云计算大数据：KVM虚拟化技术实战（一）
1、虚拟化是什么
虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案，通过模拟不同的元件做到资源的隔离和资源的充分利用。例如CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
2、虚拟化发展的阶段
到目前为止，虚拟化经历了五个比较明显的阶段，分别是全模拟、分层模拟、半虚拟化、全虚拟化、容器虚拟化。全模拟是指CPU、网卡、芯片、磁盘都是通过软件模拟的，特点是慢;分层模拟采用的是捕获和翻译技术，对全虚拟化进行组合或虚拟化的不同层次;半虚拟化通过改造虚拟机器，让虚拟机明白自己就是一个虚拟机从而执行一些指令;全虚拟化是指2005英特尔支持硬件层面(主要是CPU)的虚拟化之后的时间段，容器虚拟化是现在比较火的虚拟化技术，以docker为代表，主要是进程间的隔离，资源消耗低且具备资源隔离的特性。
3、主流虚拟化软件
目前主流的虚拟化技术主要有： KVM 、 Xen 、 VMware(VirtualBox)、Hyper-v。
Xen 和KVM ，是开源免费的虚拟化软件。
VMware是付费的虚拟化软件。
Hyper-v是微软windows 2008 R2附带的虚拟化组件，需要花钱买授权。
虚拟Linux用哪些软件?
如果是虚拟Linux，建议首先使用Xen ，支持Linux的半虚拟化，可以直接使用主系统的CPU和磁盘及网络资源，达到较少的虚拟化调度操作，可以达到非常高的性能，但Xen 操作复杂，维护成本较高。其次我们推荐KVM 来虚拟Linux，Linux本身支持KVM 的virtio技术，可以达到少量的虚拟化调度操作，得到较高的系统性能。
虚拟windows用那些软件?
在有授权的情况下，虚拟windows，建议使用hyper-v。
没有授权的情况下，实验环境使用VMware，企业生产环境建议使用KVM，可以从redhat那里免费拿到针对windows优化过的磁盘和网络的驱动程序，可以达到较高的性能(几乎与hyper-v性能持平)
不打算买厂商支持，其中vmware和hyper-v，是不建议使用的，主要是授权问题。
4、KVM虚拟化
KVM是指基于Linux内核的虚拟机(Kernel-base Virtual Machine)，2010年4月发布的RHEL6.0，将KVM增加到Linux内核是Linux发展的一个重要里程碑，这也是第一个整合到Linux主线内核的虚拟化技术。
一个普通的Linux进程有两种运行模式：内核模式和用户模式( 用户模式是指进程在用户代码中运行。内核模式是指进程进入内核代码，执行内核的代码)，KVM增加了第三种模式：客户模式(有自己的内核和用户模式)。这里的客户模式，就相当于你在VMware中安装了自己的某个windows操作系统一样。在KVM模型中，每一个虚拟机都是一个由Linux调度程序管理的标准进程，你可以在用户空间启动客户机操作系统。
简单的类比关系就是，KVM相当于是windows版本的VMware，我们可以在KVM中创建很多其他版本的操作系统实例，只不过KVM在创建实例的时候，需要一些辅助的工具，比如QEMU-KVM和Virt-manager。
5、KVM 的管理工具
KVM仅仅是Linux内核的一个模块
在 Linux 系统中，首先我们可以用modprobe(modprobe是linux的一个命令，可载入指定的个别模块，或是载入一组相依的模块)系统工具去加载 KVM 模块，如果用 RPM 安装 KVM 软件包，系统会在启动时自动加载模块。加载了模块后，才能进一步通过其他工具创建虚拟机。
但KVM仅仅是Linux内核的一个模块，仅有 KVM 模块是远远不够的，因为用户无法直接控制内核模块去做事情，还必须有一个用户空间的工具。
用户工具QEMU-KVM
QEMU是一套模拟CPU的开源软件。KVM作为内核的一个模块，可以通过QEMU提供的模拟方式，来使用处理器。这样，KVM就提供了一个模拟的(虚拟的)硬件层，虚拟机就运行在这个模拟的硬件层之上。
上图，是KVM虚拟机的整体架构。KVM内核模块在运行时按需加载进入内核空间运行。KVM本身不执行任何硬件设备模拟，需要用户空间程序QEMU通过/dev/kvm接口设置一个虚拟客户机的地址空间，向它提供模拟的I/O等硬件设备。
Libvirt/Virsh/Virt-manager：
尽管 QEMU-KVM 工具可以创建和管理 KVM 虚拟机，RedHat为 KVM 开发了更通用的辅助工具libvirt。Libvirt是一套提供了多种语言接口的 API，为各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，不仅支持 KVM，而且支持Xen等其他虚拟机。
使用libvirt，你只需要通过libvirt提供的函数连接到 KVM 或Xen宿主机，便可以用同样的命令控制不同的虚拟机了。
Libvirt不仅提供了API，还自带一套基于文本的管理虚拟机的命令virsh，你可以通过使用virsh命令来使用libvirt的全部功能。
同时还能使用图形界面进行管理操作，其工具是Virt-manager。他是一套用 python 编写的虚拟机管理图形界面，用户可以通过它直观地操作不同的虚拟机。Virt-manager 就是利用libvirt的 API 实现的。
6、KVM安装说明
