kvm虚拟化平台部署

• kvm虚拟化平台部署

  • kvm概念简介

    • kvm自linux2.6版本以后就整合到内核中，因此可以看做是一个原生架构.

    • kvm虚拟化架构

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        • 硬件底层提供物理层面的硬件支持

        • linux（host），就相当于这个架构中的宿主机，上面运行了多个虚拟机。

    • kvm组成部分

      • 基于内核支持的kvm模块

        • 根据qemu模拟出的硬件设备模拟出虚拟化环境

      • qemu（快速仿真器）

        • 模拟出硬件设备

    • kvm运行时额三种模式

      • 客户模式

        • 这是操作系统内核运行的地方，拥有最高级别的权限，可以直接访问硬件资源。 在KVM中，内核模式下的KVM模块负责处理虚拟化相关的任务，如创建虚拟机、分配虚拟硬件资源等。

          • 内核模式是操作系统内核运行的地方，拥有最高的权限等级，可以直接访问底层硬件资源。 KVM作为一个Linux内核模块，运行在内核模式下，负责虚拟机的创建、管理和调度。 KVM模块还负责捕获和处理客户模式中的CPU异常和特殊指令，例如特权指令。

            • 执行非io的客户代码，虚拟机运行在这个模式下

      • 用户模式

        • 用户模式程序运行在较低的权限级别下，不能直接访问硬件。 KVM使用一个名为qemu-kvm的用户空间程序来管理虚拟机的配置，并与内核模式交互以执行特定操作，比如启动、停止虚拟机或设置虚拟硬件属性。

          • 用户模式程序运行在较低的权限级别，不能直接访问硬件资源。 KVM使用一个名为qemu-kvm的用户空间程序，它负责配置虚拟机的硬件环境，如网络接口、磁盘设备等，并与内核模式进行交互。 用户模式程序还可以控制虚拟机的生命周期，包括启动、暂停、恢复和关闭等操作。

            • 用户执行io代码，qemu运行在这个模式下

      • 内核模式

        • 客户模式指的是运行在虚拟机内的操作系统或应用程序。 在这个模式下，客户操作系统认为自己是直接运行在物理硬件上，但实际上是由KVM模拟出的虚拟硬件环境。

          • 客户模式指的是运行在虚拟机内部的操作系统和应用程序。 当虚拟机运行时，其操作系统认为自己是在物理硬件上直接运行，但实际上所有的硬件资源都是由KVM模拟提供的。 客户模式的进程运行在虚拟化的环境中，可以访问虚拟化的CPU、内存和其他硬件资源。

            • cpu调度与内存管理

    • kvm工作原理

      • 用户模式的qemu利用ioctl系统调用进入内核模式。kvmdriver为虚拟机创建虚拟cpu和虚拟内存，然后执行vmlaunch指令进入客户模式，装载GuestOS并允许，guest运行过程中如果发生终端或者影子缺页等异常，将暂停GuestOS的运行，并保存上下文退出到内核模式来处理这些异常，内核模式处理这些一场如果不需要io则处理完成后重新进入客户模式，如果需要io则进入用户模式，由qemu来处理io，完成后进入内核模式，在进入客户模式

      • 流程示意图

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  • kvm部署需要桌面版的linux

    • 依赖软件包

      • qemu-kvm

        • kvm模块，一般已经自带（核心包）

      • qemu-kvm-tools

        • kvm调试工具

      • qemu-img

        • qemu组件，创建磁盘，启动虚拟机（磁盘管理工具）

      • virt-install

        • 构建虚拟机的命令工具

      • virt-manager

        • 图形化界面的虚拟机管理工具

      • bridge-utils

        • 网络支持工具（虚拟机与外界通信的命令管理工具）

      • libvirt

        • 虚拟机管理工具

          • 核心工具

      • libguestfs-tools

        • 当虚拟机的磁盘格式为qcow2时，可利用该工具对磁盘文件进行操作。

    • 安装完毕后关闭虚拟机设置cpu支持虚拟化

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        • 因为是利用虚拟机嵌套，所以内核与内存可以给的大一点。

    • 开机后进行验证

      • 查看cpu信息看是否支持

        • cat /proc/cpuinfo | grep vmx

          • 出现vmx字样表示支持，英特尔是该标识，amd则是vm

      • 查看系统模块

        • lsmod | grep kvm

          • 出现kvm表示有虚拟化模块

    • kvm网络相关设置

      • 类似于VMware虚拟机实现与外界通信时需要vmnet8，直连物理网络需要vmnet0一样 ，kvm虚拟机也需要一个网卡来实现这个功能。

      • 拷贝出桥接模式的网卡

        • cp ifcfg-ens33 ifcfg-br0

          • bridge桥接

      • 因为真实承载数据帧的网卡还是物理网卡，因此还需要真实网卡支持，（变更为桥接模式）

        • vim ifcfg-ens33

        • 添加一行将其改为桥接模式的网卡

          • BRIDGE=br0

      • 修改桥接模式的网卡配置文件br0

        • vim ifc-br0

          • TYPE=Bridge

            • 至关重要的类型修改，桥接模式

          • NAME=br0

            • 名称与设备相匹配

          • DEVICE=br0

            • 名称与设备相匹配

        • 最后重启网络

          • systemctl restart network

    • kvm管理

      • 图形化管理工具

        • virt-manager

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            图形化工具的初始化界面

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              标识1：创建存储池，存储池用于存放虚拟机磁盘数据。 标识2：创建卷，为虚拟机分配磁盘空间。

