KVM虚拟化（一）

1. 云计算介绍

云计算是一种按量付费的模式！云计算的底层是通过虚拟化技术来实现的！

2. 云计算的服务类型

(1) IAAS 基础设施即服务(infrastructure as an service)  比如: 虚拟机,ecs云主机
(2) PAAS 平台即服务(platform as an service)  比如: php,java,容器
(3) SAAS 软件即服务(software as an service)  比如: 企业邮箱服务,cdn服务,rds数据库

3. 云计算的应用

# (1) 云计算在公司中的应用
小公司：10台硬件服务器，20w+ idc，5w/年 + 100M带宽 ，10W投入。 10台云主机，前期投入小，扩展灵活，风险小。

大公司：闲置服务器计算资源，虚拟机，出租（超卖）。超卖的含义：64G 服务器，正常情况下可以虚拟化成台1G，但实际上只用这些
	   用户不把这些内存吃满，所以也有可能卖320台1G，因为有内存合并的技术，如果跑的东西是相同的，内存只占一份。
	   本来可以卖64台，这样可以售卖超过64台。

# (2) 公有云、私有云、混合云的区别   
公有云: 谁都可以租
私有云: 只有公司内部使用（国企，银行）
混合云: 有自己的私有云 + 租的公有云

小总结： 小公司初期为了省钱使用公有云，大公司用云计算可以把闲置的资源往外面租。

4. 云计算的基础KVM虚拟化

4.1 虚拟化是什么

虚拟化，通过模拟计算机的硬件，来实现在同一台计算机上同时运行多个不同的操作系统的技术。

4.2 虚拟化软件的差别

linux虚拟化软件介绍

# 所有的东西(硬件)都是靠软件来模拟（什么类型的cpu都能模拟）所以会比较慢
(1) qemu:  软件纯模拟全虚拟化软件，特别慢，但是兼容性好

# 部分的东西用软件来模拟，而部分用的是物理硬件，cpu是使用物理的cpu，只能装适应cpu的操作系统，所以兼容性比较差
# 因为虚拟机直接用的是物理cpu，如果再虚拟机中执行一个关机命令，也会把物理机给关机了。如果不让物理也关机，那么需要修改虚拟机的内核，也就是需要xen进行开源。
# xen再早期不支持windows，但是对linux是开源的。需要使用专门定制的内核，所以兼容性很差。
(2) xen: 性能特别好，需要使用专门修改之后的内核，兼容性差，redhat 5.5（centos 5.5）版本以后就把xen给替换成了kvm

# kvm根据qemu和xen进行了取长补短，想在虚拟化大部分用的都是kvm。
# 做实验时宿主机要求：内存4G+  纯净的系统CentOS-7（关闭selinux，firewalld和NetworkManager)
(3) kvm: 全虚拟机，它有硬件支持cpu，内置在linux内核模块，而且不需要使用专门的内核，性能较好，兼容较好

# 图形界面性能不好
(4) virtual box: 图形界面
(5) vmware workstations: 图形界面

KVM简单介绍

(1) 基于内核的虚拟机（KVM）是一种内建于 Linux® 的开源虚拟化技术。具体而言，KVM 可帮助您将
 Linux 转变为虚拟机监控程序，使主机计算机能够运行多个隔离的虚拟环境，即虚拟客户机或虚拟机（VM）。

(2) KVM 是 Linux 的一部分。Linux 2.6.20 或更新版本包括 KVM。KVM 于 2006 年首次公布，
并在一年后合并到主流 Linux 内核版本中。由于 KVM 属于现有的 Linux 代码，
因此它能立即享受每一项新的 Linux 功能、修复和发展，无需进行额外工程。

4.3 安装kvm虚拟化管理工具

实验环境：

主机名	ip地址	内存	虚拟机
kvm01	10.0.0.11	4G(后期调整到2G)	cpu开启vt虚拟化
kvm02	10.0.0.12	2G	cpu开启vt虚拟化

环境要求：（先安装一台虚拟机）
ip地址：10.0.0.11
系统配置：centos 7.4 7.6 7.8（不要使用7.5）vmware 宿主机 kvm虚拟机 ，内存4G，cpu开启虚拟化
配置阿里云yum源：curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
安装软件包： yum install libvirt virt-install qemu-kvm -y

