详解虚拟化之KVM概念、架构、功能、常用工具及部署

作者：波波说运维 2020-05-13 21:11:37

云计算

虚拟化 KVM 全称是基于内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine)，它是一个 Linux 的一个内核模块，该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor。

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概述

一般我们讲的虚拟化有两种类型：

Hypervisor直接在安装在宿主机的逻辑上：

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。

KVM概念

KVM 全称是基于内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine)，它是一个 Linux 的一个内核模块，该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor：

它由 Quramnet 开发，该公司于 2008年被 Red Hat 收购，支持 x86 (32 and 64 位), s390, Powerpc 等 CPU，从 Linux 2.6.20 起就作为一模块被包含在 Linux 内核中。

不过KVM需要支持虚拟化扩展的 CPU。

KVM架构

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。

Linux 上的用户空间、内核空间和虚机：

KVM架构

说明：

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：运行在内核空间，提供CPU 和内存的虚级化，以及客户机的 I/O 拦截。Guest 的 I/O 被 KVM 拦截后，交给 QEMU 处理。
QEMU：修改过的为 KVM 虚机使用的 QEMU 代码，运行在用户空间，提供硬件 I/O 虚拟化，通过 IOCTL /dev/kvm 设备和 KVM 交互。

KVM功能

KVM 所支持的功能包括：

支持CPU 和 memory 超分(Overcommit)
支持半虚拟化I/O (virtio)
支持热插拔 (cpu，块设备、网络设备等)
支持对称多处理(Symmetric Multi-Processing，缩写为 SMP )
支持实时迁移(Live Migration)
支持 PCI 设备直接分配和单根I/O 虚拟化 (SR-IOV)
支持内核同页合并 (KSM )
支持 NUMA (Non-Uniform Memory Access，非一致存储访问结构 )

KVM常用工具

简单介绍一下KVM的一些常用工具：

libvirt：操作和管理KVM虚机的虚拟化 API，使用 C 语言编写，可以由 Python,Ruby, Perl, PHP, Java 等语言调用。可以操作包括 KVM，vmware，XEN，Hyper-v, LXC 等 Hypervisor。

Virsh：基于 libvirt 的命令行工具 (CLI)

Virt-Manager：基于 libvirt 的 GUI 工具

virt-v2v：虚机格式迁移工具

virt-* 工具：包括 Virt-install (创建KVM虚机的命令行工具)， Virt-viewer (连接到虚机屏

grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

幕的工具)，Virt-clone(虚机克隆工具)，virt-top 等

sVirt：安全工具

安装kvm

1、查看系统是否支持虚拟化

grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

2、安装软件

--最小安装的CentOS安装一些最基本的包 
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

3、启动服务

/etc/init.d/libvirtd start

4、查看kvm模块加载:

lsmod | grep kvm 
 kvm_intel 53484 3  
 kvm 316506 1 kvm_intel

5、卸载kvm

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

6、创建连接池

1.创建基于文件夹的存储池（目录） 
mkdir -p /data/vmfs 
2.定义存储池与其目录 
virsh pool-define-as vmdisk --type dir --target /data/vmfs 
3.创建已定义的存储池 
(1)创建已定义的存储池 
virsh pool-build vmdisk 
(2)查看已定义的存储池，存储池不激活无法使用。 
virsh pool-list --all 
4.激活并自动启动已定义的存储池 
virsh pool-start vmdisk 
virsh pool-autostart vmdisk  
这里vmdisk存储池就已经创建好了，可以直接在这个存储池中创建虚拟磁盘文件了。 
5.在存储池中创建虚拟机存储卷 
(1)在存储池中创建虚拟机存储卷 
virsh vol-create-as vmdisk oeltest03.qcow2 20G --format qcow2 
(2)根据创建的虚拟机存储卷安装虚拟机 
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