KVM Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen

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== Übersicht ==
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*Intel (VT)
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* Kernel-based Virtual Machine (KVM) ist die Virtualisierungslösung im Linux-Kernel.
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* Nutzt Hardware-Virtualisierung (Intel VT-x, AMD-V).
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*System-z-Architektur
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* Besteht aus Kernelmodulen (<code>kvm.ko</code>, <code>kvm_intel.ko</code> bzw. <code>kvm_amd.ko</code>) und setzt für die Geräteemulation auf QEMU auf.
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*PowerPC
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* Fester Bestandteil des Linux-Kernels seit Version 2.6.20 (Februar 2007).
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*Oktober 2006
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* https://www.linux-kvm.org/page/Main_Page
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*Kernel 2.6.20
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* https://www.qemu.org/
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*Israel
 
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*Gegründet Mai 2011
 
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*Virtualisierung und cloudbasierte Lösungen
 
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*um dies auf dem Markt zu etablieren
 
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*Mitglieder
 
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**BMC Software
 
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**Eucalyptus Systems
 
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**IBM
 
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== Geschichte ==
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*keine Emulation
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* Entwickelt von Avi Kivity bei Qumranet in Israel, vorgestellt im Oktober 2006.
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*nur Infrasruktur
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* Aufgenommen in Kernel 2.6.20, veröffentlicht im Februar 2007.
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=Qemu=
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* 2008 Übernahme von Qumranet durch Red Hat, das die Entwicklung seitdem maßgeblich vorantreibt.
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*virtualisierte Gastsysteme
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* Heute Grundlage vieler Plattformen, z. B. Proxmox VE, OpenStack und großer Cloud-Anbieter.
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*Festplatten
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* Portierungen existieren für FreeBSD und Illumos.
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*Netzwerk
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*Sound
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== Unterstützte Architekturen ==
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*Grafikkarten
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* x86-64 mit Intel VT-x oder AMD-V
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=Übersicht=
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* ARM64 (AArch64)
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* IBM Z (s390x)
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* PowerPC
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* RISC-V
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== Architektur von KVM ==
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* KVM virtualisiert CPU und Arbeitsspeicher, emuliert aber selbst keine Geräte.
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* Die Geräte der VM (Festplatte, Netzwerkkarte, Grafik) emuliert QEMU.
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* Jede VM ist ein normaler QEMU-Prozess auf dem Host, den der Kernel wie jeden anderen Prozess einplant.
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* KVM + QEMU zusammen ergeben ein vollständiges Virtualisierungssystem.
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== Übersichtsgrafik ==
 
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*Von Shmuel Csaba Otto Traian, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29448779
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''KVM Architektur: KVM übernimmt CPU/RAM Virtualisierung, QEMU emuliert Geräte.''
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== Gastsysteme ==
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* Unterstützt zahlreiche Betriebssysteme:
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** Linux (32/64 Bit)
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** Windows (32/64 Bit)
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** BSD-Derivate, Solaris/Illumos, Haiku, ReactOS, FreeDOS u. a.
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== Paravirtualisierung mit VirtIO ==
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* Emulierte Geräte (z. B. Netzwerkkarte e1000, IDE-Platte) bilden echte Hardware nach. Der Gast-Treiber spricht mit ihnen wie mit echter Hardware, das erzeugt viele VM-Exits.
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* VirtIO-Geräte sind für VMs entworfen: Gast und Host tauschen Daten über gemeinsame Warteschlangen (virtqueues) aus, mit wenigen VM-Exits.
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* Wichtige VirtIO-Geräte:
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** <code>virtio-blk</code> / <code>virtio-scsi</code> für Festplatten
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** <code>virtio-net</code> für Netzwerk
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** <code>virtio-balloon</code> für dynamischen Arbeitsspeicher
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* Linux bringt die Treiber mit, für Windows gibt es die ISO <code>virtio-win</code>.
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* Animation: https://labs.xinux.net/kvm-praxis.html#virtio-1
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== Verwaltungswerkzeuge ==
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* <code>qemu-system-x86_64 -accel kvm</code> (direkter Start ohne Verwaltung)
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* <code>virsh</code> (Kommandozeile von libvirt)
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* <code>virt-install</code> (VMs per Kommandozeile anlegen)
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* Virtual Machine Manager (<code>virt-manager</code>, grafisch)
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* Cockpit mit <code>cockpit-machines</code> (Weboberfläche)
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* Proxmox VE (eigene Verwaltung, nutzt kein libvirt)
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== VT Modell (CPU Privilegienstufen) ==
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{{#drawio:vt-ring}}
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''Zeigt die CPU-Modi: VMX Root (Hypervisor, „Ring -1“) und VMX Non-Root (Gast mit eigenem Ring 0 und Ring 3).''
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* Ausführlich: [[X86-Virtualisierung]]
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== Libvirt Übersicht ==
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* '''Libvirt''' ist eine einheitliche Schnittstelle zur Verwaltung von KVM/QEMU und anderen Hypervisoren.
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* Werkzeuge wie <code>virsh</code> und <code>virt-manager</code> sprechen mit dem Dienst <code>libvirtd</code>, der die QEMU-Prozesse startet und verwaltet.
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* Die Beschreibung einer VM liegt als XML-Datei unter <code>/etc/libvirt/qemu/</code>.
  
