文章目錄

前言
一虛擬化概述
- 1.1 介紹
- 1.2 虛擬化產生的原因：
- 1.3 虛擬化技術
- - 1.3.1 實作功能：
- 1.4 虛擬化特點
- 1.5 虛擬化技術發展
- - 1.5.1 虛擬化型別
  - 1.5.2 特性:
  - - 1.5.2.1 優勢
    - 1.5.2.2 劣勢
二虛擬化前后對比
- 2.1 虛擬化前
- 2.2 虛擬化后
- 2.3 案例對比:
三虛擬化架構決議
- 3.1 應用軟體
- - 3.1.1 應用示例：
- 3.2 KVM簡介:
- - 3.2.1 廣義KVM:
- 3.3 KVM架構及原理
- 3.4 KVM原理
四 KVM虛擬化平臺部署
- 4.1 部署準備：
- - 4.1.1 安裝配置CentOS7
- 4.2 部署流程
- - 4.2.1 安裝KVM
  - 4.2.2 設定KVM網路
  - 4.2.3 KVM部署與管理
  - 4.2.4 使用虛擬系統管理器管理創建虛擬機
  - 4.2.5 創建存盤卷
  - 4.2.6 創建虛擬機
  - 4.2.7 開始安裝
總結

前言

在企業服務中，總會出現設備硬體資源利用率處于“劃水”狀態，浪費企頁澩，為解決這類情況，虛擬化技術得以孕育而生，

一虛擬化概述

1.1 介紹

虛擬化是一種資源管理技術, 是將計算機的各種物理資源, 如服務器、網路、記憶體及存盤等，予以抽象、轉換后呈現出來，打破物理設備結構間的不可切割的障礙，使用者可以比原本的架構更好的方式來應用這些資源，這些資源的虛擬部分是不受現有資源的架構方式、地域或物理設備所限制，

1.2 虛擬化產生的原因：

服務器的資源利用率沒有達到企業需求或者可接受的值或范圍，由此需要提高硬體資源利用率 

美國環境保護EPA報告中曾經統計過一組統計資料: EPA研究服務器和資料中心得能源效率時發現，實際上服務器只有5%得時間時在作業的，其他時間一直處于休眠狀態

1.3 虛擬化技術

軟體資源是沒有硬體資源性能高的（穩定和效率）（相同功能情況下）

1.3.1 實作功能：

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運行多個邏輯計算機，
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

1.4 虛擬化特點

1、在一個作業系統中(win10) 模擬多個作業系統(centos. win10、 suse) ，同時每個作業系統可以跑不同的服務(nginx+ tomcat)，從而實作一臺宿主機搭建一個集群(從整體)

2、通過軟體/應用程式的方式，來實作物理硬體的功能
ensp（華為應用工具）：二層交換機，三層路由器，防火墻等

3.提高利用率，而不是擴展，存在瓶頸（底層物理硬體）

1.5 虛擬化技術發展

雛形:

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機的分時系統命名為虛擬機

1990年， IBM推出的system390機支持邏輯磁區(將個CPU分為多份，相互獨立，也就是邏輯分割(隔離)

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:支持的虛擬化技術:全虛擬化

1.5.1 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
（將物理資源轉換虛擬化資源）

使用的方法:使用hyperisor (VMM)軟體，其原理是在底層硬體和服務器之間建立個抽象層，而基于核心的虛擬機是面向Linux系統的開源產品hypervisor(VMM)可以捕提CPU的指令，為指令訪問硬體控制器和外設充當中介，

將所有的物理資源的功能全都通過軟體形式去實作，將物理資源去進行分割或分方式去提高單個物理資源的利用率

2、半虛擬化:

需要修改作業系統，需要硬體支持，讓其性能，穩定性更趨于物理設備
虛擬引擎：開啟硬體輔助-----軟體形式的虛擬化功能

3、直通:

直接使用物理硬體資源(需要支持，還不完善)
       技術配置困難
       需要內核級別支持，芯片級別的集時，直接呼叫底層物理化資源給予虛擬機，同時還可以進行邏輯分割，

       直接呼叫底層物理硬體支持，底層架構資源，供給虛擬機
       直接接用

1.5.2 特性:

