部署KVM虚拟化平台

简介

    KVM是Kernel  Virtual  Machine的简写，目前Red  Hat只支持在64位的RHEL5.4及以上的系统运行KVM，同时硬件需要支持VT技术。KVM的前身是QEMU，2008年被Red  Hat公司收购并获得一项hypervisor技术，不过Red  Hat的KVM被认为是将成为未来Linux  hypervisor的主流，准确来说，KVM仅仅是Linux内核的一个模块。管理和创建完整的KVM虚拟机，需要更多的辅助工具。

案例：搭建KVM虚拟化平台

一、案例分析

1、案例概述

    公司部分Linux服务器利用率不高，为充分利用这些Linux服务器，可以部署KVM，在物理机上运行多个业务系统。例如，在运行Nginx的服务器上部署KVM，然后在虚拟机上运行Tomcat

2、案例前置知识点

    KVM自Linux  2.6.20版本后就直接整合到Linux内核，它依托CPU和虚拟化指令集（如Inter-VT、AMD-V）实现高性能的虚拟化支持。由于与Linux内核高度整合，因此在性能、安全性、兼容性、稳定性上都有很好的表现

    图上简单描述了KVM虚拟化架构，在KVM环境中运行的每个虚拟化操作系统都将表现为单个独立的系统进程。因此它可以很方便地与Linux系统中的安全模块进行整合（SElinux），可以灵活地实现资源的管理及分配

3、案例环境

    采用Centos  6.6  x86_64，开启CPU虚拟化支持

二、案例实施

1、安装方式

（1）最简单的安装方法就是在安装系统的时候，选择桌面安装，然后选择虚拟化选项

                                                                                                                                                    安装桌面

                                                                                                                                                 安装虚拟化平台 

（2）在已有系统基础上，安装KVM所需软件

    yum  -y  groupinstall  "Desktop"                   //安装GNOME桌面环境

    yum  -y  install  qemu-kvm.x86_64                  //KVM模块

    yum  -y  install  qemu-kvm-tools.x86_64            //KVM调试工具，可不安装

    yum  -y  install  python-virtinst.noarch           //python组件，记录创建VM时的xml文件

    yum  -y  install  qemu-img.x86_64                  //qemu组件，创建磁盘、启动虚拟机等

    yum  -y  install  bridge-utils.x86_64              //网络支持工具

    yum  -y  install  libvirt                          //虚拟机管理工具

    yum  -y  install  virt-manager                     //图形界面管理虚拟机

    yum  -y  install  libguestfs*                      //virt-cat等命令的支持软件包

（3）验证。重启系统后，查看CPU是否支持虚拟化，对于Inter服务器可以 通过一下命令查看，只要有输出就说明CPU支持虚拟化；AMD服务器可用cat  /proc/cpuinfo  |  grep  smv命令查看

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

flags: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc up arch_perfmon pebs bts xtopology tsc_reliable nonstop_tsc aperfmperf unfair_spinlock pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm ida arat epb xsaveopt pln pts dts tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid

    检查KVM模块是否安装：

[root@localhost ~]# lsmod  |  grep  kvm

kvm_intel              55496  0 

kvm                   337772  1 kvm_intel

2、设置KVM网络

    宿主服务器安装完成KVM，首先要设定网络，在libvirt中运行KVM网络有两种方法：NAT和Bridge，默认是NAT

    关于两种模式的说明：

（1）用户模式，即NAT方式，这种方式是默认网络，数据包由NAT方式通过主机的接口进行传送，可以访问外网，但是无法从外部访问虚拟机网络

（2）桥接模式，这种模式允许虚拟机像一台独立的主机一样拥有网络，外部的机器可以直接访问到虚拟机内部，但需要网卡支持，一般有线网卡都支持

    这里以Bridge（桥接）为例

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 

DEVICE=eth0

HWADDR=00:0C:29:4C:0C:24

TYPE=Ethernet

ONBOOT=yes

NM_CONTROLLED=no

BOOTPROTO=none

BRIDGE="br0"

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0

DEVICE=br0

TYPE=Bridge

ONBOOT=yes

NM_CONTROLLED=no

BOOTPROTO=dhcp

    重启network服务

[root@localhost ~]# service network restart

正在关闭接口 br0：                                    [确定]

正在关闭接口 eth0：                                   [确定]

关闭环回接口：                                        [确定]

弹出环回接口：                                        [确定]

弹出界面 eth0：                                       [确定]

