09.03 詳解虛擬化之KVM概念、架構、功能、常用工具及部署

概述

一般我們講的虛擬化有兩種類型:

  • Hypervisor直接在安裝在宿主機的邏輯上:
  • Hypervisor 直接安裝在物理機上,多個虛擬機在 Hypervisor 上運行。

Hypervisor 實現方式一般是一個特殊定製的 Linux 系統。Xen 和 VMWare 的 ESXi 都屬於這個類型。

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KVM概念

KVM 全稱是 基於內核的虛擬機(Kernel-based Virtual Machine),它是一個 Linux 的一個內核模塊,該內核模塊使得 Linux 變成了一個 Hypervisor:

它由 Quramnet 開發,該公司於 2008年被 Red Hat 收購,支持 x86 (32 and 64 位), s390, Powerpc 等 CPU,從 Linux 2.6.20 起就作為一模塊被包含在 Linux 內核中。

不過KVM需要支持虛擬化擴展的 CPU。

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KVM架構

KVM 是基於虛擬化擴展(Intel VT 或者 AMD-V)的 X86 硬件的開源的 Linux 原生的全虛擬化解決方案。KVM 中,虛擬機被實現為常規的 Linux 進程,由標準 Linux 調度程序進行調度;虛機的每個虛擬 CPU 被實現為一個常規的 Linux 進程。這使得 KMV 能夠使用 Linux 內核的已有功能。

但是,KVM 本身不執行任何硬件模擬,需要客戶空間程序通過 /dev/kvm 接口設置一個客戶機虛擬服務器的地址空間,向它提供模擬的 I/O,並將它的視頻顯示映射回宿主的顯示屏。目前這個應用程序是 QEMU。

Linux 上的用戶空間、內核空間和虛機:

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KVM架構

說明:

  • Guest:客戶機系統,包括CPU(vCPU)、內存、驅動(Console、網卡、I/O 設備驅動等),被 KVM 置於一種受限制的 CPU 模式下運行。
  • KVM:運行在內核空間,提供CPU 和內存的虛級化,以及客戶機的 I/O 攔截。Guest 的 I/O 被 KVM 攔截後,交給 QEMU 處理。
  • QEMU:修改過的為 KVM 虛機使用的 QEMU 代碼,運行在用戶空間,提供硬件 I/O 虛擬化,通過 IOCTL /dev/kvm 設備和 KVM 交互。

KVM功能

KVM 所支持的功能包括:

  • 支持CPU 和 memory 超分(Overcommit)
  • 支持半虛擬化I/O (virtio)
  • 支持熱插拔 (cpu,塊設備、網絡設備等)
  • 支持對稱多處理(Symmetric Multi-Processing,縮寫為 SMP )
  • 支持實時遷移(Live Migration)
  • 支持 PCI 設備直接分配和 單根I/O 虛擬化 (SR-IOV)
  • 支持 內核同頁合併 (KSM )
  • 支持 NUMA (Non-Uniform Memory Access,非一致存儲訪問結構 )

KVM常用工具

簡單介紹一下KVM的一些常用工具:

libvirt:操作和管理KVM虛機的虛擬化 API,使用 C 語言編寫,可以由 Python,Ruby, Perl, PHP, Java 等語言調用。可以操作包括 KVM,vmware,XEN,Hyper-v, LXC 等 Hypervisor。

Virsh:基於 libvirt 的 命令行工具 (CLI)

Virt-Manager:基於 libvirt 的 GUI 工具

virt-v2v:虛機格式遷移工具

virt-* 工具:包括 Virt-install (創建KVM虛機的命令行工具), Virt-viewer (連接到虛機屏幕的工具),Virt-clone(虛機克隆工具),virt-top 等

sVirt:安全工具


安裝kvm

1、查看系統是否支持虛擬化

grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

2、安裝軟件

--最小安裝的CentOS安裝一些最基本的包
yum install epel-release net-tools vim unzip zip wget ftp -y
--centos6
yum groupinstall "Virtualization" "Virtualization Client" "Virtualization Platform" "Virtualization Tools" -y
--centos7
yum install *qemu* *virt* *kvm* -y
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3、啟動服務

/etc/init.d/libvirtd start

4、查看kvm模塊加載:

lsmod | grep kvm
kvm_intel 53484 3

kvm 316506 1 kvm_intel

5、卸載kvm

yum erase `rpm -qa | egrep '(qemu|virt|kvm)'`
rm -rf /var/lib/libvirt /etc/libvirt/

6、創建連接池

1.創建基於文件夾的存儲池(目錄)
mkdir -p /data/vmfs
2.定義存儲池與其目錄
virsh pool-define-as vmdisk --type dir --target /data/vmfs
3.創建已定義的存儲池
(1)創建已定義的存儲池
virsh pool-build vmdisk
(2)查看已定義的存儲池,存儲池不激活無法使用。
virsh pool-list --all
4.激活並自動啟動已定義的存儲池
virsh pool-start vmdisk
virsh pool-autostart vmdisk
這裡vmdisk存儲池就已經創建好了,可以直接在這個存儲池中創建虛擬磁盤文件了。
5.在存儲池中創建虛擬機存儲卷
(1)在存儲池中創建虛擬機存儲卷
virsh vol-create-as vmdisk oeltest03.qcow2 20G --format qcow2
(2)根據創建的虛擬機存儲卷安裝虛擬機
virt-install --name=oeltest03 --os-variant=RHEL6 \\
--ram 1024 --vcpus=1 --disk path=/data/vmfs/oeltest03.qcow2, \\
format=qcow2,size=20,bus=virtio --accelerate --cdrom \\
/data/iso/oel63x64.iso --vnc --vncport=5910 \\
--vnclisten=0.0.0.0 --network bridge=br0,model=virtio –noautoconsole

後面會分享更多devops和DBA方面的內容,感興趣的朋友可以關注下~

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