云计算之--------高级虚拟化KVM

背景：
前篇在讨论完云计算后，本次我们来讨论实现云计算的基础--->虚拟化技术，虚拟化官方解释，
是指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，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化使用软件的方法重新定义划分IT资源，可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业中灵活多变的应用需求。




分类和业务场景选择：

1. 一台或几台少量服务器(物理机)

a. ESXI (常用)

b. XenServer

2. 多台服务器(物理机)

a. KVM　(linux内核级支持) ［本次主要讲解］

b. oVirt(开源的RHEV)

c. openstack(开源，火爆)

d. Vmware vshpere (虚拟化中的霸主，收费)

e. RHEV(RedHat收费产品)

KVM优势

1. 嵌入到linux正式kernel(兼容性高)　(kernel：linux内核)
2. 代码(内核)级资源调用，不用上下文切换

3. 虚拟机就是一个进程，可以通过命令来进行管理虚拟机

4. 直接支持NUMP(Non uniform memory access) 非统一内存方式

5. 社区人员多

6. intel和AMD都支持

7. RedHat6和CentOS6之后都内置

5. 其它(被RedHat收购)

a. 保持开源发展模式

b. 更好的商业支持级服务保障

在开始实战前，我们来讨论一下虚拟化中常见的一个问题

[一台主机跑多个相同的应用和一个主机上面多个虚拟主机，每个虚拟主机一个应用的区别]

最终得出的结论如下：
1. 前者性能好，因为虚拟化管理工具也需要占用计算资源

2. 前者一个应用故障会影响其它剩余的应用运行状态，后者基于虚拟主机上所以每个应用独立，故障不会互相影响．

3. 前者不易于管理，后者管理容易

4. 后者快照，备份，回复容易





介绍了这么多关于虚拟化方面的优势和常识，那如何实现虚拟化呢




下面正式开始实现虚拟化
１．环境准备
[#1#root@kvm ~]#　cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)

[#2#root@kvm ~]#　uname -a
Linux kvm 3.10.0-327.22.2.el7.x86_64 #1 SMP Thu Jun 23 17:05:11 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

2. 安装

[#3#root@kvm ~]#yum -y install qemu-kvm qemu-kvm-tools virt-manager libvirt virt-install

3. 检查安装
[#4#root@kvm ~]#rpm -qa qemu-kvm qemu-kvm-tools virt-manager libvirt virt-install
virt-install-1.2.1-8.el7.noarch
qemu-kvm-1.5.3-105.el7_2.4.x86_64
virt-manager-1.2.1-8.el7.noarch
qemu-kvm-tools-1.5.3-105.el7_2.4.x86_64
libvirt-1.2.17-13.el7_2.5.x86_64

4. 查看是否支持虚拟化
a. 标志

intel vmx

AMD svm

b. 查看是否支有vmx或svm
[#5#root@kvm ~]# grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
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 arch_perfmon pebs bts nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc aperfmperf eagerfpu 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 arat epb pln pts dtherm tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 invpcid xsaveopt

5. 创建虚拟机所需硬盘
硬盘格式分类：
1.全镜像模式

a. 一次性分配空间，性能高，转换容易

b. 不支持压缩，快照，镜像，占用空间大

c. 代表有raw

2. 稀疏模式

a. 支持压缩，快照，镜像

b. 占用空间小, 使用多少占用多少
c. 代表 qcow2　　(后面使用此硬盘格式)

[#6#root@kvm ~]#qemu-img create -f qcow2 /opt/CentOS-7.1-x86_64.raw 10G
Formatting '/opt/CentOS-7.1-x86_64.raw', fmt=qcow2 size=10737418240 encryption=off cluster_size=65536 lazy_refcounts=off

qemu-img: 通过qemu来创建模拟外部设置(硬盘，网络等), KVM只能模拟CPU和内存
-f 支持格式，qcow2 稀疏模式
/opt/CentOS-7.1-x86_64.raw 保存的位置和名称
10G 指定大小

6. 查看硬盘是否创建成功
[#7#root@kvm ~]#lsmod | grep kvm
kvm_intel 162153 0
kvm 525409 1 kvm_intel

7. libvirt设置启动并开机自启

[#8#root@kvm ~]#systemctl enable libvirtd.service
[#9#root@kvm ~]#systemctl start libvirtd.service

8. 创建ISO镜像
通过Vmware Workstation挂载系统盘

[#10#root@kvm ~]#dd if=/dev/cdrom of=/opt/CentOS-7.1.iso

1234944+0 records in
1234944+0 records out
632291328 bytes (632 MB) copied, 30.9402 s, 20.4 MB/s

9. 创建虚拟机
[#11#root@kvm ~]# virt-install --name CentOS-7.1-x86_64 \
--virt-type kvm --ram 1024 \
--cdrom=/opt/CentOS-7.1.iso \
--disk path=/opt/CentOS-7.1-x86_64.raw \
--network network=default \
--graphics vnc,listen=0.0.0.0 \
--noautoconsole

Starting install...
Creating domain... | 0 B 00:01
Domain installation still in progress. You can reconnect to
the console to complete the installation process.

