虛擬化技術之kvm基礎

1874發表於2020-08-14

  一、KVM簡介

  KVM的全稱是kernel base virtual machine(基於核心的虛擬機器)是一個開源的系統虛擬化模組,自Linux 2.6.20之後整合在Linux的各個主要發行版本中。它使用Linux自身的排程器進行管理,所以相對於Xen,其核心原始碼很少。KVM已成為學術界的主流VMM之一。KVM的虛擬化需要硬體支援(如Inter VT技術或者AMD V技術),是基於硬體的完全虛擬化。而Xen早期則是基於軟體模擬的Para-Virtualization,新版本則是基於硬體支援的完全虛擬化。但Xen本身有自己的程式排程器,儲存管理模組等,所以程式碼較為龐大。IBM文件:https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-using-kvm/

  kvm架構

  提示:kvm是Linux核心中的一個模組,而對於使用者要操作Linux核心中的模組所提供的功能,必須在使用者空間裝上一個使用者空間軟體,通過系統呼叫的方式去操作;QEMU就是kvm在使用者空間的管理功能,有點類似iptalbes是netfilter的管理工具;上面架構圖上kvm的主要作用是提供 CPU 和記憶體的虛級化,以及客戶機的 I/O攔截,Guest的部分I/O被KVM攔截後,交給QEMU處理;QEMU通過修改過的被KVM虛機使用的QEMU程式碼,執行在使用者空間,提供硬體I/O虛擬化,通過IOCTL/dev/kvm裝置和KVM互動,但是,KVM本身不執行任何硬體模擬,需要使用者空間程式通過 /dev/kvm 介面設定一個客戶機虛擬伺服器的地址空間,向它提供模擬I/O,並將它的視訊顯示對映回宿主的螢幕。

  二、KVM宿主機環境準備

  在使用KVM時,宿主機必須在硬體上支援虛擬化功能,如Inter VT技術或者AMD V技術;

  檢查宿主機是否支援虛擬化功能

[root@node1 ~]# grep -E "vmx|svm" /proc/cpuinfo 
[root@node1 ~]# 

  提示:如上在宿主機上執行grep -E "vmx|svm" /proc/cpuinfo,如果沒有過濾到任何有關vmx或者svm相關字元,那麼說明該主機不支援虛擬化功能;

  在vmware workstation宿主機上開啟虛擬化功能

  提示:執行的虛擬機器,必須要先關機,然後找到對應的虛擬機器右鍵-->設定-->處理器-->把虛擬化inter VT-x/EPT或AMD-V/RVI(V)這一項打勾,然後點選確定開啟虛擬機器即可;

  驗證:現在開啟了虛擬化inter VT-x/EPT或AMD-V/RVI(V),看看宿主機上是否能夠過濾到vmx或svm的字元?

  提示:如果硬體是inter 處理器過濾出來的是vmx,如果是AMD的過濾出來是svm;兩者只要有一種即可;

  檢查核心是否裝載kvm模組

  提示:如果使用lsmod 沒有過濾到kvm字樣,說明宿主機沒有裝載該模組,裝載方法modpro kvm即可;到此宿主機上的環境就檢查完畢;接下來安裝kvm使用者空間管理工具;

  安裝kvm在使用者空間的管理工具

[root@node1 ~]# yum install qemu-kvm qemu-kvm-tools libvirt virt-manager virt-install 
Loaded plugins: fastestmirror
base                                                                               | 3.6 kB  00:00:00     
docker-ce-stable                                                                   | 3.5 kB  00:00:00     
epel                                                                               | 4.7 kB  00:00:00     
extras                                                                             | 2.9 kB  00:00:00     
updates                                                                            | 2.9 kB  00:00:00     
(1/2): epel/x86_64/updateinfo                                                      | 1.0 MB  00:00:00     
(2/2): epel/x86_64/primary_db                                                      | 6.9 MB  00:00:01     
Determining fastest mirrors
 * base: mirrors.aliyun.com
 * extras: mirrors.aliyun.com
 * updates: mirrors.aliyun.com
Resolving Dependencies
--> Running transaction check
---> Package libvirt.x86_64 0:4.5.0-33.el7_8.1 will be installed
--> Processing Dependency: libvirt-libs = 4.5.0-33.el7_8.1 for package: libvirt-4.5.0-33.el7_8.1.x86_64
--> Processing Dependency: libvirt-daemon-driver-storage = 4.5.0-33.el7_8.1 for package: libvirt-4.5.0-33.el7_8.1.x86_64
--> Processing Dependency: libvirt-daemon-driver-secret = 4.5.0-33.el7_8.1 for package: libvirt-4.5.0-33.el7_8.1.x86_64
……省略部分內容……
 libxml2                                   x86_64     2.9.1-6.el7.4                     base        668 k
 pciutils-libs                             x86_64     3.5.1-3.el7                       base         46 k
 policycoreutils                           x86_64     2.5-34.el7                        base        917 k
 python-gobject-base                       x86_64     3.22.0-1.el7_4.1                  base        294 k
 selinux-policy-targeted                   noarch     3.13.1-266.el7_8.1                updates     7.0 M

Transaction Summary
==========================================================================================================
Install  5 Packages (+213 Dependent packages)
Upgrade  1 Package  (+ 16 Dependent packages)

