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简单介绍KVM虚拟化详解

2020-12-08 16:59:23 阅读：291 来源： 互联网

标签：KVM 虚拟化虚拟机 kvm tsc 详解 root

一、虚拟化技术

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而互相不影响，从而提高计算机的工作效率。

二、虚拟化技术发展

雏形：
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)每一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一个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（将一个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程序（虚拟机管理程序），能够控制虚拟机和给多个客户机分配资源

KVM：2007年问世，现已内置在kernel内核中的

三、虚拟化类型

虚拟化类型
1、全虚拟化：将物理硬件资源全部通过软件的方式抽象化，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)

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

四、虚拟化的特性

优势
① 集中化管理（远程管理、维护）
② 提高硬件利用率（物理资源利用率低-例如峰值，虚拟化解决了“空闲”容量）
③ 动态调整机器/资源配置（虚拟化把系统的应用程序和服务硬件分离、提高了灵活性）
④ 高可靠（可部署额外的功能和方案，可提高透明负载均衡、迁移、恢复复制等应用环境）

劣势
① 前期高额费用（初期的硬件支持）
② 降低硬件利用率（特定场景-例如极度吃资源的应用不一定适合虚拟化）
③ 更大的错误影响面（本地物理机down机会导致虚拟机均不可用，同时可能虚拟机中文件全部损坏）
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（虚拟化技术涉及各种限制，必须与支持/兼容虚拟化的服务器、应用程序及供应商结合使用）
⑥ 安全性（虚拟化技术自身的安全隐患）

五、KVM

5.1、KVM简介

广义KVM：
KVM（Kernel-based Vritual Machine)–基于内核的虚拟机
KVM 是基于虚拟化扩展的X86硬件的开源Linux原生的全虚拟化方案（要求cpu支持Intel-VT-x或AMD-V）
KVM内嵌于内核模块中，模拟处理器和内存以支持虚拟机运行
虚拟机被实现为常规的 Linux 进程，由标准 Linux 调度程序进行调度；
虚拟机的每个虚拟 CPU 被实现为一个常规的 Linux 进程。这使得 KMV 能够使用 Linux 内核的已有功能
但KVM本身不执行任何模拟。需要客户空间程序（虚拟机）通过/dev/kvm（此虚拟设备需要开起硬件辅助虚拟化才能看到）接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，
并且由Qemu模拟I/O（ioctl）进行调度资源和维护管理

Libvirt：KVM的管理工具，除了可以管理KVM这类VMM，还可以管理Xen，VirtualBox，甚至OpenStack底层

Libvirt包含3个组件：后台daemon程序libvirtd、API库、命令行工具virsh

5.2、KVM架构及简介

KVM 虚拟化架构/三种模式
客户模式：执行非I/O的客户代码，虚拟机运行在这个模式
用户模式：代表用户执行I/O指令，QEMU运行在这个模式
内核模式：实现客户模式的切换，处理因为I/O或者其他指令引起的从客户模式推出，KVM模块工作在这个模式

5.3、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 I/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。

六、搭建KVM虚拟机

1、虚拟机设置如下：

硬盘内存大小为300G左右

2、搭建实验环境

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname kvm
[root@localhost ~]# bash
[root@kvm ~]# vim /etc/ssh/sshd_config  ##关闭反解DNS
UseDNS no
[root@kvm ~]# systemctl stop firewalld
[root@kvm ~]# setenforce 0

3、安装KVM

[root@kvm ~]# yum -y install qemu-kvm   ##安装KVM模块
[root@kvm ~]# yum -y install virt-install  ##构建虚拟机的命令行工具
[root@kvm ~]# yum -y install qemu-img  ##qemu 组件,创建磁盘、启动虚拟机等
[root@kvm ~]# yum -y install bridge-utils  ##网络支持工具
[root@kvm ~]# yum -y install libvirt  ##虚拟机管理工具
[root@kvm ~]# yum -y install virt-manager  ##图形界面管理虚拟机

4、检测CPU是否支持虚拟化

[root@kvm ~]# cat /proc/cpuinfo | grep vmx
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx f                                                             xsr sse sse2 ss ht syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable n                                                             onstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadlin                                                             e_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbas                                                             e tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid mpx rdseed adx smap clflushopt xsaveopt xsavec arat
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx f                                                             xsr sse sse2 ss ht syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable n                                                             onstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadlin                                                             e_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbas                                                             e tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid mpx rdseed adx smap clflushopt xsaveopt xsavec arat
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx f                                                             xsr sse sse2 ss ht syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable n                                                             onstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadlin                                                             e_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbas                                                             e tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid mpx rdseed adx smap clflushopt xsaveopt xsavec arat
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx f                                                             xsr sse sse2 ss ht syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable n                                                             onstop_tsc eagerfpu pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadlin                                                             e_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbas                                                             e tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid mpx rdseed adx smap clflushopt xsaveopt xsavec arat
[root@kvm ~]# lsmod | grep kvm
kvm_intel             170086  0
kvm                   566340  1 kvm_intel
irqbypass              13503  1 kvm

5、设置开启启动界面的显示模式

[root@kvm ~]# ln -sf /lib/systemd/system/graphical.target /etc/systemd/system/default.target

6、设置KVM网络

KVM网络的两种模式：
① 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
② 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)

1、修改ens-33网卡

[root@kvm iso]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=no
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=aac61931-47a6-40e5-9511-68adf20e97c5
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
#IPADDR=192.168.132.40
#PREFIX=24
#GATEWAY=192.168.132.2
BRIDGE=br0

2、增加br0网卡

[root@kvm iso]# vi /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=192.168.132.40
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.132.2

7、创建KVM存储和镜像数据的目录、上传centos7镜像

[root@kvm ]# mkdir -p /data_kvm/iso
[root@kvm ]# mkdir -p /data_kvm/store
[root@kvm iso]# ll
总用量 4415488
-rw-r--r--. 1 root root 4521459712 12月  8 23:55 CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso

8、使用虚拟系统管理器管理虚拟机

[root@kvm iso]# virt-manager

9、创建存储池

创建存储池存储镜像

10、创建存储卷

11、创建虚拟机

12、进行安装步骤

选择中文，选择最小化安装，设置root密码

标签：KVM,虚拟化,虚拟机,kvm,tsc,详解,root
来源： https://blog.csdn.net/zimao_/article/details/110875682

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