【KVM】虚拟化技术及实战

一，KVM简介

KVM全称为QEMU-KVM。
KVM可以模拟内存，cpu的虚拟化，不能模拟其他设备虚拟化。
QEMU可以模拟I/O设备（网卡，磁盘等）
两者结合，实现真正意义上的虚拟化。

从rhel6版本开始，企业中默认内核xen不支持，由KVM作为内核模块实现的。

1，分类

平台虚拟化（计算机或操作系统），
资源虚拟化（内存，CPU等），
应用程序虚拟化（仿真，模拟，解析等）。

• 操作系统虚拟化：Openvz 虚拟化出的vps，只可安装linux，不能安装windows系统。
• 部分虚拟化：只是模拟底层硬件。
• 全虚拟化：完整模拟

KVM和VMware都支持全虚拟化。

• 超虚拟化
• 硬件辅助虚拟化（借助外接硬件）

2，架构

QEMU为硬件模拟器，开源虚拟软件。
常用工具：hypervisor

来宾操作系统（GuestOS）:
① 可加载的KVM模块
② 用于PC平台模拟（QEMU）

二，KVM安装

1，环境准备

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
vi /etc/sysconfig/selinux
SELINUX=disabled 
setenforce 0 

查看CPU是否支持VT技术：

cat /proc/cupinfo | grep -E 'vmx|svm'

2，安装

• 主要的三个包：
  ①qemu-kvm (主包) ② libvirt（API接口） ③virt-manager（图形管理程序）

• 各个版本安装

【centos6】：

yum groupinstall  "Virtualization" "Virtualization Client" "Virtualization Platform" "Virtualization Tools" -y

【centos7】：

# 查看内核版本，一般3.10以上都行
uname -r

# 安装
yum install *qemu* *virt* librbd1-devel -y

安装报错的情况，需要升级系统版本 yum upgrade

【centos8】：
yum 组安装已经可以使用了，
问题:在进行组安装的时候会出现关于rpm版本的错误问题解决:

yum upgrade rpm -y

再单独安装virt-manager工具。

• 启动服务：

systemctl start libvirtd

• 查看模块加载

lsmod | grep KVM

3，删除

清理环境 ，卸载KVM：

yum remove `rpm -qa | egrep 'qemu|virt|KVM'` -y
rm -rf /var/lib/libvirt /etc/libvirt/

三，GuestOS安装

1，图形界面安装

打开安装界面：Virt-manager

图形安装需要先准备镜像文件：Cent0s-7-x86_64-DVD-1708.iso
接下来步骤一步步安装（类似VMmare）（略）

2， 完全文本方式安装

服务器和客户端 都没有图形的情况下，采用此种安装方式。
注意：此种安装方式，输入字母大小写不可控，不影响远程操作，而且内存要求2G以上才行。

#virt-install --connect qemu:///system -n vm6 -r 512 --diskpath=/virhost/vmware/vm6.img,size=7 --os-type=linux --os-variant=rhel6 --vcpus=1 --network bridge=br0 --1ocation=http://127.0.0.1/rhel6u4 -x console=ttyS0 --nographics

#virt-install --connect qemu:///system -n vm9 -r 2048 --diskpath=/var/lib/libvirt/images/vm9.img,size=7 --os-type=linux --os-variant=centos7.0 --vcpus=1 --location=ftp://192.168.100.230/centos7u3 -x console=ttys0 --nographics

安装完后，查看KVM支持的os版本:

