KVM虚拟化
- 一、什么是虚拟化技术
- 二、虚拟化技术发展
- 三、虚拟化的类型
- 四、虚拟化的特性
- 五、虚拟化前后对比
- 六、KVM简介
- 七、KVM 虚拟化架构/三种模式
- 八、KVM工作原理
- 九、搭建KVM虚拟机
- 9.1 虚拟机的初始设置
- 9.2 关闭DNS反解
- 9.3 安装KVM
- 9.4 检测CPU是否支持虚拟化
- 9.5 设置开启启动界面的显示模式
- 9.6 设置KVM网络
- 9.6.1 使用Bridge网桥模式进行部署
- 9.6.2 创建、编辑桥接网卡
- 9.7 KVM部署与管理
- 9.7.1 创建KVM存储和镜像数据的目录、上传centos7镜像
- 9.7.2 使用虚拟系统管理器管理虚拟机
- 9.7.3 创建存储池
- 9.7.4 创建存储卷
- 9.7.5 创建虚拟机
- 9.8 最小化安装
一、什么是虚拟化技术
通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机,在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机,同时每个逻辑计算机可运行不同的操作系统,应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而提高计算机的工作效率
二、虚拟化技术发展
1961年,IBM709机器实现了分时系统,将CPU占用切分为多个极短的时间片(1/100sec)每一个时间片执行不同的工作,通过对这些时间片进行轮询从而将一个CPU伪装成多个CPU
1972年,IBM正式将system370机的分时系统命名为虚拟机
1990年,IBM退出的system390机支持逻辑分区(将一个CPU分为多份,相互独立,也就是逻辑分割)
Xen 2003年问世,是一个外部的hypervisor程序(虚拟机管理程序),能够控制虚拟机给多个客户机分配资源
KVM 2007年问世,现已内置在kernel内核中
Xen支持的虚拟化技术:全虚拟化,半虚拟化
KVM支持的虚拟化技术:全虚拟化
三、虚拟化的类型
1、全虚拟化:将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化,最后进行调用。使用方法:使用hypervisor(VMM)软件,其原理是在底层硬件和服务器之间建立一个抽象层,而基于核心的虚拟机是面向Linux系统的开源产品hypervisor(VMM)可以捕捉CPU的指令,为质量访问硬件控制器和外设充当中介。
2、半虚拟化:需要修改操作系统
3、直通:直接使用物理硬件资源(需要支持,还不完善)
四、虚拟化的特性
优势
1)集中化管理(远程管理、维护)
2)提高硬件利用率(物力资源利用率低-例如峰值,虚拟化解决了“空闲”容量)
3)动态调整机器/资源配置(虚拟化把系统的应用程序和服务硬件分离、提高了灵活性)
4)高可靠(可部署额外的功能和方案,可提高透明负载均衡、迁移、恢复复制等应用环境)
劣势
1)前提高额费用(初期的硬件支持)
2)降低硬件利用率(特定场景-例如极度吃资源的应用不一定适合虚拟化)
3)更大的错误影响面(本地物理机宕机会导致虚拟机不可用,同时可能虚拟机中文件全部损坏)
4)实施配置复杂、管理复杂(管理人员运维、排障困难)
5)一定的限制性(虚拟化技术涉及各种限制,必须与支持/兼容虚拟化的服务器、应用程序以及供应商结合使用)
6)安全性(虚拟化技术自身的安全隐患)
五、虚拟化前后对比
虚拟化前:
1)每台主机拥有一个操作系统
2)软硬件紧密结合
3)在同一个主机上运行多个应用程序通常会产生冲突
4)系统资源利用率低
5)硬件成本高昂并且不够灵活
虚拟化后:
1)打破了操作系统和硬件的相互依赖
2)通过封装到虚拟机的技术,管理操作系统和应用程序为单一的个体
3)强大的安全和故障隔离
4)虚拟机是独立于硬件的,它们可以在任何硬件上运行
六、KVM简介
广义KVM:
KVM(Kernel-based Vritual Machine)–基于内核的虚拟机
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(要求cpu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
但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,
并且由Qemu模拟I/O(ioctl)进行调度资源和维护管理
Libvirt:KVM的管理工具,除了可以管理KVM这类VMM,还可以管理Xen,VirtualBox,甚至OpenStack底层
Libvirt包含3个组件:后台daemon程序libvirtd、API库、命令行工具virsh
七、KVM 虚拟化架构/三种模式
客户模式:执行非I/O的客户代码,虚拟机运行在这个模式
用户模式: 代表用户执行I/O指令,QEMU运行在这个模式
内核模式:实现客户模式的切换,处理因为I/O或者其他指令引起的从客户模式推出,KVM模块工作在这个模式
八、KVM工作原理
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。
九、搭建KVM虚拟机
9.1 虚拟机的初始设置
内存设置8G,硬盘300G
9.2 关闭DNS反解
[root@server2 ~]# hostnamectl set-hostname kvm
[root@server2 ~]# su
[root@kvm ~]# vi /etc/ssh/sshd_config ## 关闭DNS反解
UseDNS no
9.3 安装KVM
[root@kvm ~]# yum -y install qemu-kvm ##安装KVM模块
[root@kvm ~]# yum -y install virt-install ##构建虚拟机的命令行工具
[root@kvm ~]# yum -y install qemu-img ##qemu 组件,创建磁盘、启动虚拟机等
[root@kvm ~]# yum -y install bridge-utils ##网络支持工具
[root@kvm ~]# yum -y install libvirt ##虚拟机管理工具
[root@kvm ~]# yum -y install virt-manager ##图形界面管理虚拟机
9.4 检测CPU是否支持虚拟化
[root@kvm ~]# cat /proc/cpuinfo | grep vmx
flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss ht syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid mpx rdseed adx smap clflushopt xsaveopt xsavec arat
[root@kvm ~]# lsmod | grep kvm ## 查看KVM模块是否已安装 Lsmod:显示已载入的系统模块
kvm_intel 170086 0
kvm 566340 1 kvm_intel
irqbypass 13503 1 kvm
9.5 设置开启启动界面的显示模式
[root@kvm ~]# ln -sf /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.target
9.6 设置KVM网络
KVM网络的两种模式:
① NAT: 默认设置,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)
9.6.1 使用Bridge网桥模式进行部署
[root@kvm ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
#IPADDR=192.168.10.20
#NETMASK=255.255.255.0
#GATEWAY=192.168.10.2
#DNS=192.168.10.2
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=b38bddc0-a22d-4263-a97e-8a3523882ae4
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
BRIDGE=br0 # 删除原先地址,设置为网桥模式,关联br0网卡
9.6.2 创建、编辑桥接网卡
[root@kvm ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
[root@kvm ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
TYPE=Bridge
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.10.20
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.10.2
#DNS=192.168.10.2
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
9.7 KVM部署与管理
9.7.1 创建KVM存储和镜像数据的目录、上传centos7镜像
[root@kvm ~]# mkdir -p /data_kvm/iso
[root@kvm ~]# mkdir -p /data_kvm/store
[root@kvm ~]# mv CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso /data_kvm/iso/
[root@kvm ~]# cd /data_kvm/iso/
[root@kvm iso]# ll
总用量 4415488
-rw-r--r--. 1 root root 4521459712 1月 13 09:41 CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso
9.7.2 使用虚拟系统管理器管理虚拟机
[root@kvm ~]# virt-manager
9.7.3 创建存储池
9.7.4 创建存储卷
9.7.5 创建虚拟机
9.8 最小化安装
开始安装之后就进入到装系统部分,安装完即可正常使用