命令解释：
yum install libvirt virt-install qemu-kvm -y

libvirt ：虚拟机的管理软件，kvm是基于内核的虚拟机，kvm已经内嵌在centos的内核里面了 (KVM: Kernel-based Virtual Machine)，用户是不能直接操作内核，需要借助libvirt软件来进行操作，libvirt不仅能操作kvm，还能操作xen、qemu，管理虚拟机的生命周期，关机重启等。

virt-install：主要给虚拟机装操作系统的

qemu-kvm：管理虚拟机的虚拟磁盘，qemu-kvm包含qemu-img(qcow2,raw)，qemu xen kvm虚拟化磁盘技术都是相同的，虚拟磁盘格式是通用的

virt virt-install virt-clone作用：虚拟机的安装工具和克隆工具

小技巧：
（1）VMware虚拟机导出的时候，默认是ovf, ovf是好几个文件，后缀名改成ova，ova相当于把ovf文件打了一个包，导出ova比较方便
（2）wget https://xxx，这个时候突然断开了。 然后重新输入命令wget -c https://xxx ，加上-c选项可以继续下载刚才断开的连接，实现断点续传。
（3）kvm装系统的机会只有一次，因为创建虚拟机你不安装系统，强制detroy关机了，如果在启动虚拟机，这时因为虚拟磁盘没有系统，所以会报错。这时需要把这个虚拟机删掉，重新创建，安装系统。

4.4 安装一台kvm虚拟机

（1）启动libvirt

[root@localhost ~]# systemctl start libvirtd.service
[root@localhost ~]# systemctl enable libvirtd.service
[root@localhost ~]# systemctl status libvirtd.service
#会读取host文件和dns文件
May 15 20:57:07 localhost.localdomain dnsmasq[4375]: reading /etc/resolv.conf
May 15 20:57:07 localhost.localdomain dnsmasq[4375]: using nameserver 114.114.114.114#53
May 15 20:57:07 localhost.localdomain dnsmasq[4375]: read /etc/hosts - 2 addresses

（2）创建虚拟机

# 建议虚拟机内存不要低于1024M，否则安装系统特别慢！
# 创建虚拟机命令（这条命令只能执行一次，如果在执行命令，需要修改--name。为了做实验节省空间，使用小的镜像CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.iso）
[root@localhost ~]# virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name centos7 --memory 1024 --vcpus 1 --disk /opt/centos2.raw,format=raw,size=10 --cdrom /opt/CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.iso --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole
# 这个虚拟机会监听5900端口
Starting install...
Allocating 'centos2.raw'                                            |  10 GB  00:00:00     
Domain installation still in progress. You can reconnect to 
the console to complete the installation process.

# 这个虚拟机会监听5900端口
[root@localhost opt]# netstat -tlunp | grep 5900
tcp    0    0 0.0.0.0:5900    0.0.0.0:*    LISTEN    4579/qemu-kvm 

# 在创建一个虚拟机，需要修改--name和--disk
[root@localhost ~]# virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name dongkun --memory 1024 --vcpus 1 --disk /opt/dongkun.raw,format=raw,size=10 --cdrom /opt/CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.iso --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole

# 安装虚拟机的命令详解
--virt-type kvm    虚拟化的类型(qemu)
--os-type=linux    系统类型
--os-variant rhel7 系统版本
--name centos7     虚拟机的名字 （必须唯一）
--memory 1024      虚拟机的内存
--vcpus 1          虚拟cpu的核数
--disk /opt/centos2.raw,format=raw,size=10（必须唯一）
--cdrom /opt/CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso 
--network network=default   使用默认NAT的网络
--graphics vnc,listen=0.0.0.0 （windows默认有图形界面，Linux没有图形界面，通过远程，显示界面）
--noautoconsole （可有可无）

（3）开始安装虚拟机：
VNC-Viewer-6.19.325软件，借助VNC协议来进行安装虚拟机
10.0.0.11 宿主机，10.0.0.11:5900 虚拟机

reboot之后我们希望直接通过vnc看过界面，但是vnc显示断开连接，这里有个小小的bug，这里的虚拟机其实已经关机了

# --all可以看全部状态下的虚拟机
[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     centos7                        shut off

# 只能看运行和挂起的虚拟机
[root@localhost opt]# virsh list 
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------

4.5 kvm虚拟机的virsh日常管理和配置

列表list（–all）

# --all可以看全部状态下的虚拟机
[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     centos7                        shut off

# 只能看运行和挂起的虚拟机
[root@localhost opt]# virsh list 
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------

开机start

# 启动虚拟机
[root@localhost opt]# virsh start centos7
Domain centos7 started

[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 2     centos7                        running