man virt-install
osinfo-query os | grep centos

3，命令行安装（重点）

（1）虚拟机的组成部分

1.虚拟机配置文件

ls /etc/libvirt/qemu
networks  vm1.xml

2.储存虚拟机的介质

ls /var/lib/libvirt/images
vm1.img

后缀自定义，一般命名.img 或者.qemu2

（2）根据配置文件创建虚拟机

# 将配置文件拷贝
cd /etc/libvirt/qemu/
cp vm1.xml vm2.xml

# 将镜像文件复制（时间长）
cd /var/lib/libvirt/images/
cp m1.qcow2  vm2.img

（3）更改配置文件


【注意】：MAC地址更改，仅仅更改后面三段（后六位）

（4）创建虚拟机

virsh  define  /etc/libvirt/qemu/vm2.xml

（5）重启虚拟机

systemctl restart libvirtd

（6）宿主机开启路由转发：

# 配置文件加入ipv4
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1

# 是否配置生效
sysctl -p

4，通过飞机驾驶舱安装和管理虚拟机

yum install -y cockpit
systemctl start  cockpit

浏览器访问：主机ip+9090

用户名和密码与服务器用户名密码相同

停止飞机驾驶舱：

systemctl start  cockpit.socket

查看端口9090 是否消失确认关闭：

netstat -lntp

5，安装过程问题解决

安装过程，卡住不动的情况下解决方案：
① yum upgrade -y
② 安装兼容程序
③ 可能qemu-kvm主包，错误的安装成了qemu-kvm-ev

四，KVM添加磁盘

对虚拟机器，升级配置

1.修改配置文件

(比如添加磁盘，那就添加如下配置)

2.创建新的空磁盘卷:

qemu-img create -f qcow2 /var/lib/libvirt/images/vm3-1.qcow2 10G

-f: 指定磁盘格式

3. 重新定义:

virsh define /etc/libvirtd/qemu/ym3.xml

五，KVM存储池

默认存储池：/var/lib/libvirt/images/

1、存储池管理

1.创建基于文件夹的存储池(目录)
mkdir -p /data/vmfs

2.定义存储池与其目录
virsh pool-define-as vmdisk --type dir --target /data/vmfs

3.创建已定义的存储池
(1)创建已定义的存储池： 
virsh pool-build vmdisk
(2)查看已定义的存储池，存储池不激活无法使用： 
virsh pool-list --a11

4.激活并自动启动已定义的存储池
virsh poo-start mdisk
virsh pool-autostart vmdisk
这里vmdisk存储池就已经创建好了，可以直接在这个存储池中创建虚拟磁盘文件了。

5.在存储池中创建虚拟机存储卷
virsh vol-create-as vmdisk oeltest03.qcow2 20G  --format qcow2
注1:KVM存储池主要是体现一种管理方式，通过挂载存储目录，lvm逻辑卷的方式创建存储池，虚拟机存储卷创建完成后，剩下的操作与无存储卷的方式无任何区别了。
注2:KVM存储池也要用于虚拟机迁移任务。

6.存储池相关管理命令
(1)在存储池中删除虚拟机存储卷
virsh vol-delete --pool vmdisk oeltest03.gcow2
(2)取消激活存储池
virsh pool-destroy vmdisk
(3)删除存储池定义的目录/data/vmfs
virsh pool-delete vmdisk
(4)取消定义存储池
virsh pool-undefine vmdisk

2、生成环境存储池使用

添加Ivm和远程存储即可

3、磁盘格式

什么叫写时拷贝?
raw立刻分配空间，不管你有没有用到那么多空间
qcow2只是承诺给你分配空间，但是只有当你需要用空间的时候，才会给你空间。最多只给你承诺空间的大小，避免空间浪费。

4、创建磁盘文件

建立qcow2格式磁盘文件:
qemu-img create -f qcow2 test.qcow2 20G

建立raw格式磁盘文件:
qemu-img create -f raw test.raw 20G

查看已经创建的虚拟磁盘文件:
qemu-img info test.qcow2

六，KVM磁盘挂载

1，介绍

当遇到虚拟机无法启动，实施排错时，你需要对虚拟机的内部进行检查。
利用Libguestfs找出损坏的虚拟机文件。

使用Libguestfs，首先需要使用Libvirt。Libvirt是一个管理接口，可以和KVM、Xen和其他一些基于Liunx的虚拟机相互连接。Libguestfs的功能更加强大，可以打开Windows虚拟机上的文件。但是首先你需要将虚拟机迁移到libguestfs可用的环境当中，也就是Linux环境。

2，操作

查看磁盘镜像分区信息:
virt-df -h -d vm1
或
virt-filesystems -d vm1/dev/sda1

挂载磁盘镜像分区:
guestmount -d vml -m /dev/vda1 --rw /mnt

取消挂载：
guestunmount /mnt

七，KVM虚拟机管理

1，基本管理

查看 启动 关闭 重启 重置 查看

# 查看虚拟机:
virsh list
或
virsh list --a1l

# 查看KVM虚拟机配置文件(X):
virsh dumpxml name

# 将node4虚拟机的配置文件保存至node6.xm1(x):
virsh dumpxml node4 > /etc/libvirt/gemu/node6.xml

# 修改node6的配置文件(X):
virsh edit node6

# 如果直接用vim编辑器修改配置文件的话，需要重启1ibvirtd服务
启动:
virsh start vm_name
暂停虚拟机:
virsh suspend vm_name
恢复虚拟机:
virsh resume vm_name
关闭:
方法1:
virsh shutdown vm_name
方法2(X):
virsh destroy vm_name
重启:
virsh rebopt vm_name
重置:
virsh reset vm_name
删除虚拟机:
virsh undefine vm_name
注意:虚拟机在开启的情况下undefine是无法删除的，但是如果再destroy会直接
被删除掉

