KVM虚拟化技术之使用Qemu-kvm创建和管理虚拟机的方法
前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了
KVM虚拟化技术之使用Qemu-kvm创建和管理虚拟机的方法,
前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
一.KVM简介
KVM(名称来自英语:Kernel-basedVirtual Machine的缩写,即基于内核的虚拟机),是一种用于Linux内核中的虚拟化基础设施,可以将Linux内核转化为一个hypervisor。KVM在2007年2月被导入Linux 2.6.20核心中,以可加载核心模块的方式被移植到FreeBSD及illumos上。
KVM在具备Intel VT或AMD-V功能的x86平台上运行。它也被移植到S/390,PowerPC与IA-64平台上。在Linux内核3.9版中,加入ARM架构的支持。
关于KVM:
支持虚拟化技术(如 intel VT 或 AMD-V)的Linux全虚拟化
解决方案。
3).它包含一个为处理器提供底层虚拟化 可加载的核心模块kvm.ko(kvm-intel.ko或kvm-AMD.ko)。
4).KVM还需要一个经过
修改的QEMU软件(qemu-kvm),作为虚拟机上层控制和界面。
5).KVM能在不改变linux或windows镜像的情况下同时运行多个虚拟机,(它的意思是多个虚拟机使用同一镜像)并为每一个虚拟机配置个性化硬件环境(网卡、磁盘、图形适配器……)。
6).在主流的Linux内核,如2.6.20以上的内核均已包含了KVM核心。
————摘自WIKI百科
KVM 与 vBox的区别
v
Box 是由 qemu 改写而成,包含大量qemu
代码。
1).可以使用于"不支持"虚拟化技术的cpu。
2).值得说的一点:vBox 在图形方面比较好,能进行2D 3D加速;但cpu控制不理想(估计是因为图形支持的缘故);操作上有独立的图形界面,易于上手。
kvm 是linux内核包含的东西,使用qemu作为上层管理(命令行)。
1).要求cpu 必须支持虚拟化。
2).性能:作为服务器很好,可是图形能力十分的差。即使放电影,图像也是像刷油漆一样,一层一层的。
3).cpu使用率控制很好。
4).控制上比较简洁,功能比较丰富:比如使用“无敌功能”所有更改指向内存,你的镜像永远保持干净。“母镜像”功能让你拥有n个独立快照点。还有很多参数。另外,kvm作为内核级的虚拟机,刚开始发展关注的公司比较多——但是还没有达到商业应用的水平。
总体而言:在支持虚拟化的情况下,vBox 和 kvm 的性能差不多,主要是面向对象不同:kvm适用于服务器,vBox适用于桌面应用。
qemu 全称Quick Emulator。是独立虚拟软件,能独立运行虚拟机(根本不需要kvm)。kqemu是该软件的加速软件。kvm并不需要qemu进行虚拟处理,只是需要它的上层管理界面进行虚拟机控制。虚拟机依旧是由kvm驱动。所以,大家不要把概念弄错了,盲目的安装qemu和kqemu。qemu使用模拟器
KVM内存管理
KVM继承了Linux系统管理内存的诸多特性,比如,分配给虚拟使用的内存可以被交换至交换空间、能够使用大内存页以实现更好的性能,以及对NUMA的支持能够让虚拟机高效访问更大的内存空间等。
KVM基于Intel的EPT(ExtendedPage Table)或AMD的RVI(Rapid Virtualization Indexing)技术可以支持更新的内存虚拟功能,这可以降低cpu的占用率,并提供较好的吞吐量。
此外,KVM还借助于KSM(Kernel Same-pageMerging)这个内核特性实现了内存页面共享。KSM通过扫描每个虚拟机的内存查找各虚拟机间相同的内存页,并将这些内存页合并为一个被各相关虚拟机共享的单独页面。在某虚拟机试图修改此页面中的数据时,KSM会重新为其提供一个新的页面副本。实践中,运行于同一台物理主机上的具有相同GuestOS的虚拟机之间出现相同内存页面的概率是很的,比如共享库、内核或其它内存对象等都有可能表现为相同的内存页,因此,KSM技术可以降低内存占用进而提高整体性能。
相关连接:
KVM的官方地址:
KVM的Howto文档:
Kqemu源码地址:
Qemu下载地址:
二.KVM虚拟化平台构建
1.安装准备
查看你的硬件是否支持虚拟化。命令:
#egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
注意:
1).要有 vmx 或 svm 的标识才行。总的说来,AMD在虚拟化方面作得更好一些。
2).我用的是虚拟机,我使用了VBox,发现其不支持硬件虚拟化,启动虚拟机后执行查看命令无法发现上述的选项;所以我就换成了VMware Workstation 10,并在虚拟机的设置中打开了cpu设置中的虚拟化引擎,选择了Intel VT-x/EPT或AMD-V/RVI(V)这个选项;具体设置如下图:
2.安装KVM
由于Linux内核已经将KVM收录了,在安装系统时已经加入了KVM,我们只需要在命令行模式下启用KVM即可:
启用KVM模块
#modprobe kvm
功能区分intel/amd的启用:
3.KVM虚拟机创建和管理所依赖的组件介绍
KVM虚拟机的创建依赖qemu-kvm:
虽然kvm的技术已经相当成熟而且可以对很多东西进行隔离,但是在某些方面还是无法虚拟出真实的机器。比如对网卡的虚拟,那这个时候就需要另外的技术来做补充,而qemu-kvm则是这样一种技术。它补充了kvm技术的不足,而且在性能上对kvm进行了优化。
我们还可以使用virt-manager,virt-viewer来管理虚拟机;
我们在创建和管理KVM虚拟机时还需要libvirt这个重要的组件:
它是一系列提供出来的库函数,用以其他技术调用,来管理机器上的虚拟机。包括各种虚拟机技术,kvm、xen与lxc等,都可以调用libvirt提供的api对虚拟机进行管理。有这么多的虚拟机技术,它为何能提供这么多的管理功能那。是因为它的设计理念,它是面向驱动的架构设计。对任何一种虚拟机技术都开发设计相对于该技术的驱动。这样不同虚拟机技术就可以使用不同驱动,而且相互直接不会影响,方便扩展。而且libvirt提供了多种语言的编程接口,可以直接通过编程,调用libvirt提供的对外接口实现对虚拟机的操作。如今流行的云计算中的IaaS是与该库联系相当密切的。通过下图可以看出它的架构设计思想。