关机shutdown(虚拟机有系统)

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 1     centos7                        running

[root@localhost ~]# virsh shutdown centos7
Domain centos7 is being shutdown

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     centos7                        shut off

拔电源关机destroy

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 2     centos7                        running

# 如果遇到关机关不掉的，强制关机
[root@localhost ~]# virsh destroy centos7
Domain centos7 destroyed

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     centos7                        shut off

重启reboot(虚拟机有系统)

[root@localhost ~]# virsh reboot centos7
Domain centos7 is being rebooted

# 一台虚拟机：磁盘文件+配置文件。如果想要备份一台虚拟机，要备份磁盘文件还要备份配置文件。 磁盘文件可以直接cp，但是配置文件不能直接cp出来，要使用导入导出的命令
# 虚拟机对应的配置文件（包含cpu、内存等一些配置）
[root@localhost opt]# ll  /etc/libvirt/qemu
total 8
-rw-------. 1 root root 4175 May 15 21:30 centos7.xml
drwx------. 3 root root   42 May 15 20:57 networks

导出配置dumpxml 例子：virsh dumpxml centos7 >centos7-off.xml

# 备份配置文件
[root@localhost opt]# virsh dumpxml centos7 > bak_vm_centos7.xml
[root@localhost opt]# ll
total 1618992
-rw-r--r--. 1 root root        5450 May 16 23:07 bak_vm_centos7.xml
-rw-------. 1 qemu qemu 10737418240 May 16 23:07 centos2.raw
-rw-r--r--. 1 qemu qemu   632291328 May 15 21:28 CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.i

删除undefine 推荐：先destroy，在undefine

# 原因： 如果不停掉虚拟机，直接执行undefine，使用virsh list --all,发现虚拟机还在运行，因为虽然说虚拟机配置文件已经删除了，但是虚拟机的进程还在，所以还显示运行中。
[root@localhost opt]# ps -ef | grep qemu
[root@localhost opt]# virsh list --all
# 把虚拟机停掉
[root@localhost opt]# virsh destroy centos7

小提示： 为了防止上述情况发生，先destroy，在undefine，并且提前把虚拟机的配置文件都备份一下

# 确认name为centos7的配置文件
[root@localhost opt]# ls /etc/libvirt/qemu
centos7.xml  networks

# 关闭虚拟机
[root@localhost opt]# virsh shutdown centos7
Domain centos7 is being shutdown

# 删除name为centos7虚拟机的配置文件，但是不删除磁盘文件
[root@localhost opt]# virsh undefine centos7
Domain centos7 has been undefined

# 配置文件已经不存在
[root@localhost opt]# ls /etc/libvirt/qemu
networks
 
# 磁盘文件还是存在
[root@localhost opt]# ll
total 1618992
-rw-r--r--. 1 root root        5450 May 16 23:07 bak_vm_centos7.xml
-rw-------. 1 root root 10737418240 May 16 23:11 centos2.raw
-rw-r--r--. 1 qemu qemu   632291328 May 15 21:28 CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.iso

# 这个时候虚拟机已经不存在了
[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------

导入配置define （进行恢复虚拟机）

# 进行恢复配置
[root@localhost opt]# virsh define bak_vm_centos7.xml
Domain centos7 defined from bak_vm_centos7.xml

# 可以看到centos7的虚拟机已经恢复
[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     centos7                        shut off

# 自动默认恢复到/etc/libvirt/qemu路径下
[root@localhost opt]# ll /etc/libvirt/qemu
total 8
-rw-------. 1 root root 4572 May 16 23:28 centos7.xml
drwx------. 3 root root   42 May 15 20:57 networks

重命名domrename （低版本不支持）

[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     centos7                        shut off

# 修改虚拟机名称
[root@localhost opt]# virsh domrename centos7 web01
Domain successfully renamed

[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     web01                          shut off

修改配置edit(自带语法检查) 虚拟关机再开,才生效

# 虚拟机关机 (如果不关机)
[root@localhost opt]# virsh shutdown  web01
Domain web01 is being shutdown

# 修改虚拟机磁盘文件
[root@localhost opt]# mv centos2.raw web01.raw

# 查看虚拟机的配置文件
[root@localhost opt]# virsh dumpxml web01 | grep raw
      <driver name='qemu' type='raw'/>
      <source file='/opt/centos2.raw'/>
[root@localhost opt]# virsh start  web01
error: Domain is already active