              • 标识1：名称随意，其他保持默认

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                  选择存放空间，可以自己指定。 确定完后点完成
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                  • 最后就成功创建了一个存储池

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              • 标识2：格式有个raw格式，效率高，但无法通过libguestfs-tools提供的工具进行关机修改磁盘文件。最大空间不能超过可用空间。 名称尽量简单有代表性，可以使用创建的虚拟机的名字。

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                  填写完毕后就创建了一个虚拟磁盘

          • 选中qemu/kvm右键，新建就能创建出虚拟机

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              根据环境选择合适的安装介质，本案例以本地安装介质为例
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              • 需要提前拷贝好系统的iso镜像文件到程序有权访问的位置

              • 通过浏览找到镜像文件

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                • 本地浏览找到位置

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                • 双击或打开之后点击前进

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                  • 根据需要设置合理的内存，在嵌套的情况下，不能超过上一级虚拟机的最大内存。

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                  • 在这里建议使用自己规定的虚拟机存储位置。

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                    • 在这里我选择了创建出来的aaa存储池，存储池的路径可以自己指定。最后点击选择

                    • 该处的名字是在命令行使用命令需要敲的名字，因此简单好记有代表性为主。

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                    • 点击完成后出现该字样就到了正常装系统的流程，根据需要部署即可。
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      • kvm命令行管理

        • 查看命令帮助

          • virsh -h

        • 列出所有虚拟机并显示状态

          • virsh list --all

        • 开启虚拟机

          • virsh start 虚拟机名称

          • 通过配置文件启动

            • virsh create /etc/libvirt/qemu/test01.xml

              • 在该目录下会生成虚拟机对应的配置参数的.xml文件

        • 关闭虚拟机

          • virsh shutdown 虚拟机名称

          • 强制关闭

            • virsh destory 虚拟机名称

        • 挂起虚拟机

          • virsh suspend 虚拟机名称

        • 恢复虚拟机

          • virsh resume 挂起虚拟机的名称

        • 跟随虚拟机开机自启

          • virsh autostart 虚拟机名称

        • 导出虚拟机配置

          • virsh dumpxml test01 > /etc/libvirt/qemu/test02.xml

            • 要导出的虚拟机以及导出后的位置与名称

        • 删除虚拟机

          • virsh undefine 虚拟机名称

            • 这种取消定义的方法进删除配置文件，并不会删除磁盘文件。

        • 添加被取消定义的虚拟机

          • 需要准备好配置文件

            • virsh define 指定配置文件

        • 通过管理工具修改磁盘信息

          • virsh edit 虚拟机名称

            • edit 编辑

      • kvm文件管理

        • 查看当前磁盘格式

          • qemu-img info /data_kvm/store/test01.qcow2

            • .qcow2的优势就是可以关机修改配置信息

        • 如果不是qcow2，需要修改回来的操作

          • 先关闭对应的虚拟机

            • virsh shutdown test01

          • qemu-img convert -f raw -O qcow2 /data_kvm/store/test01.img /data_kvm/store/test01.qcow2

          • 最后修改.xml文件中的磁盘类型与磁盘文件名

            • virsh edit test01

              • <driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>

              • <source file='/data_KVM/store/test01.qcow2'/>

        • 查看虚拟机文件

          • virt-cat

            • 类似于cat命令

        • 编辑虚拟机文件

          • virt-edit

            • 类似于vim命令

        • 查看磁盘信息

          • virt-df

      • kvm虚拟机克隆

        • 需要关机才能做克隆

        • virt-clone -o test01 -n test02 -f /data_kvm/store/test02.qcow2

          • -o 源虚拟机

            • origin 起源

          • -n 克隆出的虚拟机的名称

          • -f 配置文件的位置与名称

      • 虚拟机快照

        • virsh snapshot-create 虚拟机名称

          • 已生成域快照 1503494464

            • 创建成功后会生成一个快照序列号（标识号）

        • virsh snapshot-current 快照序列号

          • 查看快照当前的虚拟机状态

        • virsh snapshot-list 虚拟机名称

          • 列出该虚拟机所有的快照

        • virsh snapshot-revert 虚拟机名称 快照序列号

          • 为该虚拟机恢复到该快照的状态

        • virsh snapshot-delete 快照序列号

          • 删除该快照

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