《KVM实战:原理、进阶与性能调优》 —2.5　与QEMU/KVM结合的组件

2.5　与QEMU/KVM结合的组件

在KVM虚拟化的软件栈中，毋庸置疑的是KVM内核模块与QEMU用户态程序是处于最核心的位置，有了它们就可通过qemu命令行操作实现完整的虚拟机功能，本书中多数的实践范例正是通过qemu命令行来演示的。然而，在实际的云计算的虚拟化场景中，为了更高的性能或者管理的方便性，还有很多的软件可以作为KVM虚拟化实施中的组件，这里简单介绍其中的几个。

1. vhost-net

vhost-net是Linux内核中的一个模块，它用于替代QEMU中的virtio-net用户态的virtio网络的后端实现。使用vhost-net时，还支持网卡的多队列，整体来说会让网络性能得到较大提高。在6.1.6节中对vhost-net有更多的介绍。

2. Open vSwitch

Open vSwitch是一个高质量的、多层虚拟交换机，使用开源Apache2.0许可协议，主要用可移植性强的C语言编写的。它的目的是让大规模网络自动化可以通过编程扩展，同时仍然支持标准的管理接口和协议（例如NetFlow、sFlow、SPAN、RSPAN、CLI、LACP、802.1ag）。同时也提供了对 OpenFlow 协议的支持，用户可以使用任何支持 OpenFlow 协议的控制器对 OVS 进行远程管理控制。Open vSwitch被设计为支持跨越多个物理服务器的分布式环境，类似于VMware的vNetwork分布式vswitch或Cisco Nexus 1000 V。Open vSwitch支持多种虚拟化技术，包括Xen/XenServer、KVM和VirtualBox。在KVM虚拟化中，要实现软件定义网络（SDN），那么Open vSwitch是一个非常好的开源选择。

3. DPDK

DPDK全称是Data Plane Development Kit，最初是由Intel公司维护的数据平面开发工具集，为Intel x86处理器架构下用户空间高效的数据包处理提供库函数和驱动的支持，现在也是一个完全独立的开源项目，它还支持POWER和ARM处理器架构。不同于Linux系统以通用性设计为目的，它专注于网络应用中数据包的高性能处理。具体体现在DPDK应用程序是运行在用户空间上，利用自身提供的数据平面库来收发数据包，绕过了Linux内核协议栈对数据包处理过程。其优点是：性能高、用户态开发、出故障后易恢复。在KVM架构中，为了达到非常高的网络处理能力（特别是小包处理能力），可以选择DPDK与QEMU中的vhost-user结合起来使用。

4. SPDK

SPDK全称是Storage Performance Development Kit，它可为编写高性能、可扩展的、用户模式的存储程序提供一系列工具及开发库。它与DPDK非常类似，其主要特点是：将驱动放到用户态从而实现零拷贝、用轮询模式替代传统的中断模式、在所有的I/O链路上实现无锁设计，这些设计会使其性能比较高。在KVM中需要非常高的存储I/O性能时，可以将QEMU与SPDK结合使用。

5. Ceph

Ceph是Linux上一个著名的分布式存储系统，能够在维护 POSIX 兼容性的同时加入复制和容错功能。Ceph由储存管理器（Object storage cluster对象存储集群，即OSD守护进程）、集群监视器（Ceph Monitor）和元数据服务器（Metadata server cluster，MDS）构成。其中，元数据服务器MDS仅仅在客户端通过文件系统方式使用Ceph时才需要。当客户端通过块设备或对象存储使用Ceph时，可以没有MDS。Ceph支持3种调用接口：对象存储，块存储，文件系统挂载。在libvirt和QEMU中都有Ceph的接口，所以Ceph与KVM虚拟化集成是非常容易的。在OpenStack的云平台解决方案中，Ceph是一个非常常用的存储后端。

6. libguestfs

libguestfs是用于访问和修改虚拟机的磁盘镜像的一组工具集合。libguestfs提供了访问和编辑客户机中的文件、脚本化修改客户机中的信息、监控磁盘使用和空闲的统计信息、P2V、V2V、创建客户机、克隆客户机、备份磁盘内容、格式化磁盘、调整磁盘大小等非常丰富的功能。libguestfs还提供了共享库，可以在C/C++、Python等编程语言中对其进行调用。libguestfs不需要启动KVM客户机就可以对磁盘镜像进行管理，功能强大且非常灵活，是管理KVM磁盘镜像的首选工具。