# 修改虚拟机的配置文件
[root@localhost opt]# virsh edit web01
Domain web01 XML configuration edited.

# 修改完成，进行查看
[root@localhost opt]# virsh dumpxml web01 | grep raw
      <driver name='qemu' type='raw'/>
      <source file='/opt/centos2.raw'/>

# 启动虚拟机
[root@localhost opt]# virsh start  web01
Domain web01 started

[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 5     web01                          running

挂起suspend

[root@localhost ~]# virsh suspend web01
Domain web01 suspended

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 5     web01                          paused

恢复resume

[root@localhost ~]# virsh resume web01
Domain web01 resumed

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 5     web01                          running

小提示： 挂起然后在恢复的时候，虚拟机的时间和真实的时间不同步，这时需要做时间同步。

查询vnc端口号vncdisplay

[root@localhost ~]# virsh vncdisplay web01
:0

小提示： 用VNC远程连接10.0.0.11:就可以连接，5900是长端口号，短端口号就是0

kvm虚拟机开机启动（开机自启的原理是：在systemctl start libvirtd启动的时候，libvirtd会把设置开机自启的虚拟机给启动起来，所以 libvirtd也必须设置开机自启）
kvm运行业务程序
开机启动autostart，前提：systemctl enable libvirtd；
取消开机启动autostart --disable

[root@localhost ~]# virsh autostart web01
Domain web01 marked as autostarted

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 5     web01                          running

[root@localhost ~]# virsh shutdown web01
Domain web01 is being shutdown

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     web01                          shut off

[root@localhost ~]# systemctl restart libvirtd
[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 1     web01                          running

# 开机自启的原理，软连接，也就是说执行autostart命令也就是在/etc/libvirt/qemu/autostart/下创建了软连接
[root@localhost ~]# ll /etc/libvirt/qemu/autostart/
total 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 27 May 21 21:00 web01.xml -> /etc/libvirt/qemu/web01.xml
[root@localhost ~]# rm -f /etc/libvirt/qemu/autostart/web01.xml 
[root@localhost ~]# virsh list --all 
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 1     web01                          running

[root@localhost ~]# virsh shutdown web01
Domain web01 is being shutdown

[root@localhost ~]# virsh list --all 
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     web01                          shut off

[root@localhost ~]# systemctl restart libvirtd
[root@localhost ~]# virsh list --all 
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     web01                          shut off

[root@localhost ~]# ln -s /etc/lib
libaudit.conf  libnl/         libuser.conf   
libibverbs.d/  libreport/     libvirt/       
[root@localhost ~]# ln -s /etc/libvirt/
libvirt-admin.conf  lxc.conf            qemu.conf           storage/
libvirt.conf        nwfilter/           qemu-lockd.conf     virtlockd.conf
libvirtd.conf       qemu/               secrets/            virtlogd.conf
[root@localhost ~]# ln -s /etc/libvirt/qemu/web01.xml /etc/libvirt/qemu/autostart/
[root@localhost ~]# ll /etc/libvirt/qemu/autostart/
total 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 27 May 21 21:16 web01.xml -> /etc/libvirt/qemu/web01.xml
[root@localhost ~]# systemctl restart libvirtd
[root@localhost ~]# virsh list --all 
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 1     web01                          running

[root@localhost ~]# virsh autostart --disable web01
Domain web01 unmarked as autostarted

[root@localhost ~]# ll /etc/libvirt/qemu/autostart/
total 0

console 控制台登录

# 要使用console控制台，需要在web01虚拟机中执行以下命令, centos7的kvm虚拟机
# 登录虚拟机可以使用VNC远程，也可以在宿主机中执行ssh root@web01进行连接
[root@web01 ~]# grubby --update-kernel=ALL --args="console=ttyS0,115200n8"
[root@web01 ~]# reboot

