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KVM部署

2021-03-06 10:09:54 其他

目錄

  • 一、虛擬化技術
  • 二、虛擬化技術發展
  • 三、虛擬化型別
  • 四、虛擬化特性
    • 1、優勢
    • 2、劣勢
  • 五、KVM簡介
    • 1、廣義KVM
    • 2、KVM虛擬化架構及三種模式
    • 3、KVM原理
    • 4、KVM作業流程
  • 五、KVM宿主機部署

一、虛擬化技術

通過虛擬化技術將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機，在一臺計算機上同時允許多個邏輯計算機
同時每個邏輯計算機可運行不同的作業系統，應用程式都可以在相互獨立的空間內運行而互相不影響，從而提高計算機的作業效率

二、虛擬化技術發展

1961年，IBM709機器實作了分時系統，將CPU占用切分為多個極短的時間片（1/100sec）每一個時間片執行不同的作業，通過對這些時間片進行輪詢從而將一個CPU偽裝成多個CPU
1972年，IBM正式將system370機分時系統命名為虛擬機
1990年，IBM推出的system390機支持邏輯磁區（將一個CPU分為多份，相互獨立，也就是邏輯分割）
Xen 2003年問世，是一個外部的hypervisor/VMM程式（虛擬機管理程式），能夠控制宿主機和給多個客戶機分配資源
KVM：2007年問世，現已內置在kernel內核中的
Xen 支持的虛擬化技術：全虛擬化，半虛擬化
KVM支持的虛擬機化技術：全虛擬化

三、虛擬化型別

1、全虛擬化：將物理硬體資源全部通過軟體的方式抽象化，最后進行呼叫
白使用的方法:使用hypervisor (VMM)軟體，其原理是在底層硬體和服務器之 間建立一個抽象層，而基于核心的虛擬機是面向Linux系統的開源戶品hypervisor(VMM)可以捕捉CPU的指令,為指令訪問硬體控制器和外設充當中介，
2、半虛擬化;需要修改作業系統
3、直通：直接使用物理硬體資源（需要支持，還不完善）

四、虛擬化特性

1、優勢

  • 集中化管理(遠程管理、維護)
  • 提高硬體利用率(物理資源利用率低例如峰值，虛擬化解決了"空閑"容量)
  • 動態調整機器/資源配置(虛擬化把系統的應用程式和服務硬體分離、提高了靈活性)
  • 高可靠(可部署額外的功能和方案，可提高透明負載均衡、遷移、恢復復制等應用環境)

2、劣勢

  • 前期高額費用(初期的硬體支持)
  • 降低硬體利用率(特定場景-例如極度吃資源的應用不一定適合虛擬化)
  • 更大的錯誤影響面(本地物理機down機會導致虛擬機均不可用，同時可能虛擬機中檔案全部損壞)
  • 實施配置復雜、管埋復雜(管理人員運維、排障困難)
  • 一定的限制性(虛擬化技術涉及各種限制，必須與支持/兼容虛擬化的服務器、應用程式及供應商結合使用)
  • 安全性(虛擬化技術自身的安全隱患)

五、KVM簡介

1、廣義KVM

KVM (Kernel-based Vritual Machine)–基于內核的虛擬機
KVM是基于虛擬化打展的X86硬體的開源Linux原生的全虛擬化方案(要求cpu支持Intel-VT-x或AMD-V)
KVM內嵌于內核模塊中，模擬處理器和記憶體以支持虛擬機運行
虛擬機被實作為常規的Linux行程，由標準Linux調度程式進行調度;
虛擬機的每個虛擬CPU被實作為一個常規的Linux行程，這使得KMV能夠使用Linux內核的已有功能
但KVM本身不執行任何模擬，需要客戶空間程式(虛擬機)通過/dev/kvm (此虛擬設備需要開起硬體輔助虛擬化才能看到)介面設定一個客戶機虛擬服務器的地址 空間,
并且由Qemu模擬/O (ioctl) 進行調度資源和維護管理
Libvit: KVM的管理工具，除了可以管理KVM這類VMM,還可以管理Xen, VirtualBox, 甚至OpenStack底層
Libvirt包含3個組件:后臺daemon程式libvirtd. API庫、 命令列I具virsh

2、KVM虛擬化架構及三種模式

1、 客戶模式(guestOS):VM中的OS為GuestOS
客戶機在作業系統中運行的模式，客戶機分為內核模成和用戶模式
2、用戶模式:
為用戶提供虛擬機管理的用戶空間工具以及代表用戶執行I/O, Qemu作業在此模式下(Qemu的主要功能)
3、linux內核模式
模擬CPU、記憶體，實作客戶模式切換，處理從客戶模式的推出，KVM即運行在此模式下