Total download size: 95 M
Is this ok [y/d/N]: y
Downloading packages:
Delta RPMs disabled because /usr/bin/applydeltarpm not installed.
(1/235): at-spi2-core-2.28.0-1.el7.x86_64.rpm                                      | 158 kB  00:00:00     
(2/235): at-spi2-atk-2.26.2-1.el7.x86_64.rpm                                       |  81 kB  00:00:00     
(3/235): autogen-libopts-5.18-5.el7.x86_64.rpm                                     |  66 kB  00:00:00     
(4/235): boost-iostreams-1.53.0-28.el7.x86_64.rpm                                  |  61 kB  00:00:00     
(5/235): adwaita-cursor-theme-3.28.0-1.el7.noarch.rpm                              | 641 kB  00:00:00     
(6/235): augeas-libs-1.4.0-9.el7_8.1.x86_64.rpm                                    | 357 kB  00:00:00     
……省略部分內容……
  xkeyboard-config.noarch 0:2.24-1.el7                                                                    
  xml-common.noarch 0:0.6.3-39.el7                                                                        
  xorg-x11-server-utils.x86_64 0:7.7-20.el7                                                               
  xorg-x11-xauth.x86_64 1:1.0.9-1.el7                                                                     
  xorg-x11-xinit.x86_64 0:1.3.4-2.el7                                                                     
  yajl.x86_64 0:2.0.4-4.el7                                                                               

Updated:
  selinux-policy.noarch 0:3.13.1-266.el7_8.1                                                              

Dependency Updated:
  cyrus-sasl-lib.x86_64 0:2.1.26-23.el7             device-mapper.x86_64 7:1.02.164-7.el7_8.2             
  device-mapper-libs.x86_64 7:1.02.164-7.el7_8.2    freetype.x86_64 0:2.8-14.el7                          
  glib2.x86_64 0:2.56.1-5.el7                       libdrm.x86_64 0:2.4.97-2.el7                          
  libselinux.x86_64 0:2.5-15.el7                    libselinux-python.x86_64 0:2.5-15.el7                 
  libselinux-utils.x86_64 0:2.5-15.el7              libsemanage.x86_64 0:2.5-14.el7                       
  libsepol.x86_64 0:2.5-10.el7                      libxml2.x86_64 0:2.9.1-6.el7.4                        
  pciutils-libs.x86_64 0:3.5.1-3.el7                policycoreutils.x86_64 0:2.5-34.el7                   
  python-gobject-base.x86_64 0:3.22.0-1.el7_4.1     selinux-policy-targeted.noarch 0:3.13.1-266.el7_8.1   

Complete!
[root@node1 ~]# 

  啟動libvirtd

[root@node1 ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:9a:db:d6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.41/24 brd 192.168.0.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe9a:dbd6/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@node1 ~]# systemctl start libvirtd.service 
[root@node1 ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:9a:db:d6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.41/24 brd 192.168.0.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe9a:dbd6/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN qlen 1000
    link/ether 52:54:00:45:06:15 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master virbr0 state DOWN qlen 1000
    link/ether 52:54:00:45:06:15 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
[root@node1 ~]# 

  提示:libvitrd是C/S架構,它是用於管理虛擬化平臺的開源的API,後臺程式和管理工具。它可以用於管理KVM、Xen、VMware ESX,QEMU和其他虛擬化技術;啟動libvirtd後,它會在宿主機上建立virbr0-nic和virbr0兩張網路卡,其中virbr0是一個NAT網橋,virbr0-nic就橋接到virbr0上,預設virbr0的地址是192.168.122.1/24,如下所示;

  三、基於virtual manager管理工具建立虛擬機器

  使用mobaxterm遠端軟體開啟vrit-manager

  提示:如上在windows上使用mobaxterm連線宿主機,然後執行virt-manager命令,就可以開啟virtual manager圖形管理工具;這裡說一下,要想使用virt-manager,必須要使用支援X11協議的轉發的遠端工具,windows上可以使用專業版本的xshell和mobaxterm軟體;如果是Linux系統,需要安裝桌面包組,然後在桌面上使用終端執行virt-manager命令來啟動virt-manager;如果是mac系統需要安裝XQuartz,然後開啟XQuartz,右鍵選擇終端,使用ssh -Y來連線宿主機,然後在開啟virt-manager如下所示;

  Mac上使用XQuartz開啟virt-manager

  提示:右鍵-->應用程式-->終端;

  提示:XQuartz的下載地址https://dl.bintray.com/xquartz/downloads/XQuartz-2.7.11.dmg;使用virt-manager之前,記得先要啟動libvirtd這個服務;

  上傳映象到宿主機

  使用virt-manager建立虛擬機器

  提示:這個根據自己需求來定義虛擬機器的記憶體和cpu;

  提示:這步是選擇磁碟,如果沒有提前在宿主機上建立好磁碟,可以直接在這裡選擇建立,如果建立的有磁碟,則這裡選擇即可;

  提示:這一步是確定我們虛擬機器的確認單和網路的選擇,如果有多個網路,可以選擇其中一種即可,然後點選finsh;

  提示:到這一步就是安裝作業系統了,安裝完畢後,重啟我們就完成了虛擬機器的建立;後續步驟這裡就不過多闡述了;安裝windows的步驟和上面一模一樣;

  提示:安裝好系統以後,我們就可以在這個介面上進行管理虛擬機器,這裡需要注意一點,如果宿主機沒有開啟核心轉發功能,虛擬機器是不能夠正常上網的;到此基於virt-manager安裝虛擬機器就完成了;

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