KVM 虚拟化技术 | 虚拟化平台部署

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-01-20 09:50 28阅读 0赞

### KVM 虚拟化技术 ###

*  一、虚拟化技术
 *   *  1.1 概述
     *  1.2 类型
     *   *  ① 全虚拟化
         *  ② 半虚拟化
         *  ③ 直通
     *  1.3 特点
 *  二、KVM
 *   *  2.1 概述
     *  2.2 原理
     *  2.3 虚拟化架构
     *  2.4 工作流程
 *  三、部署 KVM 虚拟化平台
 *   *  3.1 宿主机最低配置
     *  3.2 环境优化
     *   *  ① 关闭 DNS 反向解析
         *  ② 将镜像光盘设置为自动挂载
         *  ③ 设置本地源和网络源
         *  ④ 关闭防火墙和安全防护
     *  3.3 安装 KVM 基本组件
     *   *  ① 安装基本组件
         *  ② 检测 CPU 是否支持虚拟化
         *  ③ 查看 KVM 模块是否以安装
     *  3.4 设置 KVM 网络
     *  3.5 KVM 部署与管理
     *  3.6 使用虚拟管理器管理虚拟机

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# 一、虚拟化技术 #

## 1.1 概述 ##

将一台服务器资源逻辑分片成多个相互独立的空间，从而提高计算机整体的工作效率  
**举例：**

> 在Windows系统中虚拟化出多个操作系统，每个操作系统运行的服务不同，例如Nginx+Tomcat，实现一台服务器部署集群

## 1.2 类型 ##

### ① 全虚拟化 ###

将物理硬件资源通过VMM软件的方式虚拟化，然后统一分配调用  
全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟，但是性能不如裸机，因为VMM软件(需要占用一些资源)

### ② 半虚拟化 ###

类似于全虚拟化技术，但是需要更改系统内核才能实现虚拟化  
半虚拟化性能可以接近于裸机上的性能

### ③ 直通 ###

能直接调用硬件资源

## 1.3 特点 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>优势</th> 
   <th>劣势</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>能够集中化管理</td> 
   <td>前期费用高额</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>提高硬件利用率</td> 
   <td>降低硬件利用率</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>能够动态调整资源</td> 
   <td>更大的错误影响面</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>高可靠</td> 
   <td>安全性</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 二、KVM #

## 2.1 概述 ##

*  KVM 是基于虚拟化扩展的 X86 硬件的开源 Linux 原生的全虚拟化方案 （CPU需支持Intel-VT x 或 AMD-V）
 *  KVM 内嵌于内核模块中，模拟处理器和内存以支持虚拟机运行 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
 *  虚拟机的每个虚拟 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
 *  KVM 本身不执行任何模拟，需要客户空间程序（虚拟机）通过 /dev/kvm (此虚拟设备需要开起硬件辅助虚拟化才能看到)接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，且由Qemu 模拟 I/O（ioctl）进行调度资源和维护管理

## 2.2 原理 ##

*  KVM驱动提供处理器、内存的虚拟化，以及客户机I/O的拦截
 *  Guest的I/O被拦截后，交给Qemu处理
 *  Qemu利用接口libkvm调用(ioctl)虚拟机设备接口/dev/kvm来分配资源、管理、维护虚拟机

## 2.3 虚拟化架构 ##

*  客户模式（GuestOS）:VM 中的 OS 为 Guestos，客户模式为客户机在操作系统中运行的模式，客户机又分为内核模式和用户模式
 *  用户模式：为用户提供虚拟机管理的用户空间工具以及代表用户执行 I/O，Qemu 工作在此模式下(Qemu 的主要功能)
 *  Linux 内核模式：模拟 CPU、内存，实现客户模式切换，处理从客户模式的退出，KVM 即运行在此模式下

## 2.4 工作流程 ##

1.  用户模式的 Qemu 利用接口 libkvm 通过 ioctl 系统调用进入内核模式
2.  KVM 驱动为虚拟机创建虚拟 CPU 和虚拟内存，然后执行
3.  VMLAU-NCH 指令进入客户模式，装载 Guest OS 并运行
4.  Guest OS 运行过程中如果发生异常，则暂停 Guest OS 的运行并保存当前状态同时退出到内核模式来处理这些异常
5.  内核模式处理这些异常时如果不需要 I/O 则处理完成后重新进入客户模式
6.  如果需要 I/O 则进入到用户模式，则由 Qemu 来处理 I/O，处理完成后进入内核模式,再进入客户模式

