Chapter 725. KVM 기반 실시간 가상화 (KVM-Based Real-Time Virtualization)

• Chapter 725. KVM 기반 실시간 가상화 (KVM-Based Real-Time Virtualization)

• 725.1KVM의 정의와 개념

• 725.2KVM의 발전 역사

• 725.3KVM의 설계 철학

• 725.4리눅스 커널 기반 하이퍼바이저 구조

• 725.5KVM 커널 모듈(kvm.ko) 아키텍처

• 725.6KVM의 Type-1 대 Type-2 분류 논쟁

• 725.7QEMU와 KVM의 관계

• 725.8QEMU 사용자 공간 에뮬레이션

• 725.9KVM-QEMU 통합 아키텍처

• 725.10KVM의 CPU 가상화 원리

• 725.11하드웨어 지원 가상화 개요

• 725.12Intel VT-x 기술 활용

• 725.13VMCS(Virtual Machine Control Structure) 구조

• 725.14VM Exit 이벤트 처리

• 725.15VM Entry 절차

• 725.16VMCS 필드 구성과 관리

• 725.17AMD-V(SVM) 기술 활용

• 725.18VMCB(Virtual Machine Control Block) 구조

• 725.19ARM VHE(Virtualization Host Extensions) 활용

• 725.20ARM Stage-2 주소 변환

• 725.21RISC-V 하이퍼바이저 확장 지원

• 725.22KVM의 메모리 가상화 원리

• 725.232단계 주소 변환(Two-Stage Translation)

• 725.24EPT(Extended Page Table) 구조

• 725.25EPT 위반(EPT Violation) 처리

• 725.26AMD NPT(Nested Page Table) 구조

• 725.27거대 페이지(Huge Page) 지원

• 725.28투명 거대 페이지(Transparent Huge Pages)

• 725.29KSM(Kernel Same-page Merging)

• 725.30메모리 벌루닝(Memory Ballooning)

• 725.31메모리 잠금(mlock)과 실시간 응용

• 725.32NUMA 토폴로지 인식 메모리 할당

• 725.33게스트 NUMA 노드 구성

• 725.34KVM의 I/O 가상화 개요

• 725.35에뮬레이션 기반 I/O

• 725.36반가상화(Paravirtualization) I/O

• 725.37VirtIO 프레임워크 아키텍처

• 725.38VirtIO 큐(Virtqueue) 구조

• 725.39VirtIO-net 네트워크 가상화

• 725.40VirtIO-blk 블록 장치 가상화

• 725.41VirtIO-gpu 그래픽 가상화

• 725.42VirtIO-console 시리얼 통신

• 725.43VirtIO-input 입력 장치 가상화

• 725.44vhost 커널 가속 메커니즘

• 725.45vhost-net 커널 네트워크 가속

• 725.46vhost-user 사용자 공간 가속

• 725.47VFIO(Virtual Function I/O) 프레임워크

• 725.48VFIO 디바이스 패스스루 원리

• 725.49PCI 패스스루 구성

• 725.50USB 패스스루 구성

• 725.51SR-IOV(Single Root I/O Virtualization) 지원

• 725.52SR-IOV Virtual Function 할당

• 725.53IOMMU(Input/Output Memory Management Unit) 역할

• 725.54Intel VT-d 기술

• 725.55AMD-Vi 기술

• 725.56ARM SMMU 기술

• 725.57KVM의 인터럽트 가상화

• 725.58가상 APIC(Advanced Programmable Interrupt Controller)

• 725.59가상 GIC(Generic Interrupt Controller)

• 725.60MSI/MSI-X 가상화

• 725.61포스티드 인터럽트(Posted Interrupt) 메커니즘

• 725.62인터럽트 리매핑(Interrupt Remapping)

• 725.63KVM의 타이머 가상화

• 725.64가상 TSC(Time Stamp Counter) 관리

• 725.65kvmclock 반가상화 시계

• 725.66고정밀 타이머(hrtimer) 가상화

• 725.67KVM 실시간 최적화 개요

• 725.68실시간 지연 시간(Latency) 요구사항 분석

• 725.69PREEMPT_RT 커널 패치 적용

• 725.70PREEMPT_RT와 KVM 호스트 조합

• 725.71게스트 OS의 PREEMPT_RT 구성

• 725.72CPU 핀닝(CPU Pinning) 기법

• 725.73vCPU-pCPU 고정 할당 전략

• 725.74isolcpus 커널 파라미터 설정

• 725.75nohz_full 커널 파라미터 설정

• 725.76rcu_nocbs 커널 파라미터 설정

• 725.77irqaffinity 설정

• 725.78캐시 할당 기술(CAT, Cache Allocation Technology)

