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KVM是什么?

KVM 全称是 基于内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine),它是一个 Linux 的一个内核模块,该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor:

  • 它由 Quramnet 开发,该公司于 2008年被 Red Hat 收购。
  • 它支持 x86 (32 and 64 位), s390, Powerpc 等 CPU。
  • 它从 Linux 2.6.20 起就作为一模块被包含在 Linux 内核中。
  • 它需要支持虚拟化扩展的 CPU。
  • 它是完全开源的。

KVM架构

  KVM 是基于虚拟化扩展(Intel VT 或者 AMD-V)的 X86 硬件的开源的 Linux 原生的全虚拟化解决方案。KVM 中,虚拟机被实现为常规的 Linux 进程,由标准 Linux 调度程序进行调度;虚机的每个虚拟 CPU 被实现为一个常规的 Linux 进程。这使得 KMV 能够使用 Linux 内核的已有功能。

  但是,KVM 本身不执行任何硬件模拟,需要客户空间程序通过 /dev/kvm 接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间,向它提供模拟的 I/O,并将它的视频显示映射回宿主的显示屏。目前这个应用程序是 QEMU。

  Linux 上的用户空间、内核空间和虚机:

image4

  • Guest:客户机系统,包括CPU(vCPU)、内存、驱动(Console、网卡、I/O 设备驱动等),被 KVM 置于一种受限制的 CPU 模式下运行。
  • KVM:运行在内核空间,提供CPU 和内存的虚级化,以及客户机的 I/O 拦截。Guest 的 I/O 被 KVM 拦截后,交给 QEMU 处理。
  • QEMU:修改过的为 KVM 虚机使用的 QEMU 代码,运行在用户空间,提供硬件 I/O 虚拟化,通过 IOCTL /dev/kvm 设备和 KVM 交互。

KVM功能

KVM 所支持的功能包括:

  • 支持CPU 和 memory 超分(Overcommit)
  • 支持半虚拟化I/O (virtio)
  • 支持热插拔 (cpu,块设备、网络设备等)
  • 支持对称多处理(Symmetric Multi-Processing,缩写为 SMP )
  • 支持实时迁移(Live Migration)
  • 支持 PCI 设备直接分配和 单根I/O 虚拟化 (SR-IOV)
  • 支持 内核同页合并 (KSM )
  • 支持 NUMA (Non-Uniform Memory Access,非一致存储访问结构 )

KVM常用工具

  • libvirt:操作和管理KVM虚机的虚拟化 API,使用 C 语言编写,可以由 Python,Ruby, Perl, PHP, Java 等语言调用。可以操作包括 KVM,vmware,XEN,Hyper-v, LXC 等 Hypervisor。
  • Virsh:基于 libvirt 的 命令行工具 (CLI)
  • Virt-Manager:基于 libvirt 的 GUI 工具
  • virt-v2v:虚机格式迁移工具
  • virt-* 工具:包括 Virt-install (创建KVM虚机的命令行工具), Virt-viewer (连接到虚机屏幕的工具),Virt-clone(虚机克隆工具),virt-top 等
  • sVirt:安全工具

KVM安装

安装前要查看CPU是否支持虚拟化 Lntel CPU:

[[email protected] ~]# cat /proc/cpuinfo |grep vmx

image5

若以上操作有输出,就说明CPU支持虚拟化

实验环境:

KVM:Centos6.5 64位操作系统
内存4GB
硬盘20G
开启CPU虚拟化支持:

image6

安装依赖关系:

[[email protected] ~]# yum -y install qemu-kvm qemu-kvm-tools python-virtinst.noarch qemu-img bridge-utils libvirt virt-manager

image7

查看是否加载了KVM模块

[[email protected] ~]# lsmod | grep kvm
kvm_intel              54285  0
kvm                   333172  1 kvm_intel