从该图可以看出,在libvirtapi之上会有很多个driver,对于每一种虚拟机技术都会有一种driver,用来充当该虚拟机技术与libvirt之间的包装接口。如此设计就可以避免libvirt需要设计各种针对不同虚拟机技术的接口,它主要关注底层的实现,提供对外接口调用,而不同的虚拟机技术通过调用libvirt提供的接口来完成自己所需要的功能。
4.安装KVM所需组件
yum源提供了,直接安装:
#yum install -y qemu-kvm libvirt virt-manager
安装完成后启动libvirtd服务:
#service libvirtd start
会自动启动一个桥设备,这相当于VMware Workstation中的host-only仅主机的网络设备;
<div class="jb51code">
<pre class="brush:plain;">
ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet addr:172.16.31.7 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:25460 errors:0 dropped:0overruns:0 frame:0
TX packets:9728 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:35156437 (33.5 MiB) TXbytes:800196 (781.4 KiB)
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:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:1024 (1024.0 b) TXbytes:1024 (1024.0 b)
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr52:54:00:30:54:41
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)
使用网桥管理命令查看:
像VMware Workstation中我们需要创建物理桥接设备,可以使用virsh创建桥设备关联网卡到桥接设备上:
需要将NetworkManager服务关闭,开机启动也关闭:
然后在创建桥接设备及关联网卡到桥接设备上:
# virsh iface-bridge eth0 br0
查看桥接设备及其他网络设备运行情况:
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNINGMULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:176 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:97 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:26793 (26.1 KiB) TXbytes:11385 (11.1 KiB)
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:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:344 (344.0 b) TXbytes:344 (344.0 b)
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr52:54:00:30:54:41
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)
查看桥接设备:
至此,我们的虚拟化平台就构建完毕,下面就开始在KVM虚拟化平台上创建和管理虚拟机,我们先使用qemu-kvm来创建和管理虚拟机。
三.使用qemu-kvm管理KVM虚拟机
1.Qemu-kvm介绍
Qemu是一个广泛使用的开源计算机仿真器和虚拟机。当作为仿真器时,可以在一种架构(如PC机)下运行另一种架构(如ARM)下的操作系统和程序。而通过动态转化,其可以获得很高的运行效率。当作为一个虚拟机时,qemu可以通过直接使用真机的系统资源,让虚拟系统能够获得接近于物理机的
性能表现。qemu
支持xen或者kvm模式下的虚拟化。当用kvm时,qemu可以虚拟x86、服务器和嵌入式powerpc,以及s390的系统。
QEMU 当运行与主机架构相同的目标架构时可以使用KVM。例如,当在一个x86兼容处理器上运行 qemu-system-x86 时,可以利用 KVM 加速——为宿主机和客户机提供更好的性能。
Qemu有如下几个部分组成:
处理器模拟器(x86、PowerPC和Sparc);
仿真设备(显卡、网卡、硬盘、鼠标等);
用于将仿真设备连接至主机设备(真实设备)的通用设备;
模拟机的描述信息;
调试器;
与模拟器交互的用户接口;
基于libvirt的工具如virt-manager和virt-install提供了非常便捷的虚拟机管理接口,但它们事实上上经二次开发后又封装了qemu-kvm的工具。因此,直接使用qemu-kvm命令也能够完成此前的任务。
2.Qemu-kvm的使用帮助
在RHEL6/CentOS6上,qemu-kvm位于/usr/libexec目录中。由于此目录不属于PATH环境变量,故无法直接使用,这样也阻止了可以直接使用qemu作为创建并管理虚拟机。如若想使用qemu虚拟机,可以通过将/usr/libexec/qemu-kvm链接为/usr/bin/qemu实现。
# ln -sv /usr/libexec/qemu-kvm /usr/bin/qemu-kvm
qemu-kvm命令使用格式为“qemu-kvm [options] [disk_image]”,其选项非常多,不过,大致可分为如下几类。
标准选项;
USB选项;
显示选项;
i386平台专用选项;
网络选项;
字符设备选项;
蓝牙相关选项;
Linux系统引导专用选项;
调试/专家模式选项;
PowerPC专用选项;
Sparc32专用选项;
qemu-kvm的标准选项
qemu-kvm的标准选项主要涉及指定主机类型、
cpu模式、NUMA、软驱设备、光驱设备及硬件设备等。
名称;
-M machine:指定要模拟的主机类型,如Standard PC、ISA-only PC或Intel-Mac等,可以使用“qemu-kvm -M ?”
获取所
支持的所有类型;
-m megs:设定虚拟机的RAM大小;
-
cpu model:设定
cpu模型,如coreduo、qemu64等,可以使用“qemu-kvm -
cpu ?”
获取所