虛擬化技術應用項目教程 課件 第五章 KVM虛擬化技術

虛擬化技術項目教程第五章項目四KVM虛擬化技術目錄CONTENTS任務4.3任務4.4任務4.1KVM介紹及安裝任務4.2KVM客戶機的管理KVM網絡管理webvirtmgr安裝與客戶機管理目標Objectives1234567了解kvm虛擬化技術工作方式掌握centos7中安裝kvm的方法了解kvm虛擬化技術基本原理掌握kvm四種網絡模式掌握通過virsh命令行管理虛擬機方法掌握通過Virt-Manager圖形化管理虛擬培養學生具有文明守法的職業道德ONE01KVM介紹及安裝任務5.1KVM介紹及安裝掌握KVM虛擬化技術的歷史掌握KVM虛擬化技術原理掌握KVM虛擬化技術的安裝方法5.1.1任務目標任務5.1KVM介紹及安裝（1）KVMKVM指的是是基于內核的虛擬機（Kernel-basedVirtualMachine，KVM）。KVM是一種內建于Linux的開源虛擬化技術，采用硬件輔助虛擬化技術下的全虛擬化作為解決方案，對于硬盤、網卡等設備通過virtio-blk和virtio-net技術也可實現半虛擬化方式。因為KVM需要運行于Linux之中，對于所有硬件資源的管理都是通過Linux內核完成，從這一點來說它是Type2型虛擬化技術。但同時它又和Linux內核融為一體，也可以看成同Xen一樣是將Linux變為了Hypervisor，從這一點來說又可以說是Type1型虛擬化技術，但目前主流觀點還是認為KVM屬于Type2型虛擬化技術。5.1.2任務知識點任務5.1KVM介紹及安裝（2）KVM虛擬化技術工作原理KVM虛擬化的核心主要由處于內核態的KVM模塊和用戶態的QEMU程序兩部分構成兩：①KVM模塊：它現在已經被包含在Linux內核之中。其主要功能是初始化CPU硬件，打開虛擬化模式，然后將虛擬客戶機運行在虛擬機模式下，并對虛擬客戶機的運行提供一定的支持。主要負責客戶機的創建、虛擬CPU寄存器的讀寫、虛擬CPU的執行、虛擬內存的分配等操作。②QEMU組件：運行在Hypervisor用戶態下的應用程序，它通過ioctl系統調用處于內核態的KVM模塊進行交互，利用KVM模塊提供的接口來實現設備模擬、IO虛擬化和網絡虛擬化，比如模擬BIOS、總線、磁盤、網卡等設備。5.1.2任務知識點任務5.1KVM介紹及安裝（1）因為在2.6.20版本之后的Linux內核中已經原生支持KVM模塊，所以不需要單獨安裝，只需在Linux中開啟KVM模塊即可，前提是需要開啟CPU的虛擬化功能。（2）開啟kvm客戶機后，查看是否加載了kvm模塊。（3）安裝qemu工具。（4）創建一個磁盤映像文件，這和上一章的Xen所介紹的創建方式相同，都是通過qemu-img命令創建。（5）創建好磁盤映像文件后，根據iso目錄中上傳的系統光盤鏡像文件創建客戶機。（6）當我們關閉客戶機想再次啟動客戶機，只需通過磁盤映像文件啟動即可。5.1.3任務實施任務5.1KVM介紹及安裝【任務內容】Linux內核升級【任務目標】掌握通過rpm升級Linux內核的方法5.1.4任務拓展任務5.1KVM介紹及安裝【任務步驟】①通過wget下載LinuxKernel，需要下載三個rpm包，具體版本號可以登錄09/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/網站查找，這里以5.19.3版本kernel為例。②通過rpm安裝以上三個包。③安裝后通過以下命令查看到在啟動項中增加了相應的內核版本。④設置5.19.3內核為默認啟動項。⑤重啟后可以在啟動界面看到新安裝的內核選項。5.1.4任務拓展two02KVM客戶機的管理任務5.2KVM客戶機的管理掌握libvirt的功能和安裝方法掌握通過libvirt進行客戶機管理的方法5.2.1任務目標任務5.2KVM客戶機的管理（1）libvirtlibvirt是一個軟件集合，提供了一種方便的方式來管理虛擬機和其他虛擬化功能，例如存儲和網絡接口管理。libvirt包括一個長期穩定的C語言API、一個守護進程(libvirtd)和一個命令行實用程序(virsh)。它是目前最流行的用來管理KVM虛擬機的管理工具和應用程序接口，同時一些常用的虛擬機管理工具比如virsh、virt-install、virt-manager和云計算框架平臺比如OpenStack等都在底層使用libvirt的應用程序接口。5.2.2任務知識點任務5.2KVM客戶機的管理（2）virshvirsh的全稱是VirtualizationShell，是包含在libvirt項目中用C語言編寫的用于管理虛擬化環境中的客戶機和Hypervisor的命令行工具，通過調用libvirtAPI來實現對上述內容的管理。（3）virt-installvirt-install是一個命令行工具，它能夠為KVM、Xen或其它支持libvritAPI的Hypervisor創建虛擬機并完成客戶機的安裝；此外，它能夠基于控制臺、VNC或SDL支持文本或圖形安裝界面。5.2.2任務知識點任務5.2KVM客戶機的管理（1）通過yum安裝libvirt。（2）libvirtd進程不僅可以通過systemctl命令管理，也可以使用自身libvirtd命令來使用。