弹出界面 br0： 

正在决定 br0 的 IP 信息...完成。                      [确定]

    确认IP地址信息                                                           

[root@localhost ~]# ifconfig 

br0       Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0C:29:4C:0C:24  

          inet addr:192.168.0.106  Bcast:192.168.0.255  Mask:255.255.255.0

          inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe4c:c24/64 Scope:Link

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:70 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:25 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:0 

          RX bytes:69660 (68.0 KiB)  TX bytes:3066 (2.9 KiB)

eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0C:29:4C:0C:24  

          inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe4c:c24/64 Scope:Link

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:28413 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:20243 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:1000 

          RX bytes:37239885 (35.5 MiB)  TX bytes:1683986 (1.6 MiB)

lo        Link encap:Local Loopback  

          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0

          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host

          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1

          RX packets:140 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:140 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:0 

          RX bytes:12096 (11.8 KiB)  TX bytes:12096 (11.8 KiB)

virbr0    Link encap:Ethernet  HWaddr 52:54:00:0B:01:73  

          inet addr:192.168.122.1  Bcast:192.168.122.255  Mask:255.255.255.0

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:0 

          RX bytes:0 (0.0 b)  TX bytes:0 (0.0 b)

    出现以上信息，说明网卡桥接成功了

3、KVM管理

[root@localhost ~]# virt-manager

    virt-manager是基于libvirt的图像化虚拟机管理软件。请注意，不同的发行版上virt-manager的版本可能不同，图形界面和操作方法可能不同。本文使用了Centos  6企业版。创建KVM虚拟机最简单的方法是通过virt-manager接口。从控制台窗口启动这个工具，以root身份输入virt-manager命令

                                                                                                                                                  虚拟机管理界面

    虚拟机管理步骤如下

（1）创建存储池，双击localhost（QEMU），选择“存储选项卡”，然后单击“+”按钮新建存储池。单击“前进”按钮，根据提示输入或浏览以设置存储目录，如/data_kvm/store，最后单击“完成”按钮即可

                                                                                                                                                  创建存储池

（2）以同样的操作创建一个镜像存储池，命名为linux_iso，目录为/data_kvm/iso即可。在安装操作系统时，我们把镜像上传到服务器目录/data_kvm/iso

                                                                                                                                                   创建镜像存储池

 

（3）创建存储卷，单击刚创建好的“linux”，单击对话框右下角的“新建卷”按钮建立一个存储卷，并设置最大容量与分配容量

                                                                                                                                                    创建存储卷

（4）单击“完成”按钮后，回到虚拟系统管理器。右击“localhost（QEMU）”，然后选择“新建”选项，在弹出的对话框中将虚拟机名称命令为“Centos-6.6”，然后单击“前进”按钮

                                                                                                                                                  新建虚拟机（1）

    单击“浏览”按钮选择镜像文件，再选择操作系统类型及版本

                                                                                                                                               新建虚拟机（2）

    单击“前进”按钮，在对话框中适当分配内存和CPU资源，如1核CPU、512MB内存

                                                                                                                                                  新建虚拟机（3）

  

    单击“前进”按钮，在对话框中勾选“立即分配整个磁盘”复选框，点选“管理的或者其他现有存储”单选按钮，单击“浏览”按钮选择文件，然后单击“前进”按钮

                                                                                                                                                 新建虚拟机（4）

    在所示的对话框中勾选“在安装前自定义配置”复选框，单击“完成”按钮，弹出对话框

                                                                                                                                                      新建虚拟机（5）

                                                                                                                                                    新建虚拟机（6）

    在“Overview”视图中，定位到“机器设置”，把机器设置-时钟偏移-改为“localtime”，单击“应用”按钮即可。定位到“Boot  Options”，勾选“主机引导时启动虚拟机”复选框，这样在物理宿主机启动后，这个VM也会启动，最后单击“应用”按钮。如果要远程管理，需要在“显示VNC”中，将Keymap设置为“Copy  Local  Keymap”

                                                                                                                                                    新建虚拟机（7）

    最后单击“Begin  Installation”按钮即可，整个虚拟机配置过程完成。下面就是安装操作系统的工作，和平时安装Linux系统一样

                                                                                                                                                Centos安装界面

案例：使用KVM命令集管理虚拟机

一、案例分析

    案例环境使用一台物理机器，一台服务器安装Centos  6.6的64位系统（即Stranded）, Centos-6.6是在宿主机Stranded中安装的虚拟机

主机	操作系统	IP地址	主要软件
Stranded	Centos-6.6  x86_64	192.168.1.100	Xshell
Centos-6.6	Centos-6.6  x86_64	192.168.1.103	Xmanager