1.5.2.1 優勢

1.集中化管理(遠程管理、維護)
原4臺服務器搭建一個集群，現一個服務器即可，管理方便

2.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)
將單個物理硬體資源去模擬出多份形式，實作利用率最大

3.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)
可調整邏輯分隔數量（8G--16G--8G,根據實際情況進行對應調整）

4.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)
可以基于某個狀態進行保存，可以隨時回滾狀態，

1.5.2.2 劣勢

1.前期高額費用(初期的硬體支持）
原3臺，現1臺，性能強悍，利用率，使用率提高

2.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)

3.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)

單點故障：在沒有任何備份的情況下，主節點/服務器出現故障，影響到該節點/服務器所牽連的所有集群

4.實施配置復雜、管理復雜(管理人員運維、排障困難)

5.一定的限制性 (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)

6.安全性(虛擬化技術自身的安全隱患)
代碼的健壯性：代碼復雜，穩固程度
代碼的健壯性決定虛擬化的穩定性

一個服務，研發出來之后，一般來說，10年（生命周期）
一條，增加新的技術來擴展原有的功能
一條，被其他更輕量級、更有針對性的服務所替代.
Apache 和nginx (輕量、抗高并發、支持正則、負載均衡)
同樣的功能，在不同的場景，會有各自的優勢

二虛擬化前后對比

2.1 虛擬化前

每臺主機擁有一個作業系統
軟硬體緊密結合
在同一個主機上運行多個應用程式通常會產生沖突
系統資源利用率低(例如: 5%)
硬體成本高昂并且不夠靈活（物理資源有限）

2.2 虛擬化后

打破了作業系統和硬體的互相依賴
通過封裝到虛擬機的技術，管理作業系統和應用程式為單一的個體
強大的安全和故障隔離
虛擬機時獨立于硬體的，它們可以在任何硬體上運行

2.3 案例對比:

作業系統方面(虛擬化前) :

LAMP架構中(以一臺主機實作)
LINUX + Apache + MySQL + PHP

其中Apache與MySQL資源是共享的如果架構要求服務間的安全性隔離比較高的話，Apache的頁面和MySQL資料庫的目錄一定是不能互相碰面，如果Apache漏洞暴露出來攻擊者就可以Apache的行程訪問到MySQL的資料目錄，從而獲取MySQl中的資料，這種就是嚴重的安全隱患，而想解決這種潛在危險，可以通過實作內核級別的隔離(使用虛擬化技術)

軟硬體結合

因為硬體和作業系統不兼容或者不支持，導致有些軟、硬體功能無法正常使用(也是最難的問題)
使用虛擬化，軟硬體之間是會通過虛擬化層驅動進行隔離(調配)的，只要虛擬化層可以識別軟/硬體應用，就可以將軟硬體結合使用

在同一個主機上運行多個應用程式通常會產生沖突

Apache和Nginx定位相同(80埠)，只能使用反向代理的方式進行分離，而同時如果在同一臺機器使用這種方式，Apache和Nginx中重要的資料檔案如果同時被泄露出...而虛擬化可以隔離服務

三虛擬化架構決議

3.1 應用軟體

VMwareWorkstation:使用軟體達到虛擬多作業系統
VirtualBox: 使用軟體虛擬出多物理設備功能

3.1.1 應用示例：

以VMwareworkstation為例

workstation支持intel公司和AMD公司的虛擬化技術
硬體輔助虛擬化技術lntel-VT-x, AMD-V

Intel VT-x技術主要包含CPU、記憶體和 I/O（輸入/輸出) 三方面的虛擬化技術，同時提供優化處理(早期為彌補X86架構虛擬化的缺陷)
AMD-V是對x86處理器系統架構的一組硬體擴展和硬體輔助虛擬化技術，可以簡化純軟體的虛擬化解決方案，

改進VMM (虛擬機監視器)的設計，更充分地利用硬體資源，提高服務器和資料中心的虛擬化效率
VMM(虛擬機監視器/管理程式)
VMM是一個系統軟體，可以維護多個高效、隔離的程式環境(虛擬機) ，同時可以管理計算機系統的真食澩、為虛擬機提供介面