--name 指定虚拟机名称，唯一的

--virt-type 指定虚拟技术类型　
--ram 分配内存大小

--cdrom 指定安装镜像ISO

--disk 指定硬盘

--network 指定网络

--graphics 指定vnc(来宾)访问，并允许所有ip

--noautoconsole 关闭自动属性

10. 通过VNC连接　
默认第一个创建的虚拟机端口为5900, 第二个5901，第三个第四个以此类推

设置网卡名为eth0
光标移动到Install CentOS 7按Tab键，在后面输入net.ifnames=0 biosdevname=0




修改完成后查看网卡名称



11. 通过virsh管理虚拟机

查看正式在运行的虚拟机 [不显示状态为停止的虚拟机]
[#12#root@kvm ~]#　virsh list
Id Name State
----------------------------------------------------
4 CentOS-7.1-x86_64 running

查所所有虚拟机 ［包含状态为停止的虚拟机］
[#13#root@kvm ~]#　virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
4 CentOS-7.1-x86_64 running

正常关闭虚拟机
[#14#root@kvm ~]#　virsh shutdown CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 is being shutdown

[#15#root@kvm ~]#　virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
- CentOS-7.1-x86_64 shut off

开启虚拟机
[#16#root@kvm ~]#virsh start CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 started

[#17#root@kvm ~]#virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
5 CentOS-7.1-x86_64 running

挂起虚拟机
[#18#root@kvm ~]#virsh suspend CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 suspended

[#19#root@kvm ~]#virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
5 CentOS-7.1-x86_64 paused

恢复挂起的虚拟机
[#19#root@kvm ~]#virsh resume CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 resumed

[#20#root@kvm ~]#virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
5 CentOS-7.1-x86_64 running

强制关闭虚拟机（正在运行的数据会丢失）
[#21#root@kvm ~]#virsh destroy CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 destroyed

[#22#root@kvm ~]#virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
- CentOS-7.1-x86_64 shut off

删除虚拟机
[#23#root@kvm ~]#virsh undefine CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 has been undefined

[#24#root@kvm ~]#virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------

12. 修改kvm虚拟机：
[#25#root@kvm ~]# virsh edit CentOS-7.1-x86_64 #编辑虚拟机文件
<vcpu placement='auto' current="1">4</vcpu> #将cpu设置为自动调整，最低一个，最大四个
Domain CentOS-7.1-x86_64 XML configuration edited.
改完之后重启才生效
[#26#root@kvm ~]# virsh shutdown CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 is being shutdown
[#27#root@kvm ~]# virsh start CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 started
设置成2个cpu
[#28#root@kvm ~]# virsh setvcpus CentOS-7.1-x86_64 2 --live

设置成3个cpu
[#29#root@kvm ~]# virsh setvcpus CentOS-7.1-x86_64 4 --live
总结：只支持热添加，不支持热删除

回虚拟机查看：
[#30#root@kvm ~]# cat /proc/cpuinfo ----就可以看到cpu有4核了

########设置内存的热添加与热减少########
[#31#root@kvm ~]# virsh edit CentOS-7.1-x86_64
<memory unit='KiB'>4048576</memory>
<currentMemory unit='KiB'>1048576</currentMemory>
改完之后重启才生效
[#32#root@kvm ~]# virsh shutdown CentOS-7.1-x86_64
[#33#root@kvm ~]# virsh start CentOS-7.1-x86_64

更改之后回虚拟机查看，内存从1G变成了721M

KVM之内存管理的气球模式：
[#34#root@kvm ~]# virsh qemu-monitor-command CentOS-7.1-x86_64 --hmp --cmd info balloon
balloon: actual=1024

[#35#root@kvm ~]# virsh qemu-monitor-command CentOS-7.1-x86_64 --hmp --cmd balloon 600

回虚拟机查看，内存从721变成了297M

[#36#root@kvm ~]# virsh qemu-monitor-command CentOS-7.1-x86_64 --hmp --cmd balloon 2000

回虚拟机查看，内存从297变成了1697M





13. 网络设置
由于创建虚拟机的时候我们指定为--network network=default,　默认使用NAT模式，此时只有创建虚拟的宿主机能够访问此虚拟机．在实践环境中这是不允许的，我们需要将其改为桥接模式，供局域网其它用户访问使用．




[#31#root@kvm ~]# brctl addbr br0 &&\
> brctl addif br0 eth0 && \
> ip addr del dev eth0 192.168.56.21/24 && \
> ifconfig br0 192.168.56.21/24 up && \
> route add default gw 192.168.56.2 && \
> iptables -F

brctl addbr br0 创建桥接网上　指定名称为br0
brctl addif br0 eth0 绑定eth0到br0网桥上
ip addr del dev eth0 192.168.56.21/24　删除eth0的ip地址
ifconfig br0 192.168.56.21/24 up　设置桥接br0 ip地址，并开启
route add default gw 192.168.56.2　设置路由
iptables -F 清理防火墙

[#32#root@kvm ~]# virsh edit CentOS-7.1-x86_64 #编辑虚拟机xml文件
修改网络配置


修改为网桥


重启虚拟机

[#33#root@kvm ~]#virsh reboot CentOS-7.1-x86_64
Domain CentOS-7.1-x86_64 is being rebooted


此时虚拟机已与宿主机在同一网段中，可以使用ssh等工具连接．