KVM虚拟化学习总结

虚拟化技术介绍

什么是虚拟化

​ 在计算机技术中，虚拟化（Virtualization）是一种资源管理技术，是将计算机的 各自实体资源。予以抽象、转换后呈现出来并可供分割、组合为一个或多个计算机配置环境，并重新分割、重新组合、以达到最大化合理利用物理资源的目的；

虚拟化的优势

• 降低硬件设备资金成本和运维成本；
• 最大限度的减少或消除停机；
• 提高IT部门的工作效率、效益、敏捷性和响应能力。
• 加快应用和资源的调配速度；
• 提高业务连续性和灾难恢复能力

什么是虚拟机

​ 虚拟机计算机也称为虚拟机（VM、Virtual Machine），它是一种严密隔离且内含操作系统和应用的软件容器。每个自暴寒虚拟机都是完全独立的。用过将多台虚拟机放置在一台宿主机上，可仅在一台物理服务器或“主机”上运行多个操作系统和多种应用，名为“hyperVisor”的精简软件层可将虚拟机和主机分离开来，并根据需要为每个虚拟机动态分配计算资源。

虚拟机的主要特性

虚拟化分类

服务器虚拟化

• 服务器虚拟化支持将多个擦欧总系统作为搞笑的虚拟机在单个物理服务器上运行，主要优势：
  • 提升IT效率
  • 降低运维成本
  • 更快的部署工作负载
  • 提高应用性能
  • 提高服务器的可用性
  • 消除服务器数量剧增情况和复杂性

网络虚拟化

• 通过软件定义网络，即网络的创建不在依赖于物理设备，如公有云厂商允许用户自己创建新的网络，在kubernetes、opennstack等平台中都会使用到网络虚拟化技术；

桌面虚拟化

• 桌面部署为代管服务使IT组织能够更快的响应不断编号的工作场所需求和新出现的机会。还可以将虚拟化桌面和应用快速的、批量的部署给分支机构的PC或者使用移动设备的员工；

应用虚拟化：

• 应用虚拟化是将应用程序与操作系统 解耦合，为应用程序提供了一个虚拟的运行环境。 在这个环境中，不仅包括应用程序的可执行文件，还包括它所需要的运行时环境。

存储虚拟化

• SAN/NAS/CEPH等

库虚拟化

• 在linux上允许window程序使用wine，在mac系统上允许window程序使CrossOver等；

容器技术

• 当前应用比较广泛的虚拟化技术，典型的就是docker，linux Container、pouch、RKT等；

KVM虚拟化与XEN虚拟化技术的对比

Hypervisor类型与说明

• Hypervisor是一种允许在基础物理服务器和操作系统之中间的软件层，其可以允许多个操作系统和应用共享底层的内存、CPU、磁盘等物理硬件，也可以叫做VMM（virtual machine monitor），即虚拟机监视器；
• Hypervisor是所有虚拟化技术的核心技术，非中断的支持多工作负载迁移的能力是hypervisor的基本功能，当服务器启动并执行Hypervisor时，它会给每一台虚拟机分配适量的内存、CPU、网络和磁盘，并加载所有虚拟机的操作系统；

直接运行到物理机的虚拟化

• Vmwrae Exsi
• rhev

需要运行在操作系统内的虚拟化：

• KVM
• XEN
• vmware workstation
• paralles desktop
• Microsoft hyper-V
• VirtualBox

常见的Hypervisor类型：

• 类型1-裸机型：

  ​ 直接运行在硬件设备上，这种架构搭建的虚拟机环境称为裸机虚拟化环境

• 类型2-主机托管型：

  ​ 运行在具有虚拟化功能的操作系统上，构建的是主机虚拟化环境

• kvm虚拟化被redhat划分到类型1的裸机型中；

KVM虚拟化技术介绍

​ KVM是硬件辅助的虚拟化技术，主要负责比较繁琐的CPU和内存虚拟化，而Qemu则负责I/O虚拟化，二者合作各自发挥自身的优势：

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什么是KVM

官网：https://www.redhat.com/zh/topics/virtualization/what-is-KVM

• 基于内核的虚拟机 Kernel-based Virtual Machine（KVM）是一种内建于 Linux® 中的开源虚拟化技术。具体而言，KVM 可帮助您将 Linux 转变为虚拟机监控程序，使主机计算机能够运行多个隔离的虚拟环境，即虚拟客户机或虚拟机（VM）。

• KVM 是 Linux 的一部分。Linux 2.6.20 或更新版本包括 KVM。KVM 于 2006 年首次公布，并在一年后合并到主流 Linux 内核版本中。由于 KVM 属于现有的 Linux 代码，因此它能立即享受每一项新的 Linux 功能、修复和发展，无需进行额外工程。

KVM是如何运行的

​ KVM 将 Linux 转变为 1 类（裸机恢复）虚拟机监控程序。所有虚拟机监控程序都需要一些操作系统层面的组件才能运行虚拟机，如内存管理器、进程调度程序、输入/输出（I/O）堆栈、设备驱动程序、安全管理器以及网络堆栈等。由于 KVM 是 Linux 内核的一部分，因此所有这些组件它都有。每个虚拟机都像普通的 Linux 进程一样实施，由标准的 Linux 调度程序进行调度，并且使用专门的虚拟硬件，如网卡、图形适配器、CPU、内存和磁盘等。