二、案例实施

1、安装Linux虚拟机

    安装过程同上一案例，使用Xshell远程控制Stranded主机

2、KVM基本功能管理

（1）查看命令帮助

[root@localhost ~]# virsh  -h

......      //省略输出内容

（2）查看KVM的配置文件存放目录（Centos-6.6.xml是虚拟机系统实例的配置文件）

[root@localhost ~]# ls  /etc/libvirt/qemu

autostart   Centos-6.6.xml   networks

（3）查看虚拟机状态

[root@localhost ~]# virsh  list  --all

 Id    名称                         状态

----------------------------------------------------

 2     Centos-6.6                  running

（4）虚拟机关机与开机

    首先要确认acpid服务安装并运行

[root@localhost ~]# virsh  shutdown  Centos-6.6

[root@localhost ~]# virsh  start  Centos-6.6

（5）强制实例系统关闭电源

[root@localhost ~]# virsh  destroy  Centos-6.6

（6）通过配置文件启动虚拟机系统实例

[root@localhost ~]# virsh  create  /etc/libvirt/qemu/Centos-6.6.xml

[root@localhost ~]# virsh  list  --all

 Id    名称                         状态

----------------------------------------------------

 3     Centos-6.6                   running

（7）挂起虚拟机

[root@localhost ~]# virsh  suspend  Centos-6.6

    查看虚拟机状态

[root@localhost ~]# virsh  list  --all

 Id    名称                         状态

----------------------------------------------------

 3     Centos-6.6                   暂停

（8）恢复虚拟机

[root@localhost ~]# virsh  resume  Centos-6.6

[root@localhost ~]# virsh  list  --all

 Id    名称                         状态

----------------------------------------------------

 3     Centos-6.6                  running

（9）配置虚拟机实例伴随宿主机自动启动

[root@localhost ~]# virsh  autostart  Centos-6.6

    上述命令将创建/etc/libvirt/qemu/autostart/目录，目录内容为开机自动启动的系统

（10）导出虚拟机配置

[root@localhost ~]# virsh  dumpxml  Centos-6.6 >/etc/libvirt/qemu/Centos-02-6.6.xml 

（11）虚拟机的删除与添加

    删除虚拟机

[root@localhost ~]# virsh  shutdown Centos-6.6

[root@localhost ~]# virsh  undefine Centos-6.6

    查看删除结果，Centos-6.6的配置文件被删除，但磁盘文件不会被删除

[root@localhost ~]# ls  /etc/libvirt/qemu

autostart  Centos-02-6.6.xml  networks

    通过virsh  list  -all查看不到Centos-6.6的信息，说明此虚拟机被删除

[root@localhost ~]# virsh  list --all

 Id    名称                   状态

----------------------------------------------------

    通过备份的配置文件重新定义虚拟机

[root@localhost ~]# cd  /etc/libvirt/qemu

[root@localhost qemu]# mv  Centos-02-6.6.xml  Centos-6.6.xml 

    重新定义虚拟机

[root@localhost qemu]# virsh  define Centos-6.6.xml 

    查看虚拟机信息

[root@localhost qemu]# virsh   list  --all

 Id    名称                         状态

----------------------------------------------------

 -     Centos-6.6                   关闭

（12）修改虚拟机配置信息（用来修改系统内存大小、磁盘文件等信息）

    直接通过vim命令修改

[root@localhost ~]# vim  /etc/libvirt/qemu/Centos-6.6.xml 

    通过virsh命令修改

[root@localhost ~]# virsh  edit  Centos-6.6

3、KVM文件管理

    通过文件管理可以直接查看、修改、复制虚拟机的内部文件。例如，当系统因为配置问题无法启动时，可以直接修改虚拟机的文件。虚拟机磁盘文件有raw与qcow2格式，KVM虚拟机默认使用raw格式，raw格式性能最好，速度最快，其缺点是不支持一些新的功能，如镜像、Zlib磁盘压缩、AES加密等，针对两种格式的文件有不同的工具可供选择。这里介绍本地YUM安装libguestfs-tools后产生的命令行工具（这个工具可以直接读取qcow2格式的磁盘文件，因此需要将raw格式的磁盘文件转换成qcow2的格式）

