KVM虚拟化不支持装windows windows kvm虚拟化

一、虚拟化技术发展

在我们介绍KVM之前，首先必须要认识什么是虚拟化，KMV就是在虚拟化不断发展和优化的过程中而逐渐成熟的一个技术。

根据统计，大部分企业的服务器和数据中心能效实际上很低，日常的服务器使用率甚至不足10%，其他的处理能力一直处于空闲状态。从资源成本的角度来看，这是很不合理的，给企业带来了很大的资源浪费。

考虑到这种情况，就有了虚拟化技术的发展，应如何高效的利用服务器资源？虚拟化使得在一台物理的服务器上可以跑多台虚拟机，虚拟机共享物理机的 CPU、内存、IO 硬件资源，但逻辑上虚拟机之间是相互隔离的。

• 最初虚拟化技术是从CPU的分片开始，高效的利用CPU。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推出的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）
• 2003年Xen 问世，它是一个外部的hypervisor程序（虚拟机管理程序），能够控制虚拟机和给多个客户机分配资源。但是，由于它是外部程序软件，在和内核的联系过程过程中中，有性能损耗，以及性能的瓶颈。支持全虚拟化和半虚拟化。
• 2007年KVM问世，Kernel-based Virtual Machine的简称，现已内置在kernel内核中，支持全虚拟化。

二、虚拟化类型

• 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。
  Hypervisor 直接安装在物理机上，多个虚拟机在 Hypervisor 上运行。Hypervisor 实现方式一般是一个特殊定制的 Linux 系统。Xen 和 VMWare 的 ESXi 都属于这个类型。



• 半虚拟化：
  物理机上首先安装常规的操作系统，比如 Redhat、Ubuntu 和 Windows。Hypervisor 作为 OS 上的一个程序模块运行，并对虚拟机进行管理。KVM、VirtualBox 和 VMWare Workstation 都属于这个类型。



• 直通：所有虚拟机资源通过内核，直接使用物理硬件资源，而无需通过软件（需要支持，还不完善)。

总结：
全虚拟化一般对硬件虚拟化功能进行了特别优化，性能上比半虚拟化要高；
半虚拟化因为基于普通的操作系统，会比较灵活，比如支持虚拟机嵌套。嵌套意味着可以在KVM虚拟机中再运行KVM。

三、虚拟化技术的优劣

优点：
① 集中化管理（远程管理、维护）
② 提高硬件利用率（物理资源利用率低-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 前期高额费用（初期的硬件支持），才能保证后期的可扩展应用
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down机会导致虚拟机均不可用，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、应用程序及供应商结合使用）
⑥ 安全性（虚拟化技术自身的安全隐患）

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（例如：5%）
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互相依赖
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 虚拟机时独立于硬件的，它们可以在任何硬件上运行

四、KVM

4.1 KVM介绍

广义KVM（定义）：
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，虚拟化硬件资源（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 KVM 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。

4.2 KVM实际应用

• VMwareWorkstation：使用软件达到虚拟多操作系统（硬件资源）
• VirtualBox：使用软件虚拟出多物理设备功能

以VMwareworkstation为例：
workstation支持intel公司和AMD公司的虚拟化技术，通过硬件辅助虚拟化技术（Intel-VT-x 或AMD-V）支持KVM。

Intel VT-x技术主要包含CPU、内存和I／O三方面的虚拟化技术，同时提供优化处理（早期为弥补X86架构虚拟化的缺陷）
AMD-V 是对x86处理器系统架构的一组硬件扩展和硬件辅助虚拟化技术，可以简化纯软件的虚拟化解决方案。

4.4 KVM架构和原理

KVM 虚拟化架构/三种模式：

• 客户模式 (guestOS):
  VM中的OS为GuestOS，客户机在操作系统中运行的模式，客户机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：控制I/O虚拟化，调用硬件资源），工作原理：控制libkvm工具（工具作用，控制内核中的KVM）来调用虚拟化的物理资源，调用的方式是ioctl，将资源供给虚拟机。
• linux内核模式：
  模拟CPU、内存，实现客户模式切换，处理从客户模式的推出。
  KVM即运行在此模式下，实现虚拟机硬件资源（CPU/内存）的虚拟化，虚拟化/抽象化硬件资源，并供给QEMU组件调用。

