kata涉及到的虚拟化技术 [1]
虚拟化介绍 [2]
- 全虚拟化: guest中执行特权指令时，VMM trap 异常, 由VMM模拟执行并返回。 不需要修改GuestOS操作系统
- 半虚拟化(Paravirtualization): 修改客户操作系统代码，将原来在物理机上执行的一些特权指令，修改成可以和VMM直接交互的方式。
- 硬件辅助虚拟化(Hardware-assistant full virtualization): Intel的VT-x和AMD的AMD-V, 引入新的指令和运行模式，使VMM 和Guest OS分别运行在不同模式（ROOT模式和非ROOT模式）下，且Guest OS运行在Ring 0下。
IO虚拟化介绍 [4]
虚拟化技术发展主线是解决CPU、内存虚拟化问题; 其次重要的就是IO虚拟化问题, 也衍生出如下分类
virtio [3]
- why? 如上面全虚拟化介绍，如果IO操作全由QEMU拟效率不高，可以在Guest中使用半虚拟化驱动提升IO性能
- what？IO半虚拟化通用方案, Guest需要知道自己运行在虚拟化环境中，进而根据Virtio标准和Hypervisor协作，从而提高IO性能。目前主流Linux和windows都支持virtio。
- how?
- 前端driver 位于Guest 内核的驱动程序模块
- 后端driver 在Host 用户空间的QEMU中实现
- 前后端消息传输层, vring, 逻辑层
- 不同的IO设备虚拟化需求 对应不同的virtio模块:
- 需要硬件支持
- PCI设备pass-through到Guest，不经过VMM; virtio要经过VMM这一层
- 安全容器GPU，vfio-pci到虚机
云原生GPU - vfio vs. virtio(Intel 82599ES iperf测试对比) [5]
- 一个物理设备(PF)拆分成多个VF，将VF pass-through VMM 到Guest
- vfio vs. SR-IOV [6], 解决使用vfio设备被单个实例独占的问题