vm template 原理浅析

vm template 是一种加速虚机创建、节省vm内存的技术。

1. 背景

我们之所以说虚机是强隔离的,主要是因为虚机有独立的内核。不同vm之间的进程是完全运行在自己的内核空间里面的,相互不可见
引起虚机的启动,需要引导一个完整的内核,以及完整的os
这在传统的虚机场景下,问题不大,一个物理机上启动的vm数量可能就十几个
但是容器场景下,kata-containers,容器粒度要远小于虚机,一个物理机可能启动上百个kata容器,每个kata容器都有自己独立的内核,这样算来,开销就不小了
由于每个kata容器的内核,操作系统镜像,都是相同的。如果虚机之间的内核、操作系统镜像所占用的内存能够共享,这样就能省掉不少内存。
于是,vm template 技术出现了

2. vm template 原理

主要是利用了linux内核fork系统的cow原理(copy on write)
cow:fork一个新的进程,会把原进程的内存空间全部copy一份,但这个copy只是一个引用。只有新进程在写这块内存区域的时候,才会发生真正的copy操作
所以 vm template 的核心思路是:通过一个事先创建好的最小 factory-vm,包含公共的内核、操作系统镜像、以及kata-agent。创建kata容器的时候,从factory-vm fork一个vm出来,然后再通过热插拔的方式,调整vm的规格以符合kata容器的要求
但是这里有一个问题是,template vm 的规格是固定的,但是 Pod 的规格不是固定的,所以必须通过 Pod vm 的热插拔 & resize 能力来实现 vm 规格的调整