（3）安裝virt-install工具，然后通過virt-install安裝客戶機。5.2.3任務實施任務5.2KVM客戶機的管理（4）virsh管理客戶機常用命令。5.2.3任務實施命令功能描述virshstartcentos65-vm2啟動centos65-vm2客戶機virshshutdowncentos65-vm2正常關閉centos65-vm2客戶機virshdestroycentos65-vm2強制關閉centos65-vm2客戶機virshsuspendcentos65-vm2掛起centos65-vm2客戶機virshresumecentos65-vm2從掛起中恢復centos65-vm2客戶機virshundefinecentos65-vm2刪除centos65-vm2客戶機virshdominfocentos65-vm2查看centos65-vm2客戶機配置信息virshdomiflistcentos65-vm2查看centos65-vm2客戶機網卡配置信息virshdomblklistcentos65-vm2查看centos65-vm2客戶機磁盤信息virsheditcentos65-vm2修改centos65-vm2客戶機xml配置文件virshdumpxmlcentos65-vm2查看centos65-vm2客戶機當前配置virshdumpxmlcentos65-vm2centos65-vm2.bak.xml備份centos65-vm2客戶機xml配置文件virshautostartcentos65-vm2設置centos65-vm2客戶機隨宿主機自啟動，配置后生成配置文件/etc/libvirt/qemu/autostart/centos65-vm2.xmlvirshautostart--disablecentos65-vm2取消開機自啟動任務5.2KVM客戶機的管理（5）向客戶機中添加磁盤存儲。（6）配置客戶機CPU和內存。（7）為客戶機添加網卡。（8）為客戶機創建克隆備份。（9）為客戶機創建、恢復、刪除快照。（10）遠程登錄管理虛擬機。5.2.3任務實施任務5.2KVM客戶機的管理【任務內容】通過網絡安裝源無圖形界面安裝客戶機【任務目標】掌握通過網絡安裝源安裝客戶機方法掌握無圖形化界面的進入和退出方法5.2.4任務拓展任務5.2KVM客戶機的管理【任務步驟】①搭建web服務器，并將操作系統鏡像文件中內容拷貝到服務器根目錄下。②通過virt-install命令安裝。③安裝完成后，通過Ctrl+]（右中括號）鍵退出console窗口界面，再次登錄客戶機可以通過virshconsole命令。5.2.4任務拓展任務5.2KVM客戶機的管理【任務步驟】①搭建web服務器，并將操作系統鏡像文件中內容拷貝到服務器根目錄下。②通過virt-install命令安裝。③安裝完成后，通過Ctrl+]（右中括號）鍵退出console窗口界面，再次登錄客戶機可以通過virshconsole命令。5.2.4任務拓展three03KVM網絡管理任務5.3KVM網絡管理掌握KVM網絡工作原理掌握KVM客戶機網絡配置方法5.3.1任務目標任務5.3KVM網絡管理（1）KVM網絡模型KVM網絡結構和Xen網絡結構基本相同，都是有隔離模式、橋接模式、NAT模式和僅主機模式。實現原理也基本相同，都是通過創建Linux虛擬網橋，然后各客戶機網卡連接到虛擬網橋上從而實現互聯。簡單來說如果宿主機網卡沒有橋接到虛擬網橋上,并且虛擬網橋沒有設置IP，則只有客戶機之間能夠通信，構成了隔離模式，如果虛擬網橋設置了IP則構成了僅主機模式；僅主機模式下，Linux內核開啟了路由轉發功能并配置了NAT規則，則構成了NAT網絡模式；如果宿主機網卡橋接到了虛擬網橋上，并將IP地址設置給虛擬網橋，則客戶機通過虛擬網橋連接到了物理網絡，構成了橋接模式；具體網絡結構可以參見Xen的網絡結構圖。5.3.2任務知識點任務5.3KVM網絡管理（2）virtio在KVM中，為了提高I/O性能，通常在客戶機中采用半虛擬化驅動（ParavirtualizedDrivers，PVDrivers），而實現這種網絡和磁盤設備驅動虛擬化的標準是virtio。virtio是由澳大利亞的程序員RustyRussell編寫的，是一種標準的半虛擬化IO設備模型，它將半虛擬化的IO設備驅動（網卡、磁盤塊設備等）統一起來，便于后續的維護、擴展和優化。5.3.2任務知識點任務5.3KVM網絡管理（1）NAT網絡配置①連通外部網絡。默認情況下，KVM創建的客戶機網絡模式是NAT方式，驅動采用的是virtio，同時libvirtd還開啟了dnsmasqp進程用來進行客戶機的DHCP功能。②添加NAT網絡。libvirtd是根據/etc/libvirt/qemu/networks/default.xml文件配置網絡，但我們也可以自己創建xml網絡配置文件，再根據配置文件新定義網絡。5.3.3任務實施任務5.3KVM網絡管理（2）橋接網絡配置①宿主機創建網橋并將ens33網卡橋接到網橋上。②設置客戶機網絡為橋接模式。5.3.3任務實施任務5.3KVM網絡管理【任務內容】KVM客戶機遷移【任務目標】掌握KVM客戶機遷移方法5.3.4任務拓展任務5.3KVM網絡管理【任務步驟】①安裝NFS服務，實現共享存儲。將源主機作為NFS服務端，共享/root/kvm_guest/img目錄，目標主機掛載該目錄實現共享存儲。②因為centos65-vm2客戶機連接的網絡為后創建的nat-net網絡，所以需要在目標主機先創建相同的網絡。③在目標主機關閉防火墻并配置qemu用戶權限。④通過virshmigrate命令進行遷移。⑤目標主機生成客戶機配置文件并定義客戶機5.3.4任務拓展four04webvirtmgr安裝與

