部署KVM 虚拟化平台

文章目录前言虚拟化产生背景虚拟化技术发展一.虚拟化技术1.概述2.kvm虚拟化类型3.kvm特性优势：劣势：4.KVM模式5.KVM虚拟化架构/三种模式6.KVM原理6.KVM工作流程7.虚拟化前，虚拟化后对比二、KVM虚拟化平台部署1.虚拟机资源2.修改主机名3.将镜像光盘设为自动/永久挂载4.环境优化5.制作本地YUM仓库前言虚拟化产生背景美国环境保护EPA报告中曾经统计过一组统计数据:EPA

年少7

2207人浏览 · 2021-08-16 23:45:04

年少7 · 2021-08-16 23:45:04 发布

前言

虚拟化产生背景

美国环境保护EPA报告中曾经统计过一组统计数据:EPA研究服务器和数据中心得能源效率时发现，实际上服务器只有5%将间时在工作的.
其他时间一-直处于休眠状态
软件资源是没有硬件资源性能高(稳定和效率)的(相同功能)。

虚拟化技术发展

1961年，IBM709机器实现了分时系统，将CPU 占用切分为多个极短的时间片(1/100sec)每- - 个时间片执行不同的工作，通过对这些时间片进行轮询
从而将–个CPU伪装成多个CPU.
1972年， IBM正式将system370机的分时系统命名为虚拟机，
1990年,IBM推出的system390机支持逻辑分区(将- -个CPU分为多份，相互独立，也就是逻辑分割)
Xen 2003年问世，是一-个外部的hypervisor/VMM程序 (虚拟机管理程序)，能够控制宿主机和给多个客户机分配资源(不仅cpu)。

KVM: 2007年问世，现已内置在kernel内核中的
Xen支持的虚拟化技术:全虚拟化，半虚拟化
KVM:支持的虚拟化技术:全虚拟化

一.虚拟化技术

1.1 概述

① 虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机
② 应用程序可以在相互独立的空间内运行不影响
③ 以软件形式实现物理设备的功能

通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机
同时每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，应用程序都可以在相互独立的空间内运行互相不影响
对物理硬件资源进行逻辑分隔，等待被调用

1.2 kvm虚拟化类型

1、全虚拟化:将物理硬件资源全部通过软件的万式抽象化，最后进行调用
★★使用的方法:使用hypervisor (VMM) 软件，其原理是在底层硬件和服务器之间建立一-个抽象层
而基于核心的虚拟机是面向Linux系统的开源产品hypervisor(VMM)可以捕捉CPU的指令，
为指令访问硬件控制器和外设充当中介。
2、半虚拟化:需要修改操作系统
3、直通:直接使用物理硬件资源(需要支持，还不完善)

1.3 kvm特性

优势
① 集中化管理(原创管理、维护)
② 提高硬件利用率(虚拟化解决的是"空闲”容量)
③ 动态调整机器/资源(系统的硬件程序和服务器硬件分离，提高灵活性)
④ 高可靠（可提高透明负载均衡、迁移)
劣势
① 前期高额费用(初期硬件支持)
② 降低硬件利用率(极度吃资源，不一定适合虚拟化)
③ 更大的错误影响面(本地物理机不可用，会导致虚拟机文件全部损坏)
④ 实施配置复杂，管理复杂(管理人员运维、排障困难)
⑤ 一定的限制性(需要支持的虚拟化技术)
⑥ 安全性(虚拟化技术自身的安全隐患)

1.4 KVM模式

客户模式：客户机在操作系统中运行的模式
用户模式：为用户提供虚拟机管理用户工具
linux内核模式：模拟cpu、内存，实现客户模式切换

1.5 KVM虚拟化架构/三种模式

客户模式(guestOS):VM中的OS为GuestOS
客户机在操作系统中运行的模式，客户机分为内核模式和用户模式，作用如下:
客户模式:
为用户提供虚拟机管理的用户空间工具以及代表用户执行I/O，Qemu_ 工作在此模式下(Qemu的主要功能)。
linux内核模式
模拟CPU、内存，实现客户模式切换，处理从客户模式的推出，KVM即运行在此模式下

