Ubuntu下的虚拟化

虚拟机（VM）是一个运行在虚拟层的计算机，通常被叫做hypervisor。它并不是真是存在的，然而可以像一个真正的计算机一样工作。虚拟机所运行的虚拟层决定了虚拟机的虚拟界面，对于虚拟机上运行的操作系统而言，它们就是对应的网卡，内存，硬盘等。从某种意义上讲，虚拟机让guest操作系统误以为它运行在特定的物理设备上，这些物理设备实际上由虚拟软件模拟，并且虚拟软件负责处理与实际硬件的交互。这被称作硬件模拟。
虚拟技术中有一个折中处理。有些虚拟软件运行在操作系统层之上，这种虚拟化的灵活性比较差，在本机速度性能比较高。另外一些虚拟软件直接或接近等于运行在硬件（bare metal）上，也就是说该虚拟软件或者是操作系统内核的一部分，或者是作为操作系统运行，在虚拟软件跟物理硬件资源之间没有其他软件层。这种方法速度比较快。

KVM

KVM（Kernel-based Virtual Machine）是Linux系统内核的一部分。KVM并不提供硬件模拟，只是提供底层操作。运行KVM，需要处理器支持硬件虚拟化。Intel和AMD都推出了处理器的扩展，用来支持硬件虚拟化，分别为IntelVT-x和AMD-V。

以下命令查看CPU是否支持硬件虚拟化

egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

返回值为0说明CPU不支持硬件虚拟化；返回1或更高值说明CPU支持。通常情况，硬件虚拟化扩展是默认不启用的，要通过进入BIOS设置启用。

以X200为例进行BIOS修改：开机F12->BootMenu-><Enter Setup>->Config->CPU->

将Intel(R) Virtualization Technology选为Enabled

Intel(R) VT-d Feature选为Enabled

以下命令查看处理器是否是64位

egrep -c ' lm ' /proc/cpuinfo

返回为0说明CPU不是64位，返回为1或更高值说明是64位。

查看目前安装的Ubuntu内核是否为64位，使用以下命令

uname -m

x86_64说明系统为64-bit kernel，i386,i486, i586 or i686说明Linux内核为32位。

查看安装的Ubuntu的版本信息：

cat /etc/lsb-release

查看Linux内核版本

cat /proc/version

安装kvm-ok查看kvm状态

sudo apt-get install cpu-checker

在终端输入sudo kvm-ok来检查CPU目前状态。

当CPU不支持硬件虚拟化时返回：

INFO:Your CPU does not support KVM extensions

KVM acceleration can NOT be used

当CPU支持硬件虚拟化但未启用时返回：

INFO:Your CPU supports KVM extensions

INFO:KVM (vmx) is disabled by your BIOS

HINT:Enter your BIOS setup and enable Virtualization Technology (VT),

and then hard power off/power on your system

KVM acceleration can NOT be used

CPU支持硬件虚拟化且正常启用时返回

INFO:/dev/kvm does not exist

HINT: sudo modprobe kvm_intel

INFO:Your CPU supports KVM extensions

KVM acceleration can be used

安装kvm

sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin virtinst bridge-utils

其中qemu-kvm是KVM必须的用户空间组件

libvirt-bin是与Linux虚拟功能交互的二进制的C工具箱，不仅支持KVM，而且支持XEN，VirtualBox等。

virtinst是一系列创建VMs的命令行工具

bridge-utils是用来配置Linux以太网链接的工具集

此外，可以安装virt-viewer，为VMs提供了一个GUI和VNC的界面；virt-manager，提供了一个管理VMs的GUI。安装后可以在Dash主页找到。

默认情况下，通过KVM安装的客户操作系统可以使用网络服务，但是对于网络上的其他电脑是不可见的，也就是说不能作为服务器被其他系统访问。默认情况下，VMs的IP地址范围为10.0.2.0/24，而客户操作系统可以通过10.0.2.2来访问主机。如果你想要改变网络设置，使得虚拟机能够被外界访问，那么需要建立网络链接，让它们对网络上的其他系统可见。需要注意的是，使用这种方法，需要通过默认的网络管理器来控制建立的硬件；该方法对有线网络可行，对无线网络不可行。首先安装libcap2-bin。然后需要通过设置cap_net_admin授予QEMU权限管理网络。