3、KVM原理

1、 Guest:客戶機系統，包括CPU (vCPU) 、記憶體、驅動(Console、 網卡、I/O設備驅動等)
被KVM置于一種受限制的CPU模式下運行，
2、KVM內核模塊模擬處理器和記憶體以支持虛擬機運行
3、Qemu主要處理I/O以及為客戶提供一 個用戶空間/dev/kvm工具libvirt來進行虛擬機管理
ioctl(定義)專用于設備輸入輸出操作的系統呼叫
libvirt: KVM管理工具

以上構成一個完整的虛擬化平臺
簡單理解:
KVM驅動提供處理器、記憶體的虛擬化，以及客戶機I/O的攔截，guest的I/O被攔截后，交由Qemu處理
Qemu利用介面libkvm呼叫(ioctl）虛擬機設備介面/dev/kvm來分配資源、管理、維護虛擬機

4、KVM作業流程

用戶模式的Qemu利用介面libkvm 通過 ioctl系統呼叫進入內核模式，KVM驅動為虛擬機創建虛擬CPU和虛擬記憶體，然后執行VMLAU-NCH指令進入客戶模式，裝載Guest OS并運行，Guest OS運行程序中如果發生例外，則暫停Guest OS的運行并保存當前狀態同時退出到內核模式來處理這些例外，
內核模式處理這些例外時如果不需要V/O則處理完成后重新進入客戶模式，如果需要V/O則進入到用戶模式，則由Qemu來處理I/O，處理完成后進入內核模式，再進入客戶模式

五、KVM宿主機部署

1、實驗環境
CPU：雙核雙執行緒-CPU虛擬化開啟
記憶體：8G
硬碟：300G
網卡：單網卡
作業系統：Centos 7.6（1810）
在這里插入圖片描述

2、實驗環境
1）修改主機名

hostnamectl set-hostname kvm 
su

2）將鏡像光碟設為自動/永久掛載

vim /etc/fstab
/dev/cdrom 		/mnt		 iso9660 		defaults 0 0
mount -a
df -Th

在這里插入圖片描述

3）環境優化
設定DNS反向決議

#是否反解DNS，設定為NO可以讓客戶端連接服務器更快
vim /etc/ssh/sshd_config 
#取消DNS注釋
UseDNS no

在這里插入圖片描述

4）制作本地YUM倉庫

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repos.bak
mv * repos.bak

vim local.repo
[kvm]
name=kvm
baseurl=file:///mnt
gpgcheck=0
enabled=1

yum clean all 
yum repolist

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

5）關閉防火墻、核心防護

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

3、安裝KVM

# 安裝 GNOME 桌面環境  如果裝了圖形界面可以不需要裝
yum groupinstall -y "GNOME Desktop"
# KVM 模塊
yum -y install qemu-kvm
# 安裝KVM 除錯工具,可不安裝
yum -y install qemu-kvm-tools
# 構建虛擬機的命令列工具
yum -y install virt-install
# qemu 組件,創建磁盤、啟動虛擬機等
yum -y install qemu-img
# 網路支持工具
yum -y install bridge-utils
# 虛擬機管理工具
yum -y install libvirt
# 圖形界面管理虛擬機	
yum -y install virt-manager

cat /proc/cpuinfo | grep vmx			# 檢測CPU是否支持虛擬化

lsmod | grep kvm		#查看KVM模塊是否已安裝；Lsmod：顯示已載入的系統模塊

ln -sf /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.target			#設定開啟啟動界面的顯示模式

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

4、設定KVM網路
KVM網路的兩種模式：

  • NAT: 默認設定，資料包由 NAT 方式通過主機的介面進行傳送，可以訪問外網，但是無法從外部訪問虛擬機網路
  • 網橋：這種模式允許虛擬機像一臺獨立的主機一樣擁有網路，外部的機器可以直接訪問到虛擬機內部，但需要網卡支持(一般有線網卡都支持)
#使用Bridge網橋模式進行部署
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=no
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=aac61931-47a6-40e5-9511-68adf20e97c5
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
#IPADDR=192.168.241.8
#PREFIX=255.255.255.0
#GATEWAY=192.168.241.2
BRIDGE=br0			#洗掉/注釋原先地址，設定為網橋模式，關聯br0網卡

在這里插入圖片描述

#創建、編輯橋接網卡
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=192.168.241.8
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.241.2

systemctl restart network

在這里插入圖片描述

5、KVM部署與管理
1）創建KVM存盤和鏡像資料的目錄、上傳centos7鏡像

mkdir -p /data_kvm/iso
mkdir -p /data/_kvm/store
mount.cifs //192.168.241.1/軟體包 /mnt
cd /mnt
cp -p CentOS-7-x86_64-DVD-1806.iso /data_kvm/iso/
ll /data_kvm/iso/

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

2）使用虛擬系統管理器管理虛擬機
創建思路：
① 創建存盤池（ISO、STORE)
② 添加存盤卷
③ 創建虛擬機

virt-manager

在這里插入圖片描述

① 第一步：創建存盤池
在這里插入圖片描述

② 創建存盤卷（這里只演示了kvm_iso的創建，另一個用同樣的方法創建——————檔案系統——data）
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

③ 創建虛擬機
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

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