一、虛擬化概述

1.虛擬化的特性

1.1 優點：

• 集中化管理，可以遠程管理，維護
• 提高硬體利用率，虛擬化解決了物力資源利用率低，削峰填谷
• 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
• 高可靠性，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

1.2 缺點：

• 前期高額費用
• 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、管理復雜
• 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

2.kvm簡介

• Kernel-based Virtual Machine的簡稱，是一個開源的系統虛擬化模塊，是RHEL 5.4推出的最新虛擬化技術，目前紅帽只支持在64位的RHEL l5.4以上運行KVM，同時硬體需要支持VT技術，必須在64位bit環境中使用KVM，
• KVM的虛擬化需要硬體支持（如Intel VT技識訓者AMD V技術)，是基于硬體的完全虛擬化，而Xen早期則是基于軟體模擬的Para-Virtualization，新版本則是基于硬體支持的完全虛擬化，命令查看是否支持VT，cat /proc/cpuinfo | grep ‘vmx’
• KVM的前身是QEMU，08年被紅帽收購并獲得一項技術hypervisor，不過RedHat的KVM被認為是將成為未來Linux hypervisor的主流，

3.kvm作用

• 提高物理服務器的資源利用率
• 可以批量部署
• 實作實時快照技術
• 支持克隆技術
• 可以實作虛擬機的離線遷移和動態遷移
• 可以將資源動態調整

4.kvm虛擬化架構的三種模式

• 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，客戶機分為內核模式和用戶模式
• 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
  l- inux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

5.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I/o則處理完成后重新進入客戶模式，如果需要I/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

6.虛擬化型別

• 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系統的開源產品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，
• 半虛擬化：
  需要修改作業系統(以軟體形式模擬物理硬體功能+物理硬體資源的加強型支持)
• 直通：直接使用物理硬體資源(需要支持，還不完善)

二、實驗

實驗環境
centos7.6  8G 6核 300G 

1.查看cpu是否支持虛擬化

2.創建本地yum源

[root@localhost ~]# vim /etc/fstab  //永久掛載光碟
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0
[root@localhost ~]# mount -a     //使組態檔生效
mount: /dev/sr0 寫保護，將以只讀方式掛載
[root@localhost ~]# df -h        //查看是否掛載成功
檔案系統        容量  已用  可用 已用% 掛載點
/dev/sda3       293G  5.2G  288G    2% /
devtmpfs        3.8G     0  3.8G    0% /dev
tmpfs           3.9G     0  3.9G    0% /dev/shm
tmpfs           3.9G   13M  3.8G    1% /run
tmpfs           3.9G     0  3.9G    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1      1014M  174M  841M   18% /boot
tmpfs           781M  4.0K  781M    1% /run/user/42
tmpfs           781M   20K  781M    1% /run/user/0
/dev/sr0        4.3G  4.3G     0  100% /mnt
[root@localhost ~]# vim /etc/ssh/sshd_config  //將dns反向決議關掉，讓客戶端連接服務器更快
UseDNS no    //取消DNS注釋，改為NO
[root@localhost ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@localhost yum.repos.d]# mkdir bak
[root@localhost yum.repos.d]# mv CentOS-* bak
[root@localhost yum.repos.d]# ls
bak  epel.repo
[root@localhost yum.repos.d]# vim epel.repo  //創建本地yum源
[local]
name=kvm
baseurl=file:///mnt
gpgcheck=0
enabled=1

[root@localhost yum.repos.d]# mv epel.repo local.repo
[root@localhost yum.repos.d]# yum clean all && yum repolist  //清除快取并加載新的yum源
已加載插件：fastestmirror, langpacks
正在清理軟體源： local
Cleaning up list of fastest mirrors
Other repos take up 1.2 G of disk space (use --verbose for details)
已加載插件：fastestmirror, langpacks
Determining fastest mirrors
local                                                                                                            | 3.6 kB  00:00:00     
(1/2): local/group_gz                                                                                            | 166 kB  00:00:00     
(2/2): local/primary_db                                                                                          | 3.1 MB  00:00:00     
源標識                                                             源名稱                                                          狀態
local                                                              kvm                                                             4,021
repolist: 4,021
[root@localhost yum.repos.d]# 