KVM的安装步骤大致如下：
1、准备一台物理机，并安装CentOS 6.x以上的Linux的发行版
这台可以运行最新linux内核的Intel处理器(含VT虚拟化技术)或AMD处理器(含SVM安全虚拟机技术的AMD处理器，也叫AMD-V)
2、安装KVM对应的软件包
3、在KVM中创建虚拟机
通过QEMU-IMG命令创建一个硬盘，第一次接触请选择raw格式
通过virt-install命令安装并启动虚拟机
指定虚拟机的内存、CPU、网络信息
指定虚拟机的网络模式，生产环境使用桥接模式
指定VNC的端口及密码信息
4、下载VNC软件server--client
5、配置VNC软件信息
主要是解决VNC闪退的问题
6、通过VNC连接新创建的虚拟机
根据端口号进行配置
7、在虚拟机中安装系统
8、配置虚拟机的IP地址
7、KVM部署实践
7.1、安装Cent OS 6.X系统
[root@localhost ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS release 6.5 (Final)
7.2、检查系统是否支持虚拟化
cat /proc/cpuinfo |grep 'vmx'
cat /proc/cpuinfo |grep 'svm'
依次执行以上两条命令，看看是否有返回值。返回值参考如下：
如果输出的结果包含VMX，它是Intel处理器虚拟机技术标志;
如果包含SVM，它是AMD处理器虚拟机技术的标志，
如果你什么都没有得到，那应你的系统并没有支持虚拟化的处理，不能使用KVM，
另处linux发行版本必须在64bit环境中才能使用KVM。
7.3、更新Linux操作系统软件
yum update
yum upgrade
这两个命令会下载大量的安装包，根据网速不同，需要等待的时长不一。
如果对网速有要求，建议换成国内的yum源地址。
网易Yum源配置
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首先备份/etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
mv /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.backup
下载对应版本repo文件, 放入/etc/yum.repos.d/(操作前请做好相应备份)
CentOS7 wget http://mirrors.163.com/.help/CentOS7-Base-163.repo
CentOS6 wget http://mirrors.163.com/.help/CentOS6-Base-163.repo
CentOS5 wget http://mirrors.163.com/.help/CentOS5-Base-163.repo
运行以下命令生成缓存
yum clean all
yum makecache
7.4、关闭防火墙
(1) 重启后永久性生效：
开启：chkconfig iptables on
关闭：chkconfig iptables off
(2) 即时生效，重启后失效：
开启：service iptables start
关闭：service iptables stop
内部环境建议永久关闭，永久关闭之后，需要重启
7.5、关闭selinux
(1) 重启后永久性生效：
vi /etc/sysconfig/selinux
SELINUX=disabled
编辑/etc/sysconfig/selinux文件，将文件中的SELINUX配置项改成disabled。
(2) 即时生效，重启后失效：
setenforce 0
SELINUX作为军用级别的防火墙，一般在生产环境中都会关闭掉，不关掉会有很多异常。
建议永久关闭，永久关闭之后，需要重启
7.6、安装KVM相关软件包
yum -y install kvm python-virtinst libvirt bridge-utils virt-manager qemu-kvm-tools virt-viewer virt-v2v
7.7、确认libvirtd是否正常启动
[root@node-3 ~]# /etc/init.d/libvirtd status
libvirtd (pid 3793) is running...
如果没有启动，可以尝试手动启动
/etc/init.d/libvirtd restart
回顾：
RedHat为 KVM 开发了更通用的辅助工具libvirt。Libvirt是一套提供了多种语言接口的 API，为各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，不仅支持 KVM，而且支持Xen等其他虚拟机。详见章节5。
7.8、检查KVM是否加载成功
显示结果如下表示kvm模块已经加载，如果没有输出信息，则表示没有加载成功
[root@node-3 ~]# lsmod | grep kvm
kvm_intel 55464 30
kvm 345070 1 kvm_intel
7.9、检查KVM是否成功安装
[root@node-3 ~]# virsh list --all
Id Name State
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请看下篇