עוד קצת על KVM

בעבר פרסמתי בבלוג זה פוסט שמסביר מעט על KVM ועל Open Stack. בשבוע שעבר ראיתי מקרה של חברה שהשקיעה כמה עשרות אלפי דולרים על פתרון קנייני שנותן פחות ממה ש-KVM נותן. מכיוון שאני מכיר את אותה חברה, שאלתי את מנהל ה-IT ואת ה-CTO מדוע הם רכשו, והתשובה לכך היתה שהם פשוט לא ידעו על היכולות הנ"ל של KVM (ולאותה חברה יש דווקא העדפה ברורה להכניס פתרון מבוסס קוד פתוח).

לכן בפוסט זה אני אדבר על KVM מחוץ ל-Scope של Open Stack.

הדבר הראשון שחשוב להבין לגבי KVM הוא שבניגוד לפתרונות וירטואליזציה אחרים, KVM אינו פתרון רק עבור X86/X86-64. טכנית, KVM מבוסס על אפליקציה שנקראת QEMU (שאגב, ממשיכה להיות מפותחת וגרסאות חדשות יוצאות תדיר, רק לפני 10 ימים יצאה גירסת RC3 לגירסה 2.3). היחוד של QEMU הוא שאפליקציה מאפשרת לך להריץ מערכות שונות על מעבדים שונים. הדוגמא הכי פשוטה וידועה היא הרצה של מערכת מבוססת ARM על PC (כפי שהיא קיימת באנדרואיד SDK), אבל אתה יכול להריץ גם מערכת Solaris של 64 ביט על אמולציה של מעבד Sparc (במקרה זה Niagra T1) על ה-PC שלך. אתה יכול להריץ גם מערכות שונות של MIPS (שוב, על ה-PC שלך דרך QEMU), ואפשר גם להריץ אפילו מערכת S390s עם Debian לדוגמא. גמישות היא הצד החזק של QEMU.

KVM הוא בעצם "תוסף" ל-QEMU. טכנית, KVM עצמו לא "מכיר" דיסקים, רשת, בקרים וכו', את זה ה-KVM מקבל מ-QEMU. אם נדמה את זה לחומרה, KVM נותן את החלק של ה"מעבד", QEMU את החומרה והשרותים שצריכים כדי להריץ מערכת. ישנם גם חלקים אחרים שיושבים "באמצע" ומאפשרים למערכת לרוץ עם גישת Native, כך שהביצועים עצמם יהיו כמו בהרצת מערכת הפעלה על "ברזל" אמיתי. (כמו VirtIO שנותן שרותי פארא-וירטואליזציה).

הדוגמא הכי פשוטה היא שימוש במעבדים שאינם X86-64, כמו ARM. בזמן הקרוב יצאו שרתים שמבוססים לא על מעבדי Xeon אלא על מעבדים של חברות שונות המבוססים ARM. אחת הפונקציות שחברות רבות רוצות הן וירטואליזציה על אותו מעבד ARM כדי להריץ מערכות הפעלה שונות (נכון, טכנולוגיית קונטיינרים קיימת גם ל-ARM אבל לפעמים יש צורך להריץ מערכת הפעלה עם Kernel שונה), במקרים כאלו ישנה גירסת KVM ל-ARM שרצה על ה"ברזל" ואיתה מריצים מערכות הפעלה אחרות שמבוססות ARM. גם למעבדי MIPS יש KVM.

מהצד היותר "גבוה" יש גירסת KVM למערכות הענקיות של IBM מסידרת System Z (ה-Main Frame), ושוב, גם כאן, ה-KVM נותן לך אפשרות להריץ מערכות לינוקס שונות כאשר כל אחת מהן עצמאית לחלוטין עם Kernel וספריות משלה.

אחד הדברים שאנשים רבים לא מודעים לכך, הוא ש-KVM אינו מתחרה ישירות בפתרונות וירטואליזציה מתחרות כמו vSphere או Hyper-V כפתרון מלא. KVM יכול לרוץ מתוך סקריפט Shell פשוט, וכל עוד יש איזה Image לעשות ממנו Boot (או PXE) וכרטיס רשת (אפשר להשתמש ב-Bridge) בצורה יפה, ללא צורך בניהול כלשהו. אם אתה לעומת זאת מחפש להריץ מספר מערכות KVM על שרת, אז כדאי להשתמש בשרות משלים שמבוסס על ספריה בשם libvirt עם אפליקציות כמו Virt-Manager ועם ספריה כמו libguestfs שמאפשרת לך לבצע פעולות שונות למכונה הוירטואלית ול"דיסק" שלה. ישנן עוד עשרות פתרונות פתוחים או סגורים לניהול מערכות KVM, אך KVM עצמו אינו תלוי בהן, כלומר KVM הוא רק כלי, ולא הפתרון כולו.