在這里插入圖片描述

3.2 KVM簡介:

3.2.1 廣義KVM:

KVM (Kernel- based Vritual Machine)----------基于內核的虛擬機

KVM是基于虛擬化擴展的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組件模擬/O (ioctl) 進行調度資源和維護管理

Libvirt: 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、命令列工具virsh

在這里插入圖片描述

3.3 KVM架構及原理

KVM虛擬化架構/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，客戶機分為內核模式和用戶模式，作用如下:

   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

3.4 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 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(ioct)虛擬機設備口/dev/kvm來分配資源、管理、維護虛擬機

四 KVM虛擬化平臺部署

4.1 部署準備：

4.1.1 安裝配置CentOS7

1.系統設定和環境準備

centos7系統安裝完成后，需要勾選上KVM虛擬化功能（關機狀態下），且網卡選擇NAT模式

在這里插入圖片描述
2.關閉防火墻

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# vi /etc/selinux/config
修改
 SELINUX=disabled

[root@localhost ~]# grep -v "#" /etc/selinux/config

在這里插入圖片描述

3.設定掛載

[root@localhost ~]# vi /etc/fstab 
[root@localhost ~]# mount -a    設定生效
[root@localhost ~]# df -Th            查看

添加
/dev/cdrom                /mnt                  iso9660   defaults        0 0

在這里插入圖片描述

4.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

[root@localhost ~]# vi /etc/ssh/sshd_config 

添加修改
UseDNS no

在這里插入圖片描述

5.設定本地YUM倉庫

[root@localhost ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@localhost yum.repos.d]# ls -lh
[root@localhost yum.repos.d]# mkdir backup
[root@localhost yum.repos.d]# mv C* backup
[root@localhost yum.repos.d]# ls -lh
[root@localhost yum.repos.d]# vi abc.repo  

[abc]
name=test
baseurl=file:///mnt 
     路徑  本地源 檔案夾           
gpgcheck=0    不檢查密鑰
enabled=1       立即生效

[root@localhost yum.repos.d]# yum clean all   清除快取
[root@localhost yum.repos.d]# yum makecache   建立快取

在這里插入圖片描述

完成以上設定，重啟系統

[root@localhost ~]# reboot/init 6

4.2 部署流程

4.2.1 安裝KVM

1.安裝KVM基本組件

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

在這里插入圖片描述

2.檢測CPU是否支持虛擬化

  [root@localhost ~]#  cat /proc/cpuinfo | grep vmx

在這里插入圖片描述

3.查看KVM模塊是否已安裝

[root@localhost ~]# lsmod | grep kvm

Lsmod：顯示已載入的系統模塊
在這里插入圖片描述
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
將系統的默認運行的target更改為graphical.targe 重啟系統后進入圖形化界面
[root@localhost ~]# systemctl start libvirtd    開啟服務
[root@localhost ~]# systemctl enable libvirtd   自啟動

4.2.2 設定KVM網路

宿主服務器安裝完成 KVM，首先要設定網路，在 libvirt 中運行 KVM 網路有兩種方法：

NAT 和 Bridge，默認是 NAT

1.用戶模式， 即 NAT 方式， 這種方式是默認網路設定， 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，橋接模式， 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）

1.設定修改ens33網卡

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
注釋ip地址，子網掩碼，網關，bns
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
#IPADDR=20.0.0.18
#NETMASK=255.255.255.0
#GATEWAY=20.0.0.2
#DNS=20.0.0.2
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=5868da39-034a-4151-9d92-e999978d8e60
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
BRIDGE=br0

在這里插入圖片描述

設定修改br0（橋接模式）

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
[root@localhost ~]# systemctl restart network         服務啟動
添加修改
TYPE=Bridge
OTPROTO=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=20.0.0.18
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=20.0.0.2