64位系统，通过以下命令设置：

sudo setcap cap_net_admin=ei /usr/bin/qemu-system-x86_64

32位系统，通过以下命令设置：

sudo setcap cap_net_admin=ei /usr/bin/qemu-system-i386

然后在/etc/network/interfaces添加以下几行，使用DHCP创建一个桥接界面br0：

auto br0

iface br0 inet dhcp

<tab>bridge_portseth 0

<tab>bridge_stp off

<tab>bridge_fd 0

<tab>bridge_maxwait 0

通过以下命令重启网络：

sudo /etc/init.d/networking restart

最后，你需要通过该桥接网络创建客户VMs。用这个新的br0界面手动定义你的客户操作系统，与你在操作系统中通常定义的方式相同。

通过KVM创建虚拟机有几种方法。其中一种方法是通过vmbuilder。使用命令sudo apt-get install Python-vm-builder来安装。Vmbuilder必须的两个参数是虚拟软件名称和将要使用的操作系统名称。vmbuilder功能非常强大，可以通过命令行输入vmbuilder kvm ubuntu --help 来了解。这里的例子基于KVM和Ubuntu12.04 LTS

sudo vmbuilder kvm ubuntu --suite precise --flavour virtual --arch i386 -o --libvirt qemu:///system --ip 192.168.0.100 --hostname lovelace --bridge br0

--suite指定了Ubuntu的发行版本，--flavour指定我们想要使用虚拟内核（这是用来建造JeOS image的），--arch说明我们想要创建使用一个32位的机器上，-o要vmbuilder去覆盖前面版本的VM，--libvirt报告本地虚拟环境，增加结果VM到有效机器的列表。

vmbuilder的功能非常强大，更适合有一定基础的用户。此外，我们可以使用virtinst来进行KVM的使用和配置。virtinst包括了很多个工具，这里我们简单介绍下virt-install和virt-clone，前者用来创建虚拟机；后者用来复制现存的虚拟机。我们可以使用virt-install来实现刚才使用vmbuilder的功能；区别仅仅是参数选项不同。此外virt-install还可以创建包含GUI的桌面image，能被VNC访问。

sudo virt-install -n hopper -r 512 --disk path=/var/lib/libvirt/images/hopper.img, size=20 -c /dev/cdrom --accelerate --connect=qemu:///system --vnc --noautoconsole -v

-n hopper定义虚拟机的名字；-r 512指定了虚拟机被分配的内存，单位为M；--disk path=...是虚拟硬盘的路径，可以是一个文件，一个分区，或者是一个逻辑空间。这里我们在/var/lib/libvirt/images目录创建了一个20G的文件名字为hopper.img；-c/dev/cdrom是主机的CD-ROM设备路径，也可以使用一个ISO文件；--accelerate启用内核加速；--connect定义使用的hypervisor；--vnc用VNC虚拟控制台到处客户；--noautoconsole阻止自动链接到虚拟机的控制台；-v创建一个完全虚拟化的客户。

要复制一个虚拟机，可使用virt-clone

sudo virt-clone -o hopper -n knuth -f /var/lib/libvirt/images/knuth.img --connect=qemu:///system

-o hopper定义源虚拟机名；-n knuth定义目的虚拟机名；-f定义新虚拟机使用的文件/分区/逻辑空间的路径；--connect定义使用的hypervisor。

要打开一个虚拟机，使用命令

virsh -c qemu:///system start hopper

要关闭一个虚拟机，使用命令

virsh -c qemu:///system shutdown hopper

当虚拟机被安装和运行时，你可以通过配置的IP地址来链接。你也可以使用GUI界面

virt-view -c qemu:///system hopper

你可以使用GUI来管理你的虚拟机

virt-manager -c qemu:///system

另外常用的虚拟软件有VirtualBox，VMware和Xen。VirtualBox的使用非常简单，可以在Ubuntu软件库下载，也可以从www.virtualbox.org/wiki/Downloads网页直接下载对应版本的最新软件。VMware是付费的企业级的虚拟平台。Ubuntu目前宣布不支持Xen的使用。