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=Gastsysteme=
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== VM Lifecycle ==
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*Linux (32 und 64 Bit),  
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*Windows (32 und 64 Bit)
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''Lebenszyklus einer virtuellen Maschine (erstellt, gestartet, gestoppt, gelöscht).''
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*Haiku
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{| class="wikitable"
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*AROS
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! Befehl !! Wirkung
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*ReactOS
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|-
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*FreeDOS
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| <code>virsh define vm.xml</code> || VM anlegen (Zustand: ausgeschaltet)
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*Solaris
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*BSD-Derivate.
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| <code>virsh start vm</code> || VM starten
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=Paravirtualisierungsschnittstelle Virtio=
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*Festplatten
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| <code>virsh suspend vm</code> / <code>virsh resume vm</code> || VM anhalten / fortsetzen
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*Netzwerkgerätetreiber
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|-
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=Verwaltungswerkzeuge=
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| <code>virsh shutdown vm</code> || sauber herunterfahren (ACPI)
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*qemu/kvm
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|-
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*virsh
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| <code>virsh destroy vm</code> || hart ausschalten (Stecker ziehen), löscht nichts
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*Virtual Machine Manager (VMM)
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|-
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*AQemu
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| <code>virsh undefine vm</code> || VM-Definition löschen (Platten bleiben)
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*UCS Virtual Machine Manager
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|}
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*Proxmox
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* Animation: https://labs.xinux.net/kvm-praxis.html#lifecycle-1
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*Ovirt
 
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*Kimchi
 
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=Einordnung=
 
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==Typ-1-Hypervisor==
 
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==Typ-2-Hypervisor==
 
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*Von Qingqing Chen - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1354683
 
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==KVM==
 
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*formal Typ2-Hypervisor
 
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*da Teile in Ring0 laufen
 
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*auch Typ1-Hypervisor
 
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==Libvirt supports==
 
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=Folien=
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== Folien ==
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*[[Datei:kvm-301.odp]]
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* [[Datei:kvm-302.odp]]
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*[[Datei:kvm-301.pdf]]
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* [[Datei:kvm-302.pdf]]
  
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=Quellen=
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== Quellen ==
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*https://de.wikipedia.org/wiki/Kernel-based_Virtual_Machine
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* https://de.wikipedia.org/wiki/Kernel-based_Virtual_Machine
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*https://de.wikipedia.org/wiki/Hypervisor
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* https://de.wikipedia.org/wiki/Hypervisor
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*https://www.computerwoche.de/a/virtualisierung-ist-kvm-das-bessere-xen,1937585
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* https://www.computerwoche.de/a/virtualisierung-ist-kvm-das-bessere-xen,1937585
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*https://mrpointy.wordpress.com/2009/05/12/is-kvm-a-type-1-or-a-type-2/
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* https://mrpointy.wordpress.com/2009/05/12/is-kvm-a-type-1-or-a-type-2/
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*http://tuxthink.blogspot.de/2011/12/kvm-introduction.html
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* http://tuxthink.blogspot.de/2011/12/kvm-introduction.html
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[[Kategorie:Virtualisierung]]

Aktuelle Version vom 11. Oktober 2026, 17:46 Uhr

KVM Grundlagen

Übersicht

  • Kernel-based Virtual Machine (KVM) ist die Virtualisierungslösung im Linux-Kernel.
  • Nutzt Hardware-Virtualisierung (Intel VT-x, AMD-V).
  • Besteht aus Kernelmodulen (kvm.ko, kvm_intel.ko bzw. kvm_amd.ko) und setzt für die Geräteemulation auf QEMU auf.
  • Fester Bestandteil des Linux-Kernels seit Version 2.6.20 (Februar 2007).