在libvirt中运行KVM网络有两种方法:NAT和bridge,默认是NAT。 将以bridge(桥接模式)为例。

[[email protected] ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:88:85:64 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.2.113/24 brd 192.168.2.255 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:fe88:8564/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: pan0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN
link/ether c2:34:e0:1c:77:37 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 
[[email protected] ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[[email protected] network-scripts]# cp ifcfg-eth0 ifcfg-br0
 
 
[[email protected] network-scripts]# vim ifcfg-br0
DEVICE=br0
HWADDR=00:0c:29:88:85:64
TYPE=Bridge
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.2.113
NETMASK=255.255.255.0
 
[[email protected] network-scripts]# vim ifcfg-eth0
 
DEVICE=eth0
HWADDR=00:0c:29:88:85:64
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=static
BRIDGE="br0"  #桥接虚拟网卡名称
[[email protected] ~]# /etc/init.d/network restart

image8

[[email protected] ~]# ip a

image9

virt-manager的使用

[[email protected] ~]# mkdir -pv /data_kvm/{store,iso}
mkdir: 已创建目录 "/data_kvm"
mkdir: 已创建目录 "/data_kvm/store"
mkdir: 已创建目录 "/data_kvm/iso"

进入图形界面

[[email protected] ~]# virt-manager

连接出错,重启libvirtd就好了

KVM

重启libvirtd

[[email protected] ~]# /etc/init.d/libvirtd  start
[[email protected] ~]# virt-manager

KVM

添加池

双击localhost{QEMU}—-存储—–“+”添加池

KVM

KVM

选择浏览—–找到刚才创建的目录——完成

KVM

创建存储卷

单机刚创建的KVM01池—-新建卷

KVM

KVM

KVM

新建虚拟机

新建虚拟机

KVM KVM KVM KVM KVM KVM

具体安装过程与安装Linux系统一样

KVM

查看KVM的配置文件存放目录

[[email protected] ~]# ls /etc/libvirt/qemu
centos6.5.xml  networks

查看虚拟机状态

[[email protected] ~]# virsh list --all
 Id    名称                         状态
----------------------------------------------------
 2     centos6.5                      running(开启)

虚拟机的关机、开机自启等操作 要保证acpid服务安装并运行

[[email protected] ~]# yum -y install acpid

KVM

[[email protected] ~]# /etc/init.d/acpid start
 
[[email protected] ~]# /etc/init.d/haldaemon stop
正在关闭 HAL 守护进程:                                    [确定]
 
[[email protected] ~]# /etc/init.d/acpid start
[[email protected] ~]# /etc/init.d/haldaemon start
启动 HAL 守护进程:                                        [确定]
 
[[email protected] ~]# /etc/init.d/acpid status
acpid (pid  1417) 正在运行...
 
关机KVM虚拟机
[[email protected] ~]# virsh shutdown centos6.5
域 centos6.5 被关闭

[[email protected] ~]# virsh destroy centos6.5
域 centos6.5 被删除

KVM

[[email protected] ~]# virsh list --all
 Id    名称                         状态
----------------------------------------------------
 -     centos6.5                      关闭

开机KVM虚拟机

[[email protected] ~]# virsh start centos6.5
域 centos6.5 已开始

KVM

[[email protected] ~]# virsh list --all
 Id    名称                         状态
----------------------------------------------------
 4     centos6.5                      running

虚拟机伴随宿主机自动启动

[[email protected] ~]# virsh autostart centos6.5
域 centos6.5标记为自动开始
 
[[email protected] ~]# ls /etc/libvirt/qemu
autostart  centos6.5.xml  networks

导出虚拟机配置

[[email protected] ~]# virsh dumpxml centos6.5 > /etc/libvirt/qemu/centos6.5_bak.xml