客戶機管理任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理掌握webvirtmgr的安裝方法掌握webvirtmgr管理kvm客戶機的方法5.4.1任務目標任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理掌握webvirtmgr的安裝方法掌握webvirtmgr管理kvm客戶機的方法5.4.2任務知識點任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（1）webvirtmgrwebvirtmgr是一款web界面的kvm虛擬機管理程序。可以通過它進行域的查看、創建和配置，調整域的資源分配等管理，比如CPU、內存的利用率，存儲和網絡資源池的管理，客戶機的快照管理、日志管理，客戶機的遷移等。5.4.2任務知識點任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（2）epel因為CentOS提供的安裝源包含的大多數的庫都是比較舊的，并且很多流行的庫也不存在。EPEL在其基礎上不僅全，而且還夠新。EPEL的全稱叫ExtraPackagesforEnterpriseLinux。EPEL是由Fedora社區打造，為RHEL及衍生發行版如CentOS、ScientificLinux等提供高質量軟件包的項目。裝上了EPEL之后，就相當于添加了一個第三方源。5.4.2任務知識點任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（2）epel因為CentOS提供的安裝源包含的大多數的庫都是比較舊的，并且很多流行的庫也不存在。EPEL在其基礎上不僅全，而且還夠新。EPEL的全稱叫ExtraPackagesforEnterpriseLinux。EPEL是由Fedora社區打造，為RHEL及衍生發行版如CentOS、ScientificLinux等提供高質量軟件包的項目。裝上了EPEL之后，就相當于添加了一個第三方源。5.4.2任務知識點任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（3）SupervisorSupervisor是一個C/S系統，允許其用戶監視和控制類UNIX操作系統上的大量進程。Supervisor是用Python開發的進程管理工具，可以很方便的用來啟動、重啟、關閉進程(不僅僅是Python進程)。能將一個普通的命令行進程變為后臺daemon，并監控進程狀態，異常退出時能自動重啟。除了對單個進程的控制，還可以同時啟動、關閉多個進程，比如很不幸的服務器出問題導致所有應用程序都被殺死，此時可以用supervisor同時啟動所有應用程序而不是一個一個地敲命令啟動。5.4.2任務知識點任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（1）安裝epel安裝源和webvirtmgr依賴包。（2）centos7.5自帶python2.7，但是pip版本過低，不能自動升級，可以下載安裝腳本升級pip

以進行后續的安裝。（3）通過git下載webvirtmgr.git安裝包。（4）安裝Django等python庫，安裝后初始化webvirtmgr。

(5)配置nginx服務，將server字段內容注釋掉，同時添加webvirtmgr.conf配置文件作為server。（6）配置supervisor服務，將webvirtmgr添加到supervisor。5.4.3任務實施任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（7）在兩臺kvm服務器主機上創建名稱為webvirtmgr的用戶。（8）設置nginx用戶無密碼登錄到kvm主機。（9）在kvm服務器上配置SSH授權。（10）重啟libvirtd服務，查看8000、6080和80端口是否開啟。（11）通過瀏覽器登錄webvirtmgr服務器IP地址：44，登錄界面輸入初始化時創建的admin用戶名和密碼。（12）登錄后點擊AddConnection按鈕添加KVM服務器5.4.3任務實施任務5.4webvirtmgr安裝與客戶機管理（13）在彈出的窗口選擇SSH連接，Label文本框設置連接的kvm服務器名稱，FQDN/IP輸入kvm服務器IP地址，用戶名輸入創建的授權用戶webvirtmgr，點擊添加。（14）點擊后進入kvm服務器界面會顯示當前服務器下創建的虛擬實例（客戶機）、存儲和網絡列表等。（15）點擊上方基礎架構選項，可以列出當前兩臺kvm服務器中客戶機資源使用情況。5.4.3任務實施任務5.4web