1.6 KVM原理

Guest: 客户机系统，包括CPU (vCPU) 、内存驱动(Console、网卡、I/O设备驱动等),
被KVM置于-种受限制的CPU 模式下运行。
KVM内核模块模拟处理器和内存以支持虚拟机运行。
Qemu 主要处理I/O以及为客户提供一个用户空间/dev/kvm 工具ibvirt来进行虚拟机管理
ioctl (定义) 专用于设备输入输出操作的系统调用libvirt: KVM管理工具
以上构成一个完整的虚拟化平台

简单理解:
KVM驱动提供处理器、内存的虚拟化，以及客户机I/O的拦截，guest的I/O被拦截后，
交由Qemu处理，Qemu利用接口libkvm调用(ioctl) 虚拟机设备接口/dev/kvm来分配资源、管理、维护虚拟机

1.7 KVM工作流程

用户模式的Qemu利用接口libkvm通过ioctl系统调用进入内核模式。KVM驱动为虚拟机创建虚拟CPU和虚拟内存。
然后执行VMLAU.NCH指令进入客户模式，装载Guest OS并运行。Guest OS运行过程中如果发生异常，则暂停Guest OS的运行并保存当前状态同时退出到内核模式来处理这些异常。
内核模式处理这些异常时如果不需要/O则处理完成后重新进入客户模式。如果需要I/O则进入到用户模式，则由Qemu来处理I/O,处理完成后进入内核模式，再进入客户模式。

思路

1、KVM技术介绍
是什么技术:虚拟化
2、KVM技术定位(实际应用)
workstation、 virtualbox
模以硬件资源/设备/操作系统
3、KVM虚拟化技术核心功能(原理方面)
QEMU (工作在用户层，控制ibkvm工具( I具作用，控制内核中的KVM)来调用物理虚拟化资源
(调用物理虚拟化资源的方式是ioctl,供给虚拟机)
KVM (工作在内核层，虚拟化/抽象化物理硬件资源，供给Qemu组件调用)
4、KVM各核心组件功能
QEMU
功能:控制I/O虚拟化，调用硬件资源
KVM
功能:为虚拟机提供CPU、内存(硬件资源)的虚拟化

1.8 虚拟化前，虚拟化后对比

虚拟化前：一个操作系统
软硬件结合
运行多个程序会冲突
系统资源利用率低
硬件成本高昂(使用价值)
虚拟化后：
打破系统和硬件之间的依赖
通过封装到虚拟机的技术，管理操作系统和程序为单一的个体(隔离)
强大的安全和故障隔离
虚拟机是独立硬件的，可在任何硬件上进行

二、KVM虚拟化平台部署

2.1 虚拟机资源

CPU：双核双线程-CPU虚拟化开启
内存：8G
硬盘：300G
双网卡：单网卡
操作系统：Centos 7.6（1810）

在这里插入图片描述

2.2 修改主机名

[root@kvm ~]# hostnamectl set-hostname kvm 
[root@kvm ~]# su

在这里插入图片描述

2.3 将镜像光盘设为自动/永久挂载

vim /etc/fstab

/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0

mount -a 
df -hT

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2.4 环境优化

设置DNS反向解析
是否反解DNS，设置为NO可以让客户端连接服务器更快

vim /etc/ssh/sshd_config
#115行；取消DNS注释，改为NO
UseDNS no

在这里插入图片描述

2.5 制作本地YUM仓库

cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repos.bak
mv CentOS-* repos.bak

vim kvm.repo
[kvm]
1[base]
      2 name=CentOS-$releasever - Base
      3 mirrorlist=http://mirrorlist.centos.org/?release=$releasever&arch=$basearch&repo=os&infra=$infra
      4 baseurl=file:///mnt
      5 gpgcheck=0
      6 #gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7 // 将此行进行注释
      7 enable=1