Webseiten

Geschichte

  • Entwickelt von Avi Kivity bei Qumranet in Israel, vorgestellt im Oktober 2006.
  • Aufgenommen in Kernel 2.6.20, veröffentlicht im Februar 2007.
  • 2008 Übernahme von Qumranet durch Red Hat, das die Entwicklung seitdem maßgeblich vorantreibt.
  • Heute Grundlage vieler Plattformen, z. B. Proxmox VE, OpenStack und großer Cloud-Anbieter.
  • Portierungen existieren für FreeBSD und Illumos.

Unterstützte Architekturen

  • x86-64 mit Intel VT-x oder AMD-V
  • ARM64 (AArch64)
  • IBM Z (s390x)
  • PowerPC
  • RISC-V

Architektur von KVM

  • KVM virtualisiert CPU und Arbeitsspeicher, emuliert aber selbst keine Geräte.
  • Die Geräte der VM (Festplatte, Netzwerkkarte, Grafik) emuliert QEMU.
  • Jede VM ist ein normaler QEMU-Prozess auf dem Host, den der Kernel wie jeden anderen Prozess einplant.
  • KVM + QEMU zusammen ergeben ein vollständiges Virtualisierungssystem.

Übersichtsgrafik

Kvm-101.png KVM Architektur: KVM übernimmt CPU/RAM Virtualisierung, QEMU emuliert Geräte.

Gastsysteme

  • Unterstützt zahlreiche Betriebssysteme:
    • Linux (32/64 Bit)
    • Windows (32/64 Bit)
    • BSD-Derivate, Solaris/Illumos, Haiku, ReactOS, FreeDOS u. a.

Paravirtualisierung mit VirtIO

  • Emulierte Geräte (z. B. Netzwerkkarte e1000, IDE-Platte) bilden echte Hardware nach. Der Gast-Treiber spricht mit ihnen wie mit echter Hardware, das erzeugt viele VM-Exits.
  • VirtIO-Geräte sind für VMs entworfen: Gast und Host tauschen Daten über gemeinsame Warteschlangen (virtqueues) aus, mit wenigen VM-Exits.
  • Wichtige VirtIO-Geräte:
    • virtio-blk / virtio-scsi für Festplatten
    • virtio-net für Netzwerk
    • virtio-balloon für dynamischen Arbeitsspeicher
  • Linux bringt die Treiber mit, für Windows gibt es die ISO virtio-win.
  • Animation: https://labs.xinux.net/kvm-praxis.html#virtio-1

Verwaltungswerkzeuge

  • qemu-system-x86_64 -accel kvm (direkter Start ohne Verwaltung)
  • virsh (Kommandozeile von libvirt)
  • virt-install (VMs per Kommandozeile anlegen)
  • Virtual Machine Manager (virt-manager, grafisch)
  • Cockpit mit cockpit-machines (Weboberfläche)
  • Proxmox VE (eigene Verwaltung, nutzt kein libvirt)

VT Modell (CPU Privilegienstufen)

Zeigt die CPU-Modi: VMX Root (Hypervisor, „Ring -1“) und VMX Non-Root (Gast mit eigenem Ring 0 und Ring 3).

Libvirt Übersicht

Kvm-104.png

  • Libvirt ist eine einheitliche Schnittstelle zur Verwaltung von KVM/QEMU und anderen Hypervisoren.
  • Werkzeuge wie virsh und virt-manager sprechen mit dem Dienst libvirtd, der die QEMU-Prozesse startet und verwaltet.
  • Die Beschreibung einer VM liegt als XML-Datei unter /etc/libvirt/qemu/.

VM Lifecycle

Kvm-105.png Lebenszyklus einer virtuellen Maschine (erstellt, gestartet, gestoppt, gelöscht).

Befehl Wirkung
virsh define vm.xml VM anlegen (Zustand: ausgeschaltet)
virsh start vm VM starten
virsh suspend vm / virsh resume vm VM anhalten / fortsetzen
virsh shutdown vm sauber herunterfahren (ACPI)
virsh destroy vm hart ausschalten (Stecker ziehen), löscht nichts
virsh undefine vm VM-Definition löschen (Platten bleiben)

Folien

Quellen

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