（1）转换raw格式磁盘至qcow2格式

    查看当前磁盘格式

[root@localhost ~]# qemu-img  info  /data_kvm/store/linux_kvm.img 

image: /data_kvm/store/linux_kvm.img

file format: raw

virtual size: 10G (10737418240 bytes)

disk size: 10G

    关闭虚拟机

[root@localhost ~]# virsh  shutdown  Centos-6.6

    转换磁盘文件格式

[root@localhost ~]# qemu-img  convert  -f  raw  -O  qcow2  /data_kvm/store/linux_kvm.img  /data_kvm/store/linux_kvm.qcow2

（2）修改Centos-6.6的xml配置文件

[root@localhost ~]# virsh  edit  Centos-6.6

......            //省略部分内容

    <disk type='file' device='disk'>

      <driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>

      <source file='/data_kvm/store/linux_kvm.qcow2'/>

      <target dev='vda' bus='virtio'/>

      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x0'/>

    </disk>

......            //省略部分内容

（3）virt-cat命令，类似于cat命令

[root@localhost ~]# virt-cat  -a  /data_kvm/store/linux_kvm.qcow2  /etc/sysconfig/network

NETWORINT=yes

HOSTNAME=localhost.localdomain

（4）virt-edit命令，用于编辑文件，用法与vim基本一致

[root@localhost ~]# virt-edit  -a  /data_kvm/store/linux_kvm.qcow2  /etc/resolv.conf

nameserver  8.8.8.8

（5）virt-df命令用于查看虚拟机磁盘信息

[root@localhost  ~]# virt-df  -h  Centos-6.6

Filesystem                                    Size        Used      Available     Use%

Centos-6.6:/dev/sda1                          476M        32M         419M         7%

Centos-6.6:/dev/sdb1                          4.3G        4.3G          0          100%

Centos-6.6:/dev/VolGroup/lv_root              8.3G        620M         7.2G         8%

4、虚拟机克隆

（1）查看虚拟机状态

[root@localhost  ~]# virsh   list  --all

 Id    名称                         状态

----------------------------------------------------

 -     Centos-6.6                   关闭

（2）从Centos-6.6克隆Centos-02-6.6

[root@localhost  ~]# virt-clone  -o  Centos-6.6  -n  Centos-02-6.6  -f  /data_kvm/store/Centos-02-6.6.qcow2

（3）查看虚拟机状态

[root@localhost  ~]# virsh   list  --all

 Id    名称                       状态

----------------------------------------------------

 -     Centos-02-6.6              关闭

 -     Centos-6.6                 关闭

（4）启动虚拟机

[root@localhost  ~]# virsh  start  Centos-02-6.6

5、虚拟机快照

    KVM虚拟机要使用快照功能，磁盘格式必须是qcow2，之前已经将Centos-6.6的磁盘格式转换成了qcow2

    下面介绍KVM虚拟机快照备份的过程

（1）对Centos-6.6创建快照

[root@localhost  ~]# virsh  snapshot-create  Centos-6.6

Domain snapshot 1440950172 created

（2）查看虚拟机快照版本信息

[root@localhost ~]# virsh   snapshot-current  Centos-6.6

<domainsnapshot>

  <name>1440950172</name>       //快照版本号

  <state>shutoff</state>

......            //省略部分内容

（3）查看快照信息

[root@localhost ~]# virsh  snapshot-list  Centos-6.6

 名称             Creation Time               状态

------------------------------------------------------------

 1440950172      2015-08-30 23:56:12  +0800  shutoff

（4）创建新快照

[root@localhost ~]# virsh  snapshot-create  Centos-6.6

Domain snapshot 1440950433 created

（5）查看快照信息

[root@localhost ~]# virsh  snapshot-list  Centos-6.6

 名称               Creation Time               状态

------------------------------------------------------------

 1440950172        2015-08-30 23:56:12  +0800  shutoff

 1440950433        2015-08-31 00:00:33  +0800  shutoff

（6）回复虚拟机状态至1440950172

[root@localhost ~]# virsh  snapshot-revert   Centos-6.6  1440950172

（7）查看虚拟机快照版本信息

[root@localhost ~]# virsh   snapshot-current  Centos-6.6

<domainsnapshot>

  <name>1440950172</name>               //快照版本号

  <state>shutoff</state>

......            //省略部分输出

（8）删除快照

[root@localhost ~]# virsh  snapshot-delete  Centos-6.6  1440950172

Domain snapshot 1440950172 deleted

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