yum clean all && yum repolist

在这里插入图片描述

2.6 关闭防火墙、核心防护

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

在这里插入图片描述

三.安装KVM

3. 1 安装KVM基本组件

# 安装 GNOME 桌面环境  如果装了图形界面可以不需要装
yum groupinstall -y "GNOME Desktop"
# KVM 模块
yum -y install qemu-kvm
# 安装KVM 调试工具,可不安装
yum -y install qemu-kvm-tools
# 构建虚拟机的命令行工具
yum -y install virt-install
# qemu 组件,创建磁盘、启动虚拟机等
yum -y install qemu-img
# 网络支持工具
yum -y install bridge-utils
# 虚拟机管理工具
yum -y install libvirt
# 图形界面管理虚拟机 
yum -y install virt-manager

检测CPU是否支持虚拟化

cat /proc/cpuinfo | grep vmx

3.2 查看CPU是否支持虚拟化

cat /proc/cpuinfo | grep vmx
# 查看CPU是否支持虚拟化

在这里插入图片描述

3.3 查看KVM模块是否已安装

Lsmod：显示已载入的系统模块

lsmod | grep kvm

在这里插入图片描述

3.4 设置开启启动界面的显示模式

ln -sf /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.target

3.5 设置KVM网络

KVM网络的两种模式：

NAT: 默认设置，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
网桥：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)

使用Bridge网桥模式进行部署

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

BOOTPROTO=none
IPV6INIT=no
ONBOOT=yes
BRIDGE=br0			#删除原先地址，设置为网桥模式，关联br0网卡

在这里插入图片描述

3.6 创建、编辑桥接网卡

vim /etc/sysconfig/network-scripts/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=192.168.10.140
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.10.1

在这里插入图片描述

3.7 KVM部署与管理

window共享文件给centos：具体步骤：window共享权限设定
创建KVM存储和镜像数据的目录、上传centos7镜像

mkdir -p /data_kvm/iso
mkdir -p /data_kvm/store
mount.cifs //192.168.10.1/共享 /mnt/

cd /mnt
cp -p CentOS-7-x86_64-DVD-1810-7.6.iso /data_kvm/iso/
ll /data_kvm/iso/

在这里插入图片描述

3.8 使用虚拟系统管理器管理虚拟机

创建思路：
① 创建存储池（ISO、STORE)
② 添加存储卷
③ 创建虚拟机

virt-manager

在这里插入图片描述

创建存储池
创建存储卷

在这里插入图片描述

创建镜像池
创建虚拟机

总结

1.什么是虚拟化：
是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，实现资源的模拟，隔离和共享

使用虚拟化的好处：
① 集中化管理
② 提高硬件的利用率
③ 调整机器资源
④ 高可靠，安全性
kvm虚拟化技术核心功能（原理)
① qemu:工作在用户层，控制libkvm工具，调用物理虚拟化资源
② kvm:工作在内核层，虚拟化/抽象化物理硬件资源，供给qemu组件调用负责拦截一些io的敏感指令，转交给QEMU进行处理

4.虚拟化常用技术

1.kvm（KVM模块+QEMU）-----基于内核的虚拟
- qemu：模拟处理器的自由软件，qemu能模拟接近真实电脑的速度
- kvm:Linux kernel的一个模块,加载模块后，才能进一步通过其他软件创建虚拟机，因为用户无法直接控制内核模块，还要有一个运行在用户空间的工具，kvm使用qemu的一部分，稍加改造，就成为了可控制kvm用户的工具
2 Xen:是第一类运行再裸机上的虚拟化管理程序,它支持全虚拟化和半虚拟化,属于裸金属架构,因此与VMware Workstation软件不同的是它不再依存于宿主操作系统之上
3 docker:Docker内部使用的是Linux容器技术（LXC）,属于操作系统轻量级的虚拟化
5、KVM各核心组件功能
① QEMU
功能:控制I/0虚拟化，调用硬件资源
② KVM
功能:为虚拟机提供CPU、内存(硬件资源)的虚拟化