KVM虚拟化平台部署
whx00 2016-10-18
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