KVM原理：

• Guest：客户机系统，包括CPU（vCPU）、内存、驱动（Console、网卡、I/O 设备驱动等），
  被KVM 置于一种受限制的CPU 模式下运行。
• KVM 内核模块模拟处理器和内存以支持虚拟机运行
• Qemu 主要处理I/O以及为客户提供一个用户空间/dev/kvm 工具libvirt 来进行虚拟机管理；
  ioctl（定义） 专用于设备输入输出操作的系统调用；
  libvirt：KVM管理工具；
  以上构成一个完整的虚拟化平台

简单理解：

• KVM驱动提供处理器、内存的虚拟化，以及客户机I/O的拦截，当guest的I/O被拦截后，交由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。

4.5 KVM工作流程

• 用户模式的 Qemu 利用接口 libkvm 通过 ioctl 系统调用进入内核模式。
• KVM驱动为虚拟机创建虚拟 CPU 和虚拟内存，然后执行 VMLAU·NCH 指令进入客户模式，装载 Guest OS 并运行。
• 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。
• 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。
• 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

五、虚拟机部署KVM

本文介绍如何在虚拟机centos主机上部署KVM，再创建一个centos系统。

5.1 虚拟机资源

CPU：双核双线程，开启CPU虚拟化，勾选硬件复制虚拟化的工具

内存：8G

硬盘：60G

双网卡：单网卡

操作系统：Centos 7（1708）

5.2 虚拟机环境

已进行光盘挂载，已配置本地yum仓库，关闭防火墙和核心防护。
具体操作可见这篇文章：虚拟机初始化环境

进行环境优化：设置DNS反向解析，设置为no可以让客户端连接服务器更快。

[root@maneger abc]# vi /etc/ssh/sshd_config 
#取消DNS注释，改为NO
UseDNS no

设置开启启动界面的显示模式为图形化界面：

[root@maneger ~]# ln -sf /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.targt

5.3 安装KVM

5.3.1 安装KVM基本组件

# 安装 GNOME 桌面环境  如果装了图形界面可以不需要装
yum groupinstall -y "GNOME Desktop"
# KVM 模块
yum -y install qemu-kvm
# 安装KVM 调试工具,可不安装
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

5.3.2 检测CPU是否支持虚拟化

AMD处理器查看svm
Intel处理器查看vmx

[root@maneger ~]# grep svm /proc/cpuinfo  #可以看到SVM
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflsh mmx fxsr sse sse2 ht syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art rep_goodnopl tsc_reliable nonstop_tsc extd_apicid eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 2apic movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm cmp_legacy svm extapic cr8_legcy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clfluhopt clwb sha_ni xsaveopt xsavec arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassits
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflsh mmx fxsr sse sse2 ht syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art rep_goodnopl tsc_reliable nonstop_tsc extd_apicid eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 2apic movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm cmp_legacy svm extapic cr8_legcy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clfluhopt clwb sha_ni xsaveopt xsavec arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassits

查看KVM模块是否已安装

#lsmod 显示已经载入的系统模块
[root@maneger dev]# lsmod | grep kvm
kvm_amd                69849  0 
kvm                   566340  1 kvm_amd
irqbypass              13503  1 kvm

5.3.3 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)

在本文使用网桥模式进行部署：
首先修改原本的网卡：

[root@maneger ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none    #不再使用静态网络，修改为none，并注释原来的网址设置
#IPADDR=192.168.247.160  
#NETMASK=255.255.255.0
#GATEWAY=192.168.247.2
#DNS1=192.168.247.2
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
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
BRIDGE=br0   #使用网桥模式，网桥为br0

创建桥接网卡br0

[root@maneger ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@maneger network-scripts]# vi 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    #桥接网卡
DEVICE=br0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.247.160  #使用静态地址
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.247.1

5.3.4 KVM部署和管理

创建KVM存储和镜像数据的目录，上传centos7镜像

[root@maneger ~]# mkdir -p /data-kvm/iso  #存储镜像
[root@maneger ~]# mkdir -p /data-kvm/store   #存储数据
[root@maneger ~]# mkdir /abc  #将镜像拖到此目录
[root@maneger ~]# cd /abc/
[root@maneger abc]# cp -p CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso /data-kvm/iso/   #复制到KVM的镜像目录

使用虚拟系统管理器管理虚拟机，用virt-manager命令：

[root@maneger ~]# virt-manager

出现图形化界面管理工具

创建思路：

① 创建存储池（ISO、STORE) ，即上图左侧的两个目录

② 添加存储卷：在kvm-store上添加存储卷，用于centos系统的创建

③ 创建虚拟机：新建虚拟机，在创建时存储选择kvm-store1的存储卷，这一步骤就像在创建宿主虚拟机时分配硬盘空间。

最终结果