虚拟机开机自动启动:
virsh autostart vm_name

域vm_name标记为自动开始
1s /etc/libvirt/gemu/autostart/

域vm_name取消标记为自动开始
virsh autostart --disable  vm_name

查看所有开机自启的guest os:
1s /etc/libvirt/gemu/autostart/
virsh ist --a11 --autostart

八，KVM克隆

1，图形界面

Applications(左上角)---->System Tools ------>Virtual Machine Manager关闭要克隆的虚拟机，右键点击虚拟机选择Clone

2，终端命令克隆

virt-clone -o vm_name1 --auto-clone
virt-clone -o vm_name1 -n vm_name2 --auto-clone
virt-clone -o vm_name1 -n vm_name2 -f 'var/lib/libvirt/images/vm2.img

参数说明：
-o : 指定需要克隆的虚拟机名称
-n : 指定克隆出的虚拟机名称
-f ，–file ：为新客户机使用新的磁盘镜像文件名称

九，KVM增量镜像

1，基础准备

基本镜像文件:node.img 虚拟机ID:node
增量镜像文件:node4.img 虚拟机ID:node4

2，创建增量镜像

# 创建增量镜像
qemu-img create -b node.img  -f qcow2 node4.img

# 查看是否创建成功
qemu-img info node4.img

参数说明：
-b：指定基础镜像
-f：指定镜像格式

3，创建虚拟机node4的XML配置文件

省略（上面已经介绍）

4，根据xml配置定义虚拟机node4

virsh define /etc/libvirt/qemu/node4.xml
virsh start node4

5，测试

查看生成镜像文件的大小，使用命令：du -h 文件名

6，快照

为虚拟机vm_name01创建一个快照vm_name01-1.snap

# 创建快照
virsh  snapshot-create-as  vm_name01  vm_name01-1.snap

# 查看指定快照文件格式
qemu-img info /var/lib/libvirt/images/vm2.qcow2

# 查看快照列表
virsh snapshot-list vm_name01

# 创建一块磁盘
qemu-img create -f raw /var/lib/libvirt/images/vm2-1.raw 2G

由于新磁盘格式为raw，可以挂载但是无法创建快照，因此，需要将raw格式转换成qcow2格式，具体操作如下：

# 将raw格式转换成qcow2格式 
qemu-img convert -O qcow2 [需要转换文件名].raw   [转换成的文件名].qcow2

# 查看信息
qemu-img info [转换成的文件名].qcow2

转换格式成功后，需要重新该配置文件vm2.xml后，定义并创建快照：

virsh define /etc/libvirt/qemu/vm2.xml

# 拍快照
Virsh snapshot-create-as vm2  vm2.snap2

# 恢复快照
virsh snapshot-revert  vm2 vm2.snap2

十，KVM网络

1，分类:

（1）网络分类：nat 和 isolated
（2）接口：bridge
（3）虚拟交换机： linux-bridge(linux自带) 和 ovs (open-Vswitch)

2，网络拓扑

（1）NAT网络拓扑
（2）隔离网络拓扑
（3）桥接网络拓扑

3，实验操作

# 查看交换机 包括其端口
brctl show

# 从交换机上把vnet0网卡删除:
brctl delif virbr0 vnet0

# 添加vnet网卡到交换机上:
brctl addif  virbr0 vnet0

查看所有的网络:
virsh net-list

启动网络:
virsh net-start isolated200

开机自启动:
virsh net-autostart isolated200

查看一个guest主机的网络接口信息:
virsh domiflist vm2

【KVM相关项目】

1、迁移

• 从物理机器迁移到KVM
• 从KVM迁移到云主机

2、文件管理服务(ftp nfs jira+wiki)

3、日志服务