13.2. 虚拟设备类型

RHEL 9 中的虚拟化可显示可附加到虚拟机的几种不同类型的虚拟设备:

模拟设备

模拟设备是广泛使用的物理设备的软件实现。为物理设备设计的驱动程序还与模拟设备兼容。因此可非常灵活地使用模拟设备。

但是,由于需要忠实地模拟特定类型的硬件,与相应的物理设备或更为优化的虚拟设备相比,模拟设备可能会会遭受显著的性能损失。

支持以下模拟设备类型:

  • 虚拟 CPU(vCPU),有大量 CPU 型号可供选择。模拟的性能影响显著取决于主机 CPU 和模拟 vCPU 之间的差异。
  • 模拟系统组件,如 PCI 总线控制器。
  • 模拟存储控制器,如 SATA、SCSI 甚至 IDE。
  • 模拟声音设备,如 ICH9、ICH6 或 AC97。
  • 模拟图形卡,如 VGA 卡。
  • 模拟网络设备,如 rtl8139。
半虚拟设备

半虚拟(Paravirtualization)提供了向虚拟机公开虚拟设备的速度。半虚拟设备公开专用于虚拟机使用的接口,因此可显著提高设备的性能。RHEL 9 使用 virtio API 作为 hypervisor 和虚拟机之间的层,来为虚拟机提供半虚拟化设备。这个方法的缺陷在于它需要在客户端操作系统中使用特定的设备驱动程序。

建议您尽可能为虚拟机使用半虚拟设备而不是模拟设备,特别是当它们运行大量 I/O 的应用程序时。半虚拟设备减少 I/O 延迟并增加 I/O 吞吐量,在某些情况下可使其非常接近裸机性能。其它半虚拟设备还会在不能使用的虚拟机中添加功能。

支持以下半虚拟设备类型:

  • 半虚拟化网络设备(virtio-net)。
  • 半虚拟化存储控制器:

    • virtio-blk - 提供块设备模拟。
    • virtio-scsi - 提供更完整的 SCSI 模拟。
  • 半虚拟时钟。
  • 半虚拟化串行设备(virtio-serial)。
  • 气球(balloon)设备(virtio-balloon)用于在虚拟机及其主机之间动态分配内存。
  • 半虚拟随机数字生成器(virtio-rng)。
物理共享设备

某些硬件平台可让虚拟机直接访问各种硬件设备和组件。这个过程被称为设备分配或者透传(passthrough)

以这种方式连接时,物理设备的某些方面可以直接用于虚拟机,就像它们可用于物理机一样。这为虚拟机中使用的设备提供了出众的性能。但是,物理连接到虚拟机的设备对主机不可用,也无法迁移。

然而,某些设备可以在多个虚拟机之间 共享。例如,一个物理设备在某些情况下可以提供多个介质设备,然后将其分配给不同的虚拟机。

支持以下 passthrough 设备类型:

  • USB、PCI 和 SCSI 直通 - 直接向虚拟机公开通用的行业标准总线,以便其特定功能对虚拟客户机软件可用。
  • 单根 I/O 虚拟化(SR-IOV)- 一种支持 PCI Express 资源的硬件强制隔离的规范。这使得将单个物理 PCI 资源划分成虚拟 PCI 功能变得安全而高效。它通常用于网络接口卡(NIC)。
  • N_Port ID 虚拟化(NPIV)- 一种光纤通道技术,来与多个虚拟端口共享单个物理主机总线适配器(HBA)。
  • GPU 和 vGPU - 用于特定图形或计算工作负载的加速器。一些 GPU 可以直接连接到虚拟机,而某些类型也提供能够创建共享底层物理硬件的虚拟 GPU(vGPU)的能力。
注意

这些类型的某些设备可能不被支持,或者与 RHEL 不兼容。如果您需要帮助设置虚拟设备,请咨询红帽支持。