OpenStack设计与实现（二）Libvirt简介与实现原理

一、Libvirt简介

Libvirt是由Redhat开发的一套开源的软件工具，目标是提供一个通用和稳定的软件库来高效、安全地管理一个节点上的虚拟机，并支持远程操作。它由以下的模块组成：
n 一个库文件，实现管理接口
n 一个守护进程（libvirtd）
n 一个命令行工具（virsh）
基于可移植性和高可靠性的考虑，Libvirt采用C语言开发，但是也提供了对其他编程语言的绑定，包括Python，Perl，Ocaml，Ruby，Java和PHP。因此Libvirt的调用可以被集成到各种编程语言中，适应不同的环境。
Libvirt支持多种虚拟机，具体情况如下：

LXC	轻量级的Linux容器
OpenVZ	基于Linux内核的轻量级Linux容器
KVM/QEMU	基于Linux的类型2的VMM
Xen	开源的类型1的VMM
User-mode Linux（UML）	系统调用级别的Linux虚拟机
VirtualBox	Oracle开发的类型2的VMM
Vmware ESX and GSX	Vmware虚拟化的服务器版本
Vmware Workstation and Player	Vmware虚拟化的桌面版本
Hyper-V	微软开发的VMM
PowerVM	IBM开发的VMM
Parallels Workstation	Parallels为Mac开发的VMM
Bhyve	FreeBSD 9+上的VMM

二、Libvirt的结构

Libvirt屏蔽了不同虚拟化的实现，提供统一管理接口。用户只关心高层的功能，而VMM的实现细节，对于最终用户应该是透明的。Libvirt就作为VMM和高层功能之间的桥梁，接收用户请求，然后调用VMM提供的接口，来完成最终的工作。
Libvirt的层次结构如下：



为了支持多种VMM，Libvirt采用了基于驱动的架构，如图下图所示。也就是说，每种VMM需要提供一个Driver和Libvirt进行通信来操控特定的VMM。

三、Libvirt的实现

Libvirt代码里所定义的主要对象如下图所示。



1) VirConnectPtr：代表了一个特定VMM建立的连接。每一个基于Libvirt的应用程序都应该先提供一个URI来指定本地或远程的某个VMM，从而获得一个VirConnectPtr连接。比如xen+ssh：//host-virt/代表了通过ssh连接一个在host-virt机器上运行的Xen
VMM。拿到virConnectPtr连接后，应用程序就可以管理这个VMM的虚拟机和对应的虚拟化资源，比如存储和网络。
2) VirDomainPtr：代表一个虚拟机，可能是激活状态或者仅仅已定义。
3) VirNetworkPtr：代表一个网络
4) VirStorageVolPtr：代表一个存储卷，通常被虚拟机当做块设备使用。
5) VirStoragePoolPtr：代表一个存储池，用来分配和管理存储卷的逻辑区域。

1、本机之间的通信

在初始化的过程中，所有的驱动被枚举和注册。每一个驱动都会加载特定的函数为Libvirt API所调用。如下图所示，Application通过URI调用Public
API，然后PublicAPI通过使用Driver提供的API接口调用正真的Driver实现。

2、远程主机之间的通信

Libvirt的目标是支持远程管理，所以到Libvirt的驱动的访问，都由Libvirt守护进程libvirtd处理，libvirtd被部署在运行虚拟机的节点上，通过RPC由对端的remote
Driver管理，如下图所示。



在远程管理模式下，virConnectionPtr实际上连接了本地的remote Driver和远端的特定Driver。所有的调用都通过remote
Driver先到达云端的libvirtd，libvirtd访问对应的Driver。