KVM的资源限制

官方介绍：https://access.redhat.com/articles/rhel-kvm-limits

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KVM结构组件构成

安装KVM软件

安装前说明

如何判断CPU是否支持硬件虚拟化

grep -i -E '(vmx|svm|lm)' /proc/cpuinfo- vmx：Intel VT-x- svm：AMD AMD-v

KVM工作栈与相关软件包

• qemu： 对应的包 qemu-kvm、 qemu-kvm-tools

• • qemu-kvm
  • qemu-img
  • qemu-io

• libvirt：对应的包 libvirt、 libvirt-daemon-kvm 、virt-install 、virt-manager、libvirt-client

• • GUI：virt-manager, virt-viewer
  • CLI: virsh, virt-install

软件包功能说明

• qemu-kvm（用户空间的工具程序 ）
• qemu-kvm-tools（qemu-img qemu-kvm 工具包）
• libvirt-daemon-kvm（守护进程工具）
• libvirt（virt库）
• virt-manager（KVM图形化管理工具）
• libvirt-client

相关命令

#安装kvm软件包：yum -y install qemu-kvm qemu-kvm-tools libvirt-daemon-kvm libvirt   libvirt-client#启动守护进程：systemctl enable --now libvirtd.servicesystemctl status libvirtd.service#安装VNC：yum -y install  tigervnc tigervnc-serversystemctl enable --now vncserver@\:1.service

安装流程

#KVM-虚拟机安装
创建流程：安装kvm相关软件包，与VNC连接包--->创建磁盘映像文件--->创建模板虚拟机--->根据虚拟机模板创建虚拟机配置文件（.xml）--->复制默认网络模板创建网络文件--->修改虚拟机配置文件，并生成虚拟机--->搭建kimich管理平台网络配置方案：1.创建nat网络--->手动配置iptables规则；2.创建桥接网络

RPM包方式安装

#环境安装：
yum -y install qemu-kvm qemu-kvm-tools libvirt-daemon-kvm libvirt   libvirt-client libguestfs libguestfs-tools  virt-install
#创建磁盘映像：
qemu-img create -f  磁盘属性(raw|qcow2|qcow ) 磁盘路径/磁盘映像文件   size大小；
#创建虚拟磁盘镜像文件：(ISO创建)
virt-install --virt-type kvm --name ${Vhost_name} --ram 1024 --vcpus 2 --cdrom=${Cdrom} --disk path=/var/lib/libvirt/images/${Vhost_name}.img --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole
#创建桥接网络（与外互通的网络/nmcli）：
rpm -q  bridge-utils || yum -y install bridge-utils
nmcli con add type bridge con-name br0 ifname br0
nmcli con modify br0 ipv4.addresses $Nat_ip/24 ipv4.method manual gw4 $Gw ipv4.dns 114.114.114.114
nmcli con up br0
nmcli con add type bridge-slave con-name br0-port ifname  $Nat_Prot master br0
nmcli con up br0-port
#创建Nat网络（与外互通的网络/brctl）：
brctl addbr mybr0
brctl stp mybr0 on
brctl show mybr0

安装脚本

KVM管理命令详解

virsh命令

• 查看帮助（有中文支持包的话有翻译）：virsh help

• • 子命令分类主要分为九组：

    域管理:	Domain Management (help keyword ‘domain’)
    监控管理：	Domain Monitoring (help keyword ‘monitor’)
    宿主机管理:	Host and Hypervisor (help keyword 'host)
    网络接口管理:	Interface (help keyword ‘interface’)
    网络管理:	Networking (help keyword ‘network’)
    网络规则管理:	Network Filter (help keyword ‘filter’)
    节点设备管理:	Node Device（help keyword ‘nodedev’）
    快照管理:	Snapshot (help keyword ‘snapshot’)
    存储池管理:	Storage Pool (help keyword ‘pool’)
    存储卷管理:	Storage Volume (help keyword ‘volume’)
    密钥管理：	Secret (help keyword ‘secret’)

域管理：Domiain Management（虚拟机实例管理）子命令说明

监控管理： Domain Monitoring（管理监控虚拟机资源使用情况）

宿主机管理: Host and Hypervisor（管理宿主机相关状态信息）

网络接口管理: Interface（管理网络接口相关信息）

网络规则管理: Network Filter （管理iptables规则）

网络管理：Networking（管理虚拟机网络相关信息）

节点设备管理：Node Device（管理节点上的设备信息管理）

密钥管理：Secret（管理连接虚拟机的认证密钥信息）

快照管理: Snapshot（虚拟机快照信息管理）

存储池管理: Storage Pool（管理存储池相关信息）

存储卷管理: Storage Volume（管理存储卷相关信息）

Virsh本身的交互命令：Virsh itself

virsh命令-常用命令

virsh-list

virsh dumpxml

virsh create:（创建虚拟机）

virsh define

virsh start：（启动虚拟机）

  |

| --validate | validate the XML against the schema | virsh define filename.xml --validate |

virsh start：（启动虚拟机）