KVM（基于内核的虚拟机）是一项强大的开源虚拟化技术，内置于Linux 内核。它支持在单个物理主机上运行多个虚拟机 (VM)，这对于资源效率、服务器整合以及为不同目的创建隔离环境特别有帮助。 

本文将深入介绍 KVM 管理程序，解释它如何优化虚拟化，并提供有关设置和管理 KVM 环境的实用见解。

什么是 KVM 管理程序？

KVM 是 1 类虚拟机管理程序，这意味着它直接在主机硬件上运行，不需要主机操作系统。它使您能够将基于 Linux 的系统转变为虚拟机管理程序，并在同一硬件上运行多个具有不同操作系统的虚拟机 (VM)。 KVM 提供了一种灵活且经济实惠的方法来管理数据中心和企业环境。它们广泛应用于基于 Linux 的虚拟化系统中，并提供卓越的性能。

KVM 管理程序如何优化虚拟化

硬件虚拟化支持

他们利用 AMD-V 和 Intel VT-x 等硬件虚拟化扩展来提供卓越的性能。这些扩展支持虚拟机与主机的 CPU、内存和其他资源之间的直接交互，从而减少虚拟化的开销。因此，运行在 KVM 上的虚拟机 (VM) 可以以很少的开销实现接近金属的性能。  

实时迁移
 
得益于 KVM 对实时迁移的支持，虚拟机 (VM) 可以从一台物理主机无缝迁移到另一台物理主机，而不会造成任何停机实时迁移 。此功能对于保持虚拟机的高可用性和最大化资源利用率特别有价值。它确保即使在维护窗口或硬件问题需要将虚拟机迁移到不同主机的情况下也可以访问关键工作负载。 

内存管理
 
KVM 管理程序的主要优势之一是用于分配和管理 VM 内存资源的高效内存管理技术。它利用气球和内存过量使用等技术来优化内存利用率。虽然气球允许动态修改虚拟机的内存分配，但过度使用允许使用内存交换和透明页面共享等方法分配比物理可用内存更多的虚拟内存。此外，KVM 使用内核同页合并 (KSM) 技术来最大限度地减少虚拟机之间的内存重复，优化内存使用并减少开销。

内核集成

KVM 直接集成到 Linux 内核中，使其成为 1 类（或裸机）虚拟机管理程序。与 2 类虚拟机管理程序不同，它不需要中间主机操作系统。直接在硬件上操作可以降低运行成熟操作系统的开销并简化资源管理。此外，KVM 还利用了 Linux 内核功能，例如安全性、设备管理、资源管理和网络。

设置KVM环境

以下是在 Linux 中设置 KVM 环境的步骤：

1. 硬件要求

支持硬件虚拟化（VT-x/AMD-V）的64位Linux系统。

主机和虚拟机所需的磁盘空间和 RAM。

2. 安装必要的软件包

运行以下命令来安装 KVM 和相关软件包（使用适合您的发行版的软件包管理器，例如 Debian/Ubuntu 的 apt 或 Red Hat 的 dnf/yum）：

$ sudo apt install qemu qemu-kvm libvirt-clients libvirt-daemon-system virtinstbridge-utils

3. 启动并启用 libvirt 服务：

使用以下命令启用并启动 libvirt 服务：

$ sudo systemctl 启用 libvirtd

$ sudo systemctl 启动 libvirtd

4. 配置网络

设置网络以提供与虚拟机的连接。这可能涉及配置桥接或 NAT 网络，具体取决于您的要求。

5. 创建虚拟机

您可以使用 virt-manager (GUI) 或 virt-install（命令行）等工具创建虚拟机。您的来宾操作系统需要 ISO 文件。

6. 管理虚拟机

要管理虚拟机，您可以使用 virt-manager 或命令行工具“virsh”。您可以根据需要使用它们来启动、停止、监控和配置虚拟机。

管理 KVM 环境的最佳实践

● 定期更新主机系统和KVM相关软件包。这有助于提高系统的安全性和性能。 
● 使用快照创建虚拟机的时间点备份。如果出现问题，这允许您回滚到之前的已知状态。
● 为虚拟机设置资源限制，以防止它们消耗所有可用资源并影响其他虚拟机的性能。
● 使用 virt-top、virsh 等命令行工具和 virt-manager 等 GUI 工具来监控虚拟机和主机。
● 为您的虚拟机实施备份和灾难恢复策略，包括定期备份和异地存储。
● 使用 Ansible、libvirt 和云管理平台等自动化和编排工具简化 KVM 环境中虚拟机的管理。 

此外，为 KVM 虚拟机管理程序应用漏洞补丁以保持安全性和稳定性也至关重要。按照惯例，在修补 KVM 虚拟机管理程序时，该过程通常需要重新启动或将虚拟机迁移到另一个正在运行的虚拟机管理程序。但是，延迟修补程序以进行迁移或重新启动可能会使您的系统容易受到攻击，从而导致服务中断，从而影响最终用户。

相反，您可以使用 QEMUCare 实时修补解决方案，该解决方案允许您自动为虚拟化系统修补，而无需重新启动或导致任何最终用户中断。
 
KVM 虚拟机管理程序是一种功能强大的虚拟化解决方案，可让您在单个物理主机上运行多个虚拟机。如果正确配置和管理，它可以提供出色的性能、安全性和资源隔离。

通过遵循上述实践并了解最新进展，您可以创建和维护强大的 KVM 环境。