目录

  • 认识虚拟化
  • 虚拟化简介
  • 虚拟化架构
  • 虚拟化组件
  • 虚拟化特点
  • 虚拟化优势
  • 安装虚拟化
  • 最低硬件要求
  • 安装步骤
  • 检验是否安装成功
  • 虚拟机配置
  • 介绍
  • 概述
  • 基本格式
  • 配置流程
  • 虚拟机配置描述
  • domain&name
  • 虚拟CPU&虚拟内存
  • 虚拟设备
  • 体系架构配置元素介绍
  • 其他常见配置项


认识虚拟化

虚拟化简介

在计算机技术中，虚拟化是一种资源管理技术，它将计算机的各种实体资源（处理器、内存、磁盘、网络适配器等）予以抽象，转换后呈现并可供分割、组合为一个或多个计算机配置环境。这种资源管理技术打破了实体结构不可分割的障碍，使这些资源在虚拟化后不受现有资源的架设方式、地域或物理配置限制，从而让用户可以更好地应用计算机硬件资源，提高资源利用率。

虚拟化使得一台物理服务器上可以运行多台虚拟机，虚拟机共享物理机的处理器、内存、I/O资源等，但逻辑上虚拟机之间是互相隔离的。在虚拟化技术中，通常将这个物理服务器称为宿主机host，宿主机上运行的虚拟机也叫客户机guest，虚拟机内部运行的操作系统称为客户机操作系统hostOS。在宿主机和虚拟机之间存在一层叫虚拟化层的软件，用于实现虚拟硬件的模拟，通常这个虚拟化层被称为虚拟机监视器。如下图所示：

虚拟化关机顺序_虚拟机

虚拟化架构

当前的主流虚拟化技术按照VMM（Virtual Machine Monitor）实现结构不同分为两种：

  • Hypervisor：VMM被看做是一个完备的操作系统，同时还具备虚拟化功能。
  • 宿主模型：物理资源是由宿主机操作系统管理；宿主机操作系统不提供虚拟化能力，提供虚拟化能力的VMM作为系统的一个驱动或者软件运行在宿主操作系统上，VMM通过调用host OS的服务获得资源，实现处理器，内存和I/O设备的模拟，这种模型的虚拟化实现有KVM、Virtual Box等。

KVM（Kernel-based Virtual Machine）即基于内核的虚拟机，是Linux的一个内核模块，该内核模块使Linux成为一个hypervisor。KVM本身未模拟任何硬件设备，它用于使能硬件提供的虚拟化能力，用户态QEMU配合内核KVM模块共同完成虚拟机的硬件模拟。

虚拟化组件

  • KVM：提供核心的虚拟化基础设施，使Linux系统成为一个hypervisor，支持多个虚拟机同时在该主机上运行。
  • QEMU：模拟处理器并提供一组设备模型，配合KVM实现基于硬件的虚拟化模拟加速。
  • Libvirt：为管理虚拟机提供工具集，主要包含统一、稳定、开放的应用程序接口（API）、守护进程 （Libvirtd）和一个默认命令行管理工具（virsh）。
  • Open vSwitch：为虚拟机提供虚拟网络的工具集，支持编程扩展，以及标准的管理接口和协议（如NetFlow， sFlow，IPFIX， RSPAN， CLI， LACP， 802.1ag）。

虚拟化特点

  • 分区：对于一台物理服务器逻辑划分出多个不同规格的虚拟机
  • 隔离：各个虚拟机之间相互独立
  • 封装性：以虚拟机为粒度封装，教育物理机更加灵活
  • 硬件无关：虚拟机和硬件没有直接的绑定关系，可以直接运行于其他服务器

虚拟化优势

  • 灵活性和可扩展性
  • 更高的可用性和更好的运维手段
  • 提高安全性
  • 更高的资源利用率

安装虚拟化

最低硬件要求

  • AArch64处理器架构：ARMv8以上并且支持虚拟化扩展
  • x86_64处理器架构：支持VT-x
  • 2核CPU
  • 4GB的内存
  • 16GB可用磁盘空间

安装步骤

  1. 安装QEMU组件
# yum install -y qemu
  1. 安装libvirt组件
# yum install -y libvirt
  1. 启动libvirtd服务
# systemctl start libvirtd

检验是否安装成功

  1. 查看内核是否支持KVM虚拟化
$ ls /dev/kvm
$ ls /sys/module/kvm
  1. 确认QEMU是否安装成功
$ rpm -qi qemu
  1. 确认libvirt是否安装成功
$ rpm -qi libvirt
  1. 查看libvirt服务是否启动成功
$ systemctl status libvirtd

虚拟机配置

介绍

概述

Libvirt工具采用XML格式的文件描述一个虚拟机特征，包括虚拟机名称、CPU、内存、磁盘、网卡、鼠标、键盘等信息。用户可以通过修改配置文件，对虚拟机进行管理。本章介绍XML配置文件各个元素的含义，指导用户完成虚拟机配置。

基本格式

虚拟机XML配置文件以domain为根元素，domain根元素中包含多个其他元素。XML配置文件中的部分元素可以包含对应属性和属性值，用以详细地描述虚拟机信息，同一元素的不同属性使用空格分开。

