Kernel-based Virtual Machine (KVM) là một trong những công nghệ ảo hóa hữu ích giúp người dùng tối ưu quá trình quản lý và chia sẻ nguồn tài nguyên trong máy tính vật lý. Nếu bạn quan tâm đến công nghệ này, hãy cùng Vietnix tìm hiểu KVM là gì và những điểm đặc trưng của KVM qua bài viết được chia sẻ dưới đây!
KVM là gì?
KVM là từ viết tắt của thuật ngữ Kernel Virtualization Machine, hay còn được biết đến như một công nghệ ảo hóa phần cứng phổ biến hàng đầu hiện nay. Trong đó, OS host (hệ điều hành chính) có nhiệm vụ mô phỏng phần cứng để các OS khách (hệ điều hành khác) có thể hoạt động trên nền tảng ảo hóa.
Như vậy, nhiệm vụ chính của KVM là quản lý và chia sẻ nguồn tài nguyên network, ổ đĩa và CPU một cách công bằng. Bên cạnh đó, công nghệ này còn được tích hợp trong Linux với các điểm đặc trưng sau:
- KVM cho phép người dùng chuyển đổi máy tính chạy hệ điều hành Linux thành một môi trường ảo cho phép chạy nhiều máy chủ ảo độc lập, được gọi là Virtual Machine (máy ảo hoặc máy khách).
- KVM là một phần của mã nguồn mở Linux và được tích hợp trực tiếp vào nhân Linux, nên công nghệ này gần như được thừa hưởng mọi tính năng, bao gồm khả năng sửa lỗi và các cập nhật mới của Linux mà không cần thông qua các kỹ thuật bổ sung.
- Trong môi trường KVM, tài nguyên được cấu hình mặc định để không chia sẻ nên máy chủ có thể tận dụng 100% RAM của mỗi KVM trong gói VPS (Virtual Private Server) thay vì phải chia sẻ cho bất kỳ hệ thống nào. Đây là yếu tố quan trọng giúp máy chủ duy trì hoạt động một cách ổn định và tránh bị ảnh hưởng bởi các VPS trong cùng hệ thống. Ngoài ra, tài nguyên ổ cứng trong KVM cũng được cấu hình và phân chia tương tự như RAM.
Libvirt là gì?
Libvirt được biết đến như một bộ phần mềm hỗ trợ người dùng trong việc quản lý máy ảo và sử dụng các chức năng ảo hóa như quản lý lưu trữ, giao diện mạng… Bộ phần mềm này bao gồm một thư viện API, một dịch vụ nền (libvirtd) và một tiện ích dòng lệnh (virsh).
Nhiệm vụ chính của Libvirt là cung cấp giải pháp tối ưu nhất để quản lý các nhà cung cấp/giám sát ảo hóa (virtualization provider/hypervisor) khác nhau.
Chẳng hạn như lệnh virsh list –all được dùng để liệt kê các máy ảo khả dụng cho bất kỳ hypervisor nào được hỗ trợ (KVM, Xen, VMWare ESXi, v.v.).
Như vậy, với Libvirt, người dùng không cần phải tìm hiểu và làm quen với tất cả các công cụ cho từng hypervisor riêng biệt mà vẫn có thể quản lý một cách hiệu quả, tối ưu nhất.
Ảo hóa KVM hoạt động như thế nào?
Để triển khai máy ảo KVM, người dùng cần cài đặt nhân Linux trên các thiết bị sử dụng CPU hỗ trợ các thành phần mở rộng ảo hóa. Đặc biệt, công nghệ này hỗ trợ cho tất cả các CPU dòng x86 – một loại chip có khả năng xử lý ngôn ngữ lệnh x86 một cách hiệu quả, tối ưu đến từ nhà Intel. Dưới đây là cách mà ảo hóa KVM hoạt động:
Nhân Linux
Đối với hệ điều hành Linux, nhân Linux được ví như trái tim khi đảm nhận nhiệm vụ tương tác với phần cứng máy tính và đảm bảo phân phối tài nguyên một cách hiệu quả cho các chương trình ứng dụng, phần mềm đang chạy trên hệ điều hành.
Các bản phân phối của Linux như Ubuntu, Red Hat Enterprise Linux hay Fedora hiện sử dụng nhân Linux làm cơ sở nền tảng và kết hợp chúng với các chương trình bổ sung để mang đến hệ điều hành ổn định, thân thiện nhất với người dùng.
Cách bật KVM
Sau khi cài đặt nhân Linux, bạn có thể kích hoạt KVM với các phần mềm bổ sung sau:
- 1 module nhân máy chủ.
- 1 module tương thích với bộ xử lý của máy chủ.
- 1 trình giả lập.