# 三、部署 KVM 虚拟化平台 #

## 3.1 宿主机最低配置 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>CPU</th> 
   <th>内存</th> 
   <th>硬盘</th> 
   <th>网卡</th> 
   <th>操作系统</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>2核2线程</td> 
   <td>8G</td> 
   <td>100G</td> 
   <td>单网卡</td> 
   <td>CentOS 7</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3.2 环境优化 ##

### ① 关闭 DNS 反向解析 ###

cd /etc/ssh
    cp ssh_config{
        ,.bak}
    vim ssh_config
    
    #115行
    #将注释去除并修改为no
    UseDNS no
    
    systemctl restart sshd

### ② 将镜像光盘设置为自动挂载 ###

echo "/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0" >> /etc/fstab
    mount -a
    df -hT

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### ③ 设置本地源和网络源 ###

cd /etc/yum.repos.d/
    mkdir repo_bak;
    mv *.repo repo_bak;
    wget -nc http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
    mv Centos-7.repo CentOS-Base.repo
    echo "
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    enabled=1
    gpgcheck=0
    " > local.repo;
    
    yum clean all && yum makecache

### ④ 关闭防火墙和安全防护 ###

systemctl stop firewalld
    systemctl disable firewalld
    setenforce 0

## 3.3 安装 KVM 基本组件 ##

### ① 安装基本组件 ###

安装图形化界面

yum groupinstall -y "GNOME Desktop"

安装 KVM 模块

yum -y install qemu-kvm

安装 KVM 调式工具\[选装\]

yum -y install qemu-kvm-tools

构建虚拟机的命令行工具

yum -y install virt-install

qemu 组件,创建磁盘、启动虚拟机等

yum -y install qemu-img

网络支持工具

yum -y install bridge-utils

虚拟机管理工具

yum -y install libvirt

图形界面管理虚拟机

yum -y install virt-manager

### ② 检测 CPU 是否支持虚拟化 ###

cat /proc/cpuinfo | grep '(vmx|svm)'

### ③ 查看 KVM 模块是否以安装 ###

lsmod | grep kvm

![20210512183738496.png][]

## 3.4 设置 KVM 网络 ##

KVM网络的两种模式

1.  NAT：默认认设置，数据包由NAT方式通过主机的接口进行传送，可以访问外网，但是无法从外部访问虚拟机网络
2.  网桥：这种模式允许虚拟机像一台独立的主机一样拥有网络，外部的机器可以直接访问到虚拟机内部，但需要网卡支持(一般有线网卡都支持)

下面我们使用Bridge网桥模式进行部署

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
    TYPE=Ethernet
    PROXY_METHOD=none
    BROWSER_ONLY=no
    BOOTPROTO=none
    DEFROUTE=yes
    IPV4_FAILURE_FATAL=no
    IPV6INIT=yes
    IPV6_AUTOCONF=yes
    IPV6_DEFROUTE=yes
    IPV6_FAILURE_FATAL=no
    IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
    NAME=ens33
    UUID=P98632e8-9e37-499e-af39-897cf7a3b59e
    DEVICE=ens33
    ONBOOT=yes
    BRIDGE=br0					#设置为网桥模式，关联br0网卡
    
    
    vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
    TYPE=Bridge
    BOOTPROTO=static
    DEFROUTE=yes
    PEERDNS=yes
    PEERROUTES=yes
    IPV4_FAILURE_FATAL=no
    IPV6INIT=yes
    IPV6_AUTOCONF=yes
    IPV6_DEFROUTE=yes
    IPV6_PEERDNS=yes
    IPV6_PEERROUTES=yes
    IPV6_FAILURE_FATAL=no
    IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
    NAME=br0
    DEVICE=br0
    ONBOOT=yes
    IPADDR=192.168.0.10
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.0.2
    
    service network restart

## 3.5 KVM 部署与管理 ##

mkdir -p /data_kvm/iso
    mkdir -p /data_kvm/store
    #创建KVM存储和镜像数据的目录
    
    将centos7镜像文件上传至/data_kvm/iso，推荐winscp

## 3.6 使用虚拟管理器管理虚拟机 ##

1.  创建存储池（ISO、STORE)
2.  添加存储卷
3.  创建虚拟机

virt-manager

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]  
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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 13][]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDI3OTcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 14][]

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