XML配置文件的基本格式如下，其中label代表具体标签名，attribute代表属性，value代表属性值，需要根据实际情况修改。

<domain type='kvm'>
    <name>VMName</name>
    <memory attribute='value'>8</memory>
    <vcpu>4</vcpu>
    <os>
       <label attribute='value' attribute='value'>
         ...
       </label>
    </os>
    <label attribute='value' attribute='value'>
      ...
    </label>  
</domain>
配置流程
  1. 创建一个根元素为domain的XML配置文件。
  2. 使用标签name，根据命名规则指定唯一的虚拟机名称。
  3. 配置虚拟CPU和虚拟内存等系统资源。
  4. 配置虚拟设备。
    -配置存储设备。
    -配置网络设备。
    -配置外部总线结构。
    -配置鼠标等外部设备。
  5. 保存XML配置文件。

虚拟机配置描述

domain&name
  • domain：虚拟机XML配置文件的根元素，用于配置运行此虚拟机的hypervisor的类型。
  • type：虚拟化中domain的类型。openEuler虚拟化中属性值为kvm。
  • name：虚拟机名称。虚拟机名称为一个字符串，同一个主机上的虚拟机名称不能重复，虚拟机名称必须由数字、字母、“_”、“－”、“:”组成，但不支持全数字的字符串，且虚拟机名称不超过64个字符。
虚拟CPU&虚拟内存
  • vcpu：虚拟处理器的个数。
  • memory：虚拟内存的大小。
    属性unit：指定内存单位，属性值支持KiB（210 字节），MiB（220 字节），GiB（230 字节），TiB（240 字节）等。
  • cpu：虚拟处理器模式。
    属性mode：表示虚拟CPU的模式。
  • host-passthrough：表示虚拟CPU的架构和特性与主机保持一致。
  • custom：表示虚拟CPU的架构和特性由此cpu元素控制。

子元素topology：元素cpu的子元素，用于描述虚拟CPU模式的拓扑结构。

  • 子元素topology的属性socket、cores、threads分别描述了虚拟机具有多少个cpu socket，每个cpu socket中包含多少个处理核心（core），每个处理器核心具有多少个超线程（threads），属性值为正整数且三者的乘积等于虚拟CPU的个数。
  • ARM架构支持虚拟超线程, 虚拟CPU热插与虚拟超线程功能互斥。
    子元素model：元素cpu的子元素，当mode为custom时用于描述CPU的模型。

子元素feature：元素cpu的子元素，当mode为custom时用于描述某一特性的使能情况。其中，属性name表示特性的名称，属性policy表示这一特性的使能控制策略：

  • force：表示强制使能该特性，无论主机CPU是否支持该特性。
  • require：表示使能该特性，当主机CPU不支持该特性并且hypervisor不支持模拟该特性时，创建虚拟机失败。
  • optional：表示该特性的使能情况与主机上该特性的使能情况保持一致。
  • disable：禁用该特性。
  • forbid：禁用该特性，当主机支持该特性时创建虚拟机失败。
虚拟设备
  • disk：配置存储设备
  • 属性type：指定后端存储介质类型；属性值取block（块设备）、file（文件设备）、dir（目录路径）、network（网络磁盘）
  • 属性device：指定呈现给虚拟机的存储介质；属性值disk（磁盘）、floppy（软盘）、cdrom（光盘）
  • 子元素source：指定后端存储介质；file、dev、dir、protocol、name、host name、port
  • 子元素driver：指定后端驱动的详细信息
  • 子元素target：指定磁盘呈现给虚拟机的总线和设备
  • 子元素boot：表示此磁盘可以作为启动盘使用
  • 子元素readonly：表示磁盘具有只读属性
  • interface：配置虚拟网络设备
  • 属性type：ethernet、vhostuser、bridge
  • bridge子元素：
  • mac：虚拟网卡的mac地址
  • target：后端虚拟网卡名
  • source：指定虚拟网卡后端
  • boot：表示此网卡可以作为远程启动
  • model：表示虚拟网卡的类型
  • virtualport：端口类型
  • driver：后端驱动类型
  • controller：一个总线，用于信息通信，外部设备需要挂载到对应的总线上。常见的设备总线有ISA总线、PCI总线、USB总线、SCSI总线、PCIe总线。
  • 属性type：总线类型。常用取值有“pci”、“usb”、“scsi”、“virtio-serial”、“fdc”、“ccid”
  • 属性index：总线“bus”编号
  • 属性model：具体类型
  • 子元素address：指定在总线上的挂载地址
  • 属性type：设备地址类型。常用取值有“pci”、“usb”、“drive”
  • 子元素model：具体型号的名称
  • 属性name：具体名称
  • serial：串口设备
    属性type：类型。常用属性值为pty、tcp、pipe、file
  • video：媒体设备
  • 属性type：类型
  • 子元素：指定媒体设备类型
  • input：输出设备
  • 属性type：类型。常用属性值为tabe、keyboard
  • 属性bus：指定挂载的总线。常用属性值为USB
  • emulator：模拟器应用路径
  • graphics：图形设备
  • 属性type：类型。常用属性值为vnc
  • 属性listen：指定监听的IP地址
体系架构配置元素介绍
  • os：定义虚拟机启动参数
  • 子元素type：虚拟机类型
  • 属性arch：架构类型
  • 属性machine：芯片组类型
  • 子元素loader：指定加载固件
  • 属性readonly：表示是否只读
  • 属性type：类型。常见的有rom、pflash
  • 子元素nvram：指定nvram文件路径
  • features：hypervisor支持控制一些虚拟机CPU/machine的特性
其他常见配置项
  • iothreads：指定iotheard数量，加速存储设备性能
  • on_poweroff：虚拟机关闭时采取的动作
  • on_reboot：虚拟机重启时采取的动作。
  • on_crash：虚拟机崩溃时采取的动作。
  • clock：采用的时钟类型。
    属性offset：设置虚拟机时钟的同步类型，可选的值有“localtime”、“utc”、“timezone”、“variable”等。