Talk about KVM and OpenStack

1. KVM & OpenStack
Jeremy Jeon

2. INDEX
• Hypervisor
• KVM
• QEMU
• Virtualization & Emulation
• libvirt
• How does Nova use KVM
• Next

3. Hypervisor
• 가상화의 핵심 소프트웨어
• 한대의 호스트 컴퓨터에서 다수의 운영체제를 동시에 실행하기 위한 논리적 플랫폼
• VMM(Virtual Machine Monitor)라고도 부름

4. Hypervisor
Linux
H/W
Window
Host OS
H/W
Hypervisor
Linux Window
Host OS
Process
Type 1 (Native or Bare metal)
• 하드웨어 바로 위에서 하이퍼바이저가 동작
• 그 위로 다양한 게스트 OS가 위치
• Xen 이나 VMware의 서버용 하이퍼 바이저 제품군
Type 2 (Hosted)
• 하드웨어 바로 위에 호스트 운영체제가 존재
• 호스트 운영체제 위에 하이퍼바이저가 동작
• 그 위로 다양한 게스트 OS가 위치
• KVM, VirtualBox, VMware의 데스크톱 제품군
Hypervisor 위치에 따른 분류

5. Hypervisor
Unmodi
fied OS
H/W with Virtualization Extension
Unmodi
fied OS
H/W
Hypervisor
Modified
OS
Modified
OS
전가상화 (Full-Virtualization)
• 하드웨어에서 가상화를 지원해줘야 함 (vmx, svm)
• 하드웨어를 완전히 가상화하기 때문에 게스트 OS를 수정할 필요가
없음
• 가상 머신 에뮬레이션 필요 (QEMU)
• 물리적인 가상화 기술을 이용(Inter-VT, AMD-V)
반가상화(Para-Virtualization)
• 하드웨어 가상화를 이용하지 않는 방식
• 게스트 OS는 하이퍼바이저를 통해서만 하드웨어를 제어 가능
• 게스트 OS의 커널을 일부 수정해서 게스트의 커널 함수를 호출하면
호스트의 컨널로 전달
• 커널을 수정해야 하기 때문에 오픈소스 OS에 한정
가상화 방식에 따른 Hypervisor 분류

6. KVM (Kernel based Virtual Machine)
• 전가상화를 지원하는 리눅스 커널 기반의 가상화 도구
• Linux kernel 2.6.20 버전부터 Linux mainline 에 포함 (2007.02.05)
• 리눅스 자체를 호스트 OS로 이용하고 하이퍼바이저를 서브 모듈로 취급
• 리눅스를 하이퍼바이저로 쓸 수 있도록 만들어 줌

7. KVM (Continue)
• KVM 은 가상머신을 인스턴스화 하기 위해 일부 수정된 QEMU(Emulator)를 사용
• 가상머신 인스턴스가 실행되게 되면 이 가상머신은 일반적인 프로세스 처럼 동작
• 따라서 kill, top, taskset 등과 같은 일반적인 리눅스 명령들을 사용할 수 있음
virsh에서 확인한 인스턴스 목록
ps명령으로 확인한 인스턴스 프로세스 목록

8. QEMU
• PC 환경을 위한 프로세스 에뮬레이터
• 각종 디바이스 에뮬레이션
• KVM과 Xen이 전가상화를 위해 QEMU를 이용한 에뮬레이션을 구현

9. Emulation & Virtualization
• Emulation
특정 시스템에 의존적인 소프트웨어 또는 플랫폼을 실행시키기 위한 가상의 환경을 만들어 주는 것
에뮬레이션할 디바이스 드라이버를 모두 S/W 적으로 구현해주어야 함
ex) QEMU, Android Emulator, iOS Emulator …
• Virtualization
컴퓨팅 자원을 효율적으로 사용하기 위한게 목적
컴퓨팅 자원을 풀로 사용하고 이를 바탕으로 여러개의 독립적인 가상머신을 만들어 사용
ex) Hypervisor
참고: https://powermore.dell.com/technology/emulation-virtualization-whats-difference/

10. Virtualization Extension (x86)
Host Linux Kernel
KVM
Host Userspace
QEMU
Linux
Applications
Virtual Machine
QEMU
Windows
Applications
Virtual Machine
Linux
Applicatons
QEMU-KVM Architecture
수정되지 않은 OS
머신 에뮬레이팅
QEMU가 가상화된 CPU와 메모리를
사용할 수 있도록 인터페이스 제공
KVM이 CPU와 메모리를 가상화할 수
있도록 허용

11. libvirt
• 가상화 플랫폼(하이퍼바이저)을 관리하는 오픈소스 라이브러리
• 다양한 하이퍼바이저 환경을 통합적으로 관리하기 위해 탄생
• KVM/QEMU, Xen, VMware, Hyper-V, VirtualBox 등 다양항 하이퍼바이저 지원

12. libvirt (Continue)
Node
Linux Host
Hypervisor Hypervisor
Guest OS Guest OS
libvirt
Management
Application
• libvirt는 다양한 하이퍼바이저를 통합할 수
있는 API 를 제공
• 기본적으로 virsh이라는 쉘 환경의 도구를
지원
• libvirt API 를 이용한 oVirt, kimchi 등 다양한
GUI 기반의 툴들이 만들어 짐

13. libvirt (Continue)
목록 (카테고리) 설명
libvirt-domain-snapshot 도메인(인스턴스)의 스냅샷들을 관리하는 API
libvirt-domain 도메인(인스턴스)들을 관리하는 API
libvirt-event 도메인(인스턴스)의 이벤트들을 관리하는 API (모니터링)
libvirt-host 호스트 및 하이퍼바이저를 관리하는 API
libvirt-interface 인터페이스들을 관리하는 API
libvirt-network 네트워크를 관리하는 API
libvirt-nodedev 노드들의 디바이스를 관리하는 API
libvirt-nwfilter 네트워크 필터들을 관리하는 API
libvirt-secret 보안과 관련된 관리를 하는 API
libvirt-storage 스토리지와 관련된 관리를 하는 API
libvirt-stream 스트림 (데이터 전송)과 관련된 API
virterror 에러 핸들링 인터페이스

14. How does Nova use KVM
nova-api
nova-compute
libvirt + KVM
nova-scheduler
nova-conductor
DB
AMQP
REST API
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15. Next
• libvirt 를 통해 인스턴스에 대한 자원의 상세설정을 해줄 수 있을 것 같은데...
노드상의 자원들에 대한 Bandwidth 설정 등등…

16. 감사합니다.