- Các gói mở rộng của Linux nhằm tối ưu hiệu suất của máy ảo KVM.
Khi đã hoàn tất cài đặt các phần mềm bổ sung trên, quản trị viên có thể tạo ra một máy ảo bằng cách sử dụng giao diện dòng lệnh hoặc giao diện người dùng đồ họa. Lúc này, KVM sẽ tiến hành khởi chạy máy ảo như một quy trình Linux riêng biệt. Đồng thời, phần mềm giám sát máy ảo sẽ đảm nhận nhiệm vụ phân chia bộ nhớ, CPU, băng thông mạng, dung lượng lưu trữ và tài nguyên ảo cho các máy ảo trên hệ thống.
Vai trò của công nghệ ảo hóa KVM
KVM là một công nghệ ảo hóa mạnh mẽ được tích hợp sẵn vào nhân Linux, từ đó chuyển đổi máy tính Linux thành các máy ảo bare metal. Thông qua đó, người dùng có thể điều chỉnh quy mô của cơ sở hạ tầng điện toán và sử dụng trên các hệ điều hành khác nhau thay vì đầu tư vào một phần cứng hoàn toàn mới.
Không chỉ thế, công nghệ này còn tự động hóa quy trình cung cấp cơ sở hạ tầng ảo hóa và cho phép người dùng triển khai lượng lớn máy ảo trên môi trường đám mây một cách nhanh chóng và dễ dàng. Ngoài ra, KVM còn đóng vai trò quan trọng khi mang đến hàng loạt lợi ích đáng kể như:
- Khả năng bảo mật, tính ổn định và hiệu năng cao,
- Cho phép ứng dụng linh hoạt và giúp doanh nghiệp tiết kiệm tối đa chi phí sử dụng.
Tính năng của công nghệ KVM virtualization
| Tính năng | Công dụng |
| Tính năng bảo mật | Sự kết hợp giữa công nghệ KVM và hệ điều hành Linux không chỉ mang lại những lợi ích đáng kể về máy chủ ảo hóa mà còn nâng cao tính bảo mật thông qua tính năng SELinux. Điều này bao gồm việc xây dựng một lớp bảo mật cách ly máy ảo với môi trường xung quanh (SELinux) hay tăng cường bảo mật với sVirt bằng cách kiểm soát truy cập bắt buộc cho máy ảo khách, đồng thời ngăn chặn tình trạng ghi nhãn thủ công và đảm bảo máy áo luôn hoạt động trong một môi trường an toàn, khép kín. |
| Lưu trữ | Người dùng có thể sử dụng bộ lưu trữ được hỗ trợ bởi Linux trong môi trường máy ảo, bao gồm Network Attached Storage (NAS), bộ lưu trữ địa phương… Thông qua đó, quá trình chia sẻ file hình ảnh ảo hóa giữa các server sẽ diễn ra một cách nhanh chóng và thuận tiện hơn. |
| Hỗ trợ phần cứng | KVM có khả năng tương thích với nhiều loại phần cứng khác nhau và bạn có thể sử dụng công nghệ này trên các nền tảng riêng biệt, miễn là được hỗ trợ bởi Linux. |
| Quản lý bộ nhớ | KVM được tích hợp chặt chẽ với các chức năng quản lý bộ nhớ của hệ điều hành, từ đó cho phép người dùng truy cập vào những bộ nhớ không đồng nhất và kết hợp với các nhân trong cùng tran. Khi máy chủ ảo cần sử dụng bộ nhớ, công nghệ này sẽ thông qua các chức năng trên để thực hiện truy cập một cách hiệu quả, bao gồm cả việc hoán đổi bộ nhớ nhằm duy trì hiệu suất tốt nhất cho máy ảo. |
| Di chuyển công nghệ ảo hóa KVM | Công nghệ KVM cho phép di chuyển trực tiếp các chương trình ảo hóa đang khởi chạy trên hệ thống không làm ảnh hưởng đến các máy chủ vật lý. Đặc biệt, hoạt động của KVM, kết nối mạng và các ứng dụng sẽ không bị gián đoạn bởi quá trình này, đồng thời thao tác lưu trữ vẫn được duy trì khi di chuyển. |
| Hiệu suất, khả năng mở rộng | Với những ưu điểm được kế thừa từ hệ điều hành Linux, người dùng hoàn toàn có thể mở rộng quy mô KVM để đáp ứng nhu cầu và số lượng truy cập thực tế của mình. |
| Độ trễ thấp hơn | Công nghệ KVM cho phép người dùng mở rộng thời gian thực tế (real time) để tối ưu độ trễ và mức độ ưu tiên cho các ứng dụng chạy trên môi trường này. |
| Quản lý với KVM | Sau khi kích hoạt từ máy trạm, người dùng được quyền quản lý thủ công các chương trình ảo hóa KVM một cách trực tiếp thay vì phải thông qua các công cụ quản lý nhất định. |
Tìm hiểu ưu, nhược điểm của KVM
KVM mang đến cho người dùng nhiều lợi ích rõ rệt. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn tồn tại một số điểm hạn chế nhất định. Cụ thể là:
Tính độc quyền: Mỗi gói VPS KVM sẽ được cấu hình cho một người dùng duy nhất và không cho phép chia sẻ tài nguyên (Disk Space, RAM, CPU…) để tối ưu hiệu suất và tránh bị ảnh hưởng bởi các VPS khác trên cùng hệ thống.