在這里插入圖片描述

4.2.3 KVM部署與管理

創建KVM存盤和鏡像資料的目錄、上傳centos7鏡像

[root@localhost ~]# mkdir -p /data_kvm/iso   創建鏡像檔案存盤檔案
[root@localhost ~]#  mkdir -p /data_kvm/store 創建虛擬機存盤
[root@localhost ~]#  mount.cifs //20.0.0.1/作業 /mnt   掛載上傳鏡像檔案
[root@localhost ~]# cd /mnt
[root@localhost mnt]# ls -lh
[root@localhost mnt]# cp CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso /data_kvm/iso/   上傳鏡像CentOS7
[root@localhost mnt]# ls /data_kvm/iso/  查看上傳情況
[root@localhost mnt]# cd

在這里插入圖片描述

1.在虛擬機中打開虛擬系統管理器

[root@localhost ~]# virt-manager

在這里插入圖片描述

4.2.4 使用虛擬系統管理器管理創建虛擬機

創建設定流程：

1.創建存盤池（ISO、STORE)
2.添加存盤卷
3.創建虛擬機

1.創建存盤池tree步驟

雙擊打開QEMU/KVM–>存盤–>加號(+)–>填寫名稱–>前進–>瀏覽–>其他位置–>計算機–>data_kvm–store–>打開–>完成

雙擊打開QEMI/KVM 在這里插入圖片描述

同理操作創建存盤池apple
選擇/data_kvm/iso檔案夾

在這里插入圖片描述

4.2.5 創建存盤卷

選擇tree存盤池創建
即/data_kvm/store檔案夾

在這里插入圖片描述

4.2.6 創建虛擬機

在這里插入圖片描述

選擇鏡像檔案
在apple存盤池中
即/data_kvm/iso

在這里插入圖片描述

配置記憶體和CPU大小

在這里插入圖片描述
配置虛擬機存盤卷
在tree存盤池中的
即/data_kvm/store/tree.qcow2

在這里插入圖片描述

選擇網路模式為（橋接）
在這里插入圖片描述
安裝前最后一步設定

在這里插入圖片描述

4.2.7 開始安裝

在這里插入圖片描述

總結

1.傳統運維與云平臺運維的區別：

   1.虛擬化
   2.OpenStack

2.注意:

1.虛擬化操作可以提高物理硬體的資源利用率，而不是擴展設備


2.軟體資源是沒有硬體資源性能高的（穩定和效率）（相同功能情況下）

3:呼叫與系統呼叫區別:
呼叫：是在軟體層面暴露一個介面，實作呼叫與被呼叫，
系統呼叫：是在內核層面，將功能封裝定義，通過介面暴露出來，當使用介面中的定義的命令時實作操作動作，
介面作用；使管理應用更為方便，簡單，

4.決議KVM架構原理：
虛擬機的請求有些不是直接與底層進行互動的，需要通過Qemu進行請求傳遞
Qemu：隔離一些敏感指令（虛擬機沒有權限的操作指令）,禁止越權，
KVM會進行攔截，并同時向Qemu發出提醒警告處理，

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/ruanti/248073.html

標籤：其他

上一篇：拼多多員工匿名發帖被辭退，拼多多回應

下一篇：秀出天際！騰訊T4梳理的Java核心寶典（框架+原理+筆記+導圖）

KVM虛擬化平臺部署決議

文章目錄

前言

一 虛擬化概述

1.1 介紹

1.2 虛擬化產生的原因：

1.3 虛擬化技術

1.3.1 實作功能：

1.4 虛擬化特點

1.5 虛擬化技術發展

1.5.1 虛擬化型別

1.5.2 特性:

1.5.2.1 優勢

1.5.2.2 劣勢

二 虛擬化前后對比

2.1 虛擬化前

2.2 虛擬化后

2.3 案例對比:

三 虛擬化架構決議

3.1 應用軟體

3.1.1 應用示例：

3.2 KVM簡介:

3.2.1 廣義KVM:

3.3 KVM架構及原理

3.4 KVM原理

四 KVM虛擬化平臺部署

4.1 部署準備：

4.1.1 安裝配置CentOS7

4.2 部署流程

4.2.1 安裝KVM

4.2.2 設定KVM網路

4.2.3 KVM部署與管理

4.2.4 使用虛擬系統管理器管理創建虛擬機

4.2.5 創建存盤卷

4.2.6 創建虛擬機

4.2.7 開始安裝

總結

一虛擬化概述

二虛擬化前后對比

三虛擬化架構決議