3.4. 虚拟化硬件设备

在 Red Hat Enterprise Linux 7.2 及更高版本中，主机系统最多可显示 240 个虚拟 CPU(vCPU)，这些虚拟 CPU 可供虚拟客户机使用，无论主机 CPU 的数量是什么。这在 Red Hat Enterprise Linux 7.0 中从 160 个。

以下核心系统组件被模拟，以提供基本的系统功能：

存储设备和存储池可以使用模拟驱动程序将虚拟机附加存储设备。客户机使用模拟存储驱动程序来访问存储池。

请注意，与所有虚拟设备一样，存储驱动程序不是存储设备。驱动程序用于将后备存储设备、文件或存储池卷附加到虚拟机。后备存储设备可以是任意类型的存储设备、文件或存储池卷。

以下客户端操作系统支持模拟(Intel) HDA 声音设备 intel-hda ：

提供以下模拟图形卡。

客户机可使用独立计算环境(SPICE)协议或虚拟网络计算(VNC)系统的简单协议连接到这些设备。

提供了以下两个模拟网络设备：

watchdog 可以用来在虚拟机过载或无响应时自动重新引导虚拟机。

Red Hat Enterprise Linux 7 提供以下模拟 watchdog 设备：

对于 Red Hat Enterprise Linux 6.2 及更高版本，这两个 watchdog 设备都被支持 32 位和 64 位 AMD 和 Intel 构架。

半虚拟设备是一个虚拟网络设备，它为虚拟机提供网络访问， 提高了 I/O 性能并降低延迟。

半虚拟存储设备是高性能的虚拟存储设备，可为虚拟机提供存储，提高了 I/O 性能并降低延迟。管理程序支持半虚拟块设备，并附加到虚拟机（除软盘磁盘驱动器除外，必须模拟）。

半虚拟化 SCSI 控制器设备为 virtio-blk 提供了更加灵活且可扩展的替代方法。virtio-scsi 客户机能够继承目标设备的功能集，并可处理与 virtio-blk 相比的数百个设备，这只能处理 28 设备。

以下客户端操作系统完全支持 virtio-scsi ：

使用时间戳计数器(TSC)作为时钟源的客户机可能会遭遇计时问题。KVM 通过为客户机提供半虚拟化时钟，可解决没有恒定时间戳计数器的主机。另外，半虚拟时钟还有助于在客户机运行睡眠(S3)或挂起到 RAM 操作后进行时间调整。

半虚拟设备是面向字节流设备，在主机的用户空间和客户机用户空间之间提供简单的通信接口。

Balloon 设备可指定虚拟机的 RAM 的一部分，不被使用（称为"撤销 "操作 的进程），这样便可释放该内存供该主机使用（或供该主机上的其他虚拟机）使用。当虚拟机再次需要内存时，可以暂停 balloon，主机可以将 RAM 重新分发到虚拟机。

半虚拟化随机数生成器可让虚拟机直接从主机中收集熵或随机数，以便用于加密数据和安全性。虚拟机通常会耗尽熵，因为典型的输入（如硬件使用量）不可用。来源熵可能非常耗时。virtio-rng 通过将熵直接从主机注入客户虚拟机来加快这个过程的速度。

半虚拟化图形卡与 QXL 驱动程序配合使用，提供从远程主机显示虚拟机图形的有效方法。 使用 SPICE 需要 QXL 驱动程序。

虚拟功能 I/O(VFIO)是 Red Hat Enterprise Linux 7 中的新内核驱动程序，它为虚拟机提供对物理硬件的高性能访问。

VFIO 将主机系统上的 PCI 设备直接附加到虚拟机，使客户机能够为一系列任务提供对 PCI 设备的独占访问权限。这可让 PCI 设备出现，并像物理附加到客户机虚拟机一样操作。

VFIO 通过将设备分配设备从 KVM 管理程序中移出设备分配，并在内核级别强制实施设备隔离，从而改进了以前的 PCI 设备分配架构。VFIO 提供更好的安全性，与安全引导兼容。它是 Red Hat Enterprise Linux 7 中的默认设备分配机制。

VFIO 在 Red Hat Enterprise Linux 7 中将分配的设备数量增加到 32，从 Red Hat Enterprise Linux 6 的最大 8 个设备增加到 32。VFIO 还支持分配 NVIDIA GPU。

KVM 管理程序支持将主机系统上的 USB、PCI 和 SCSI 设备附加到虚拟机。USB、PCI 和 SCSI 设备分配使得设备显示为和行为，就像物理附加到虚拟机一样。因此，它为客户机提供了对这些设备的独占访问权限，以实现各种任务使用。

SR-IOV（Single Root I/O 虚拟化）是一个 PCI Express(PCI-e)标准，它扩展了单个物理 PCI 功能，作为单独的 虚拟功能 (VF)共享其 PCI 资源。每个功能都可通过 PCI 设备分配的不同虚拟机使用。

一个支持 SR-IOV 的 PCI 设备提供了一个单根功能（例如，单个以太网端口），并将多个不同的虚拟设备显示为唯一的 PCI 设备功能。每个虚拟设备都有自己的唯一的 PCI 配置空间、内存映射的寄存器以及单独的 MSI 的中断。

N_Port ID 虚拟化(NPIV)是某些光纤通道设备提供的功能。NPIV 共享单个物理 N_Port 作为多个 N_Port ID。NPIV 为 SR-IOV 为 PCIe 接口提供的光纤通道主机总线适配器(HBA)提供了类似的功能。使用 NPIV 时，可将虚拟机提供到存储区域网络(SAN)的虚拟光纤通道启动器。

NPIV 可以利用企业级存储解决方案提供高密度虚拟化环境。

有关 NPIV 的详情，请参考使用 SCSI 设备 的基于 vHBA 的存储池。