Tính bảo mật: KVM được thừa hưởng các tính năng bảo mật từ Linux như SELinux, cơ chế bảo mật nhiều lớp… điều này tạo nên lớp bảo mật tối ưu cho máy ảo, đồng thời cách ly và ngăn chặn xâm nhập từ bên ngoài.
Tiết kiệm chi phí và khả năng mở rộng: Là một công nghệ được phát triển dựa trên nền tảng mã nguồn mở, KVM hoàn toàn miễn phí và mang đến lợi ích cho người dùng từ sự hỗ trợ của cộng đồng và nhà sản xuất. Có thể nói rằng, đây sẽ là lựa chọn hàng đầu cho những công ty vừa và nhỏ muốn tối ưu chi phí nhưng vẫn đảm bảo về hiệu quả sử dụng.
Yêu cầu cấu hình máy chủ cao: Vì KVM là một công nghệ ảo hóa hoàn toàn phần cứng nên người dùng cần đầu tư vào cấu hình máy chủ vật lý để đảm bảo hiệu suất hoạt động cho hệ thống.
Chỉ có sẵn trên Linux: Hiện nay, KVM chỉ có sẵn trên Linux và điều này có thể là một vấn đề với những ai đang sử dụng hệ điều hành khác.
Đòi hỏi kiến thức kỹ thuật: Để triển khai và sử dụng KVM một cách tối ưu, bạn cần phải mất một khoảng thời gian dài để tìm hiểu và học hỏi về công nghệ này.
Rủi ro cao: Khi KVM tập trung hóa phần cứng, người dùng sẽ đối diện với một số rủi ro liên quan đến sự cố của hệ thống và điều này có thể gây thiệt hại đến doanh nghiệp.
Điểm khác biệt giữa KVM vs VMware là gì?
VMware là một công ty chuyên cung cấp giải pháp ảo hóa và quản lý hạ tầng ảo cho các doanh nghiệp. Trong đó, không thể không kể đến VMware ESXi – một trong những giải pháp ảo hóa hiệu quả đã được cấp phép thương mại trên thị trường hiện nay. VMware mang đến cho doanh nghiệp các phần mềm giám sát máy ảo tối ưu với khả năng xử lý khối lượng công việc cực lớn.
Bù lại, các tổ chức sử dụng VMware ESXi sẽ được hỗ trợ một cách nhanh chóng, kịp thời bởi đội ngũ kỹ thuật của VMware, trong khi người dùng KVM thường phải dựa vào cộng đồng mã nguồn mở nếu muốn tìm hiểu hoặc giải quyết vấn đề nào đó.
Cùng tham khảo thêm một số bài viết liên quan đến VMware có thể bạn quan tâm:
Câu hỏi thường gặp
KVM hỗ trợ hệ điều hành nào?
Mặc dù KVM có sẵn trên Linux và chủ yếu hỗ trợ hệ điều hành này, nhưng bạn vẫn có thể sử dụng KVM trên các hệ điều hành khác như Windows, MacOS X… nếu biết cách kết hợp với các công nghệ bổ sung (chẳng hạn như QEMU).
KVM Switch là gì?
Bộ chuyển mạch KVM (viết tắt của Keyboard, Video, Mouse) là một thiết bị cho phép bạn sử dụng một bộ bàn phím, màn hình và chuột để điều khiển nhiều máy tính. KVM Switch có nhiều cổng khác nhau cho phép bạn kết nối nhiều máy tính, giúp tiết kiệm không gian và tiền bạc.
Số lượng cổng sẽ phụ thuộc vào số lượng máy tính bạn muốn điều khiển bằng bộ chuyển mạch. Đây là một công cụ hữu ích cho quản trị viên hệ thống, nhà phát triển phần mềm và những người có nhiều máy tính tại nhà.
Lời kết
Vietnix hy vọng bài viết trên đã giúp bạn nắm rõ KVM là gì và những thông tin cơ bản liên quan đến công nghệ ảo hóa này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại bình luận bên dưới để được đội ngũ tư vấn của Vietnix giải đáp nhanh chóng nhất.