删除虚拟机

[[email protected] ~]# virsh undefine centos6.5

修改虚拟机配置信息

[[email protected] ~]# virsh edit centos6.5

KVM文件管理,raw格式转换为qcow2格式

虚拟机磁盘文件分为raw与qcow2格式,KVM默认格式是raw裸设备。 raw好处:性能好、速度最快。缺点:不支持一些新的功能。如:镜像、zlib磁盘压缩,AES加密等

libguestfs-tools工具实现格式转换

[[email protected] ~]# yum -y install libguestfs-tools

KVM

[[email protected] ~]# qemu-img info /data_kvm/store/KVM011.img
image: /data_kvm/store/KVM011.img
file format: raw
virtual size: 3.9G (4194304000 bytes)
disk size: 3.9G
 
[[email protected] ~]# virsh shutdown centos6.5
域 centos6.5 被关闭

格式转换,需要一些时间

[[email protected] ~]# qemu-img convert -f raw -O qcow2 /data_kvm/store/KVM011.img /data_kvm/store/KVM011.qcow2
 
[[email protected] ~]# ls /data_kvm/store/
KVM011.img  KVM011.qcow2
 
[[email protected] ~]# ls /etc/libvirt/qemu
autostart  centos6.5_bak.xml  centos6.5.xml  networks
 
[[email protected] ~]# virsh edit centos6.5
编辑了域 centos6.5 XML 配置。

修改centos6.5的xml配置文件

23       <driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>
24       <source file='/data_kvm/store/KVM011.qcow2'/>

Virt-*工具的使用

Virt-cat命令,类似于cat,可查看虚拟机里的文件

查看虚拟机里的network文件,需要些时间

[[email protected] ~]# virt-cat -a /data_kvm/store/centos6.5.qcow2 /etc/sysconfig/network

Virt-edit命令,用于编辑文件,用法与vim基本相同

[[email protected] ~]# virt-edit -a /data_kvm/store/centos6.5.qcow2 /etc/sysconfig/networ

Virt-df命令用查看虚拟机磁盘信息

[[email protected] ~]# virt-df -h centos6.5
Filesystem                                Size       Used  Available  Use%
centos6.5:/dev/sda1                       484M        33M       427M    7%
centos6.5:/dev/sdb1                       4.2G       4.2G          0  100%
centos6.5:/dev/VolGroup/lv_root           3.0G       1.0G       1.8G   34%

虚拟机的克隆

[[email protected] ~]# virsh destroy centos6.5
域 centos6.5 被删除
 
[[email protected] ~]# virsh list --all
 Id    名称                         状态
----------------------------------------------------
 -     centos6.5                      关闭

从centos6.5克隆为centos6.5-clome

[[email protected] ~]# virt-clone -o centos6.5 -n centos6.5-clome -f /data_kvm/store/KVM011-clone.qcow2
 
Clone 'centos6.5-clome' created successfully.
 
[[email protected] ~]# virsh list --all
 Id    名称                         状态
----------------------------------------------------
 -     centos6.5                      关闭
 -     centos6.5-clome                关闭

虚拟机的快照

创建快照

[[email protected] ~]# virsh snapshot-create centos6.5
Domain snapshot 1535644190 created
 
1535644190:快照的版本号(距离1970年1月1日过去了多少秒)

查看快照信息

[[email protected] ~]# virsh snapshot-list centos6.5
 名称               Creation Time             状态
------------------------------------------------------------
 1535644190           2018-08-30 23:49:50 +0800 shutoff

恢复快照

[[email protected] ~]# virsh snapshot-list centos6.5
 名称               Creation Time             状态
------------------------------------------------------------
 1535644190           2018-08-30 23:49:50 +0800 shutoff
 1535644574           2018-08-30 23:56:14 +0800 shutoff
 
[[email protected] ~]# virsh snapshot-revert centos6.5 1535644190
[[email protected] ~]# virsh snapshot-current centos6.5
<domainsnapshot>
  <name>1535644190</name>
  <state>shutoff</state>

删除快照

[[email protected] ~]# virsh snapshot-delete centos6.5 1535644190
Domain snapshot 1535644190 deleted
 
[[email protected] ~]# virsh snapshot-list centos6.5
 名称               Creation Time             状态
------------------------------------------------------------
 1535644574           2018-08-30 23:56:14 +0800 shutoff