3.下載kvm所需組件

[root@localhost yum.repos.d]# yum -y install qemu-kvm-tools.x86_64 qemu-kvm virt-install qemu-img bridge-utils libvirt virt-manager
已加載插件：fastestmirror, langpacks
Loading mirror speeds from cached hostfile
軟體包 10:qemu-kvm-tools-1.5.3-160.el7.x86_64 已安裝并且是最新版本    //安裝KVM除錯工具，可不安裝
軟體包 10:qemu-kvm-1.5.3-160.el7.x86_64 已安裝并且是最新版本  //安裝KVM模塊
軟體包 virt-install-1.5.0-1.el7.noarch 已安裝并且是最新版本   //構建虛擬機的命令列工具
軟體包 10:qemu-img-1.5.3-160.el7.x86_64 已安裝并且是最新版本  //qemu組件，創建磁盤、啟動虛擬機等
軟體包 bridge-utils-1.5-9.el7.x86_64 已安裝并且是最新版本       //網路支持工具
軟體包 libvirt-4.5.0-10.el7.x86_64 已安裝并且是最新版本   //虛擬機管理工具
軟體包 virt-manager-1.5.0-1.el7.noarch 已安裝并且是最新版本   //圖形界面管理虛擬機


[root@localhost yum.repos.d]# lsmod | grep kvm   //查看kvm模塊是否安裝
kvm_amd              2177212  0 
kvm                   586948  1 kvm_amd
irqbypass              13503  1 kvm
[root@localhost yum.repos.d]# 

4.設定開啟啟動界面的顯示模式

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

5.設定KVM網路

KVM網路的兩種模式：
①NAT：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
②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)

5.1 使用bridge網橋模式部署

[root@localhost network-scripts]# cat ifcfg-ens33 
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
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=56ae07f6-d0ca-40c4-9450-452d3dfae832
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
#IPADDR=192.168.30.7
#NETMASK=255.255.255.0
#GATEWAY=192.168.30.2
#DNS1=114.114.114.114
BRIDGE=br0
[root@localhost network-scripts]# cat 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=192.168.30.7
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.30.2

5.2 重啟網卡，查看

[root@localhost network-scripts]# systemctl restart network
[root@localhost network-scripts]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master br0 state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:59:84:37 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 fe80::20c:29ff:fe59:8437/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:1f:75:63 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master virbr0 state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:1f:75:63 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
5: br0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:59:84:37 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.30.7/24 brd 192.168.30.255 scope global br0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe59:8437/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

6.KVM的部署與管理

6.1 創建kvm管理目錄

[root@localhost ~]# mkdir -p /data_kvm/iso   //創建KVM存盤鏡像的目錄
[root@localhost ~]# mkdir -p /data_kvm/store   //創建存盤池的目錄

6.2 上傳鏡像到鏡像池里

[root@localhost ~]# cd /data_kvm/iso/
[root@localhost iso]# ls
CentOS-7-x86_64-DVD-1810-7.6.iso
[root@localhost iso]# ll
總用量 4481024
-rw-r--r-- 1 root root 4588568576 8月  18 22:13 CentOS-7-x86_64-DVD-1810-7.6.iso
[root@localhost iso]# 

6.3 創建存盤池

創建存盤卷

6.4 創建鏡像池

6.5 創建虛擬機

選擇最小化安裝即可

ping不通，因為kvm沒有開啟路由轉發功能

root@localhost ~]# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  //臨時開啟路由轉發功能

正常訪問

小結

虛擬化型別
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
半虛擬化：需要修改作業系統(以軟體形式模擬物理硬體功能+物理硬體資源的加強型支持)
直通：直接使用物理硬體資源(需要支持，還不完善)