# 在宿主机中直接连接web01虚拟机
[root@localhost ~]# virsh console web01
Connected to domain web01
Escape character is ^]

# 如果要想从虚拟机中推出到宿主机中, 快捷键ctrl+] = ^]
# 控制台连接比VNC来连接的优点
(1) 不需要安装vnc客户端
(2) console支持复制粘贴
(3) vnc有使用限制

作业1：安装一台centos6的kvm虚拟机，实现console登录
安装一台centos6的kvm虚拟机,在安装的过程中.内核参数selinux=0

4.6 kvm虚拟机虚拟磁盘管理和快照管理

raw： 俗称裸格式，占用空间比较大，不支持快照功能，不方便传输 ,读写性能较好 总50G，用1G，传输50G
qcow2： 是qcow（copy on write）的升级版,占用空间小，支持快照，性能比raw差一点，方便传输 总50G，用1G，传输1G

#  centos2.raw这个文件的后缀什么都可以，方便给我们自己看的
virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name centos7 --memory 1024 --vcpus 1 --disk **/opt/centos2.raw,format=raw,size=10** --cdrom /opt/CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole

virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name centos7 --memory 1024 --vcpus 1 --disk **/opt/web02.qcow2,format=qcow2,size=10** --cdrom /data/CentOS-7.2-x86_64-DVD-1511.iso --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole

4.6.1 磁盘工具的常用命令

qemu-img info，create，resize，convert

查看虚拟磁盘信息
qemu-img info test.qcow2

创建一块qcow2格式的虚拟硬盘：
qemu-img create -f qcow2 test.qcow2 2G

调整磁盘磁盘容量
qemu-img resize test.qcow2 +20G

raw转qcow2：qemu-img convert -f raw -O qcow2 oldboy.raw oldboy.qcow2
-c 压缩

[root@localhost ~]# qemu-img info /opt/web01.raw 
image: /opt/web01.raw
file format: raw
virtual size: 10G (10737418240 bytes)
disk size: 978M
[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 2     web01                          running


[root@localhost ~]# virsh shutdown web01
Domain web01 is being shutdown

[root@localhost ~]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     web01                          shut off

[root@localhost ~]# qemu-img convert -f raw -O qcow2 /opt/web01.raw /opt/web01.qcow2
[root@localhost ~]# cd /opt
[root@localhost opt]# ls
bak_vm_centos7.xml  CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.iso  web01.qcow2  web01.raw
[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 -     web01                          shut off

[root@localhost opt]# virsh edit web01
Domain web01 XML configuration edited.
<driver name='qemu' type='qcow2'/>
<source file='/opt/web01.qcow2'/>


[root@localhost opt]# virsh start web01
Domain web01 started

[root@localhost opt]# virsh list --all
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------
 3     web01                          running

[root@localhost opt]# qemu-img info /opt/web01.qcow2 
image: /opt/web01.qcow2
file format: qcow2
virtual size: 10G (10737418240 bytes)
disk size: 978M
cluster_size: 65536
Format specific information:
    compat: 1.1
    lazy refcounts: false
    
[root@localhost opt]# ll -h
total 2.5G
-rw-r--r--. 1 root root 5.4K May 16 23:07 bak_vm_centos7.xml
-rw-r--r--. 1 qemu qemu 603M May 15 21:28 CentOS-7.2-x86_64-Minimal-1511.iso
-rw-r--r--. 1 qemu qemu 978M May 22 00:11 web01.qcow2
-rw-------. 1 root root  10G May 21 23:56 web01.raw

# 重启，可以在转换格式之前先关关闭虚拟机
virsh destroy web01
virsh start web01	

4.6.2 快照管理

# (1) 创建快照 
virsh snapshot-create-as web01 --name install_ok
# (2) 查看快照 
virsh snapshot-list  web01

# (3) 还原快照 
virsh snapshot-revert  web01 --snapshotname  install_ok
# (4) 删除快照 
virsh snapshot-delete  web01 --snapshotname install_ok

# raw不支持做快照，qcow2支持快照，并且快照就保存在qcow2的磁盘文件中(删除快照空间并不会减少，因为qcow2这种格式空间之增不减，如果下次在创建一个快照就会使用这里面的空间)
[root@localhost opt]# qemu-img info web01.qcow2 
image: web01.qcow2
file format: qcow2
virtual size: 10G (10737418240 bytes)
disk size: 3.2G
cluster_size: 65536
Snapshot list:
ID        TAG                 VM SIZE                DATE       VM CLOCK
1         install_ok             205M 2023-05-22 00:37:40   00:27:44.116
Format specific information:
    compat: 1.1
    lazy refcounts: false