• 725.79MBA(Memory Bandwidth Allocation) 기술

• 725.80Intel RDT(Resource Director Technology) 활용

• 725.81튜닝된 QEMU/KVM 실시간 구성

• 725.82에뮬레이션 스레드 핀닝

• 725.83IO 스레드 분리 및 핀닝

• 725.84에뮬레이션 오버헤드 최소화 전략

• 725.85커널 바이패스 기법

• 725.86폴링 모드(Poll Mode) 활용

• 725.87실시간 KVM 지연 시간 측정 방법론

• 725.88cyclictest 기반 호스트 측정

• 725.89cyclictest 기반 게스트 측정

• 725.90rt-tests 도구 모음

• 725.91hwlatdetect 하드웨어 지연 감지

• 725.92ftrace 기반 지연 분석

• 725.93perf 기반 성능 프로파일링

• 725.94호스트-게스트 간 지연 시간 측정

• 725.95게스트 간 통신 지연 시간 측정

• 725.96지연 시간 히스토그램 분석

• 725.97최악 실행 시간(WCET) 분석

• 725.98KVM과 cgroup 기반 자원 격리

• 725.99cgroup v1과 v2 비교

• 725.100cpuset cgroup을 통한 CPU 격리

• 725.101메모리 cgroup을 통한 메모리 격리

• 725.102blkio cgroup을 통한 I/O 대역폭 제어

• 725.103네트워크 대역폭 cgroup 제어

• 725.104systemd 기반 cgroup 관리

• 725.105KVM 보안 메커니즘

• 725.106SELinux/sVirt 기반 VM 격리

• 725.107seccomp 기반 QEMU 샌드박싱

• 725.108Virtio-crypto 암호화 가속

• 725.109AMD SEV(Secure Encrypted Virtualization)

• 725.110Intel TDX(Trust Domain Extensions)

• 725.111ARM CCA(Confidential Compute Architecture)

• 725.112KVM의 라이브 마이그레이션

• 725.113사전 복사(Pre-copy) 마이그레이션

• 725.114사후 복사(Post-copy) 마이그레이션

• 725.115더티 페이지 추적(Dirty Page Tracking)

• 725.116실시간 워크로드의 마이그레이션 고려사항

• 725.117KVM의 로봇 시스템 응용 개요

• 725.118실시간 제어 게스트 OS 구성

• 725.119비실시간 AI/비전 처리 게스트 OS 구성

• 725.120GPU 패스스루를 통한 AI 가속

• 725.121FPGA 패스스루를 통한 하드웨어 가속

• 725.122CAN 버스 패스스루

• 725.123EtherCAT 패스스루

• 725.124드론 시스템에서의 KVM 활용

• 725.125자율 주행 플랫폼에서의 KVM 활용

• 725.126다중 로봇 시스템에서의 KVM 활용

• 725.127산업용 로봇 제어기에서의 KVM 활용

• 725.128안전-비안전 도메인 분리 구현

• 725.129KVM/QEMU 관리 도구

• 725.130libvirt 라이브러리 아키텍처

• 725.131virsh 명령행 인터페이스

• 725.132virt-manager 그래픽 관리 도구

• 725.133oVirt/RHEV 엔터프라이즈 관리

• 725.134Proxmox VE 통합 관리

• 725.135cloud-init 기반 게스트 자동 구성

• 725.136KVM과 컨테이너 통합

• 725.137Kata Containers와 KVM

• 725.138Firecracker microVM

• 725.139KVM과 Kubernetes 통합(KubeVirt)

• 725.140KVM과 다른 하이퍼바이저 비교

• 725.141KVM 대 Xen 비교

• 725.142KVM 대 Jailhouse 비교

• 725.143KVM 대 ACRN 비교

• 725.144KVM 대 VMware ESXi 비교

• 725.145하이퍼바이저 선택 기준

• 725.146KVM 성능 벤치마킹 방법론

• 725.147CPU 연산 벤치마크

• 725.148메모리 접근 벤치마크

• 725.149네트워크 처리량 벤치마크

• 725.150스토리지 I/O 벤치마크

• 725.151실시간 지연 벤치마크

• 725.152KVM 기술 동향과 발전 방향

• 725.153eBPF 기반 KVM 확장

• 725.154Confidential Computing 통합

• 725.155이기종 컴퓨팅 환경 지원

• 725.156에지 컴퓨팅에서의 KVM 경량화

• 725.157KVM과 하드웨어 가속기 통합 전망