הנה נקודה שאולי תעניין אנשים שמתעניינים בהרצה של אפליקציות כבדות כמו פוטושופ, עריכת וידאו או הרצת משחקים: כשזה מגיע לוירטואליזציה ודימוי (Emulate) של כרטיס מסך, הפתרון של KVM הוא פתרון די גרוע בהשוואה לפתרונות כמו VirtualBox או VMWare Workstation או Hyper-V. יחד עם זאת, היתרון הגדול של KVM הוא האפשרות למפות כרטיס גרפי רציני ישירות ל-VM (זה קיים גם בפתרונות וירטואליזציה אחרים, אולם ב-ESXi לדוגמא המערכת לא מאפשרת להשתמש בכרטיסים גרפיים ביתיים למיפוי ל-VM אלא אך ורק את הכרטיסים הגרפיים היקרים), כך שאם לדוגמא יש לך 2 מסכים גדולים שאתה רוצה להריץ עליהם מעת לעת עריכה גרפית או משחק ב-2 מסכים, אתה יכול לחבר מסך שלישי זול לחיבור ה-On-board בלוח האם, ולמפות את הכרטיס הגרפי היותר יקר עם 2 המסכים שמחוברים אליו אל ה-VM. מבחינת ביצועים, ההפרש נמדד באחוזים בודדים בלבד, כך שתוכל להנות מביצועים מעולים, ולאחר שתסיים עם ה-VM, תוכל להמשיך ולהשתמש במסכים לעבודה עם הלינוקס (שימו לב, בשיטה זו ה-VM רץ רק כמסך מלא או מסכים מלאים, לא כ-Window). את אותו טריק, אגב, ניתן לבצע גם עם 2 מסכים בלבד כל עוד מסך אחד מחובר לעיבוד הגרפי שקיים בלוח האם והשני לכרטיס הגרפי העצמאי.

אינני ממליץ לחברות להסתכל על KVM כפתרון חלופי (במובן של Drop-In) למערכות כמו vSphere או Hyper-V. פתרון מבוסס KVM יכול להתאים למוסדות גדולים אם הם משתמשים ב-KVM יחד עם מערכת כמו Open Stack, או שיש להם אנשי לינוקס שיכתבו את הסקריפטים/קוד שידעו להתממשק ל-libvirt ושאר ספריות. KVM יכול בהחלט להריץ מערכות לינוקס ו-Windows Server בלי שום בעיה, אולם אם משווים את זה לפתרונות כמו vSphere, ישנם חלקים רבים מהפצת הלינוקס שאתה משתמש שתצטרך להטמיע אותם כדי לקבל פתרון קרוב וזו לא עבודה שאנשים עם נסיון מועט בלינוקס ידעו לבצע אותה. אם אתם רוצים להטמיע KVM בארגון שלכם, מומלץ להתחיל עם משהו פשוט (וזה לוקח זמן) ורק לאחר שאתם מרוצים, אפשר להתחיל לחשוב על הטמעה של יותר ויותר חלקים (וכן, אפשר להמיר די בקלות מכונות VM מבוססות ESXi ל-KVM. מכונות מבוססות Hyper-V – קצת יותר מסובך). אם אתם רוצים להטמיע פתרון מבוסס KVM ויותר מסחרי מרד-האט, אתם יכולים להסתכל על RHEV (ובגירסת קוד פתוח – oVirt). אם אתם בעניין של Hyper Converge, אז מומלץ להסתכל על הפתרון של חברת Scale Computing.

נקודה נוספת שהח"מ נשאל עליה שוב ושוב: VDI עם KVM. יש התקדמות בנושא (ובמיוחד בפרוטוקול העברת התצוגה SPICE) אבל עדיין – זה לא מתאים (לעניות דעתי) לפרודקשן.

לסיכום: KVM הוא רק כלי. כלי טוב ועוצמתי להרצת VM, אך זהו כלי שצריך להשקיע לא מעט כדי ללמוד אותו ולהתנסות איתו ובתמורה אתה יכול לקבל ביצועים ששווים למה שמקבלים עם ESXi. מכיוון שמדובר רק בכלי ולא בסביבה שלמה, מומלץ להשקיע (למעוניינים) להסתכל על הספריות בקישורים לעיל כדי להיכנס לעולם ה-KVM.