一个叫作Xenoserver的研究项目中开发了Xen虚拟机。在那个年代,硬件虚拟化还没有出现,所以Xen最开始采用的是半虚拟化的解决方案。

Xen在2002年开源,并在2003年发布了1.0版本、2004年发布了2.0版本,随即被Redhat,Novell和Sun的Linux发行版集成,作为其虚拟化组件。2005年的3.0版本开始加入Intel和AMD的硬件虚拟化的支持,以及Intel的IA64架构,从此,Xen也提供全虚拟化解决方案(HVM),可以运行完全没有修改的客户机操作系统。2007年10月,思杰公司出资5亿美元收购了XenSource,变成了Xen项目的东家。2013年,Xen成为Linux基金会赞助的合作项目。

Xen在架构上是一个典型的Type 1 Hypervisor,与KVM形成鲜明对比,如图1-8所示。

严格来说,它没有宿主机的概念,而是由Xen Hypervisor(VMM)完全管控硬件,但用户却看不见、摸不着它,只能通过特殊的0号虚拟机(Dom0),通过其中x工具栈(tool stack)与Xen Hypervisor交互来管理其他普通虚拟机(DomU)。0号虚拟机是一个运行修改过的半虚拟化的内核的Linux虚拟机。从架构上,Xen的虚拟化方案既利用了Linux内核的10部分(Dom0的内核),将Linux内核的CPU、内存管理等核心部分排除在外由自己接手(Xen Hypervisor),所以,一开始就受到了Linux内核开发人员的抵制,致使Linux内核作为Dom0对Xen的支持部分一直不能合入Linux内核社区。一直到2010年,在采用基于内核的PVOPS方式大量重写了Xen代码以后,才勉强合入Linux内核社区。2011年,从Linux内核2.6.37版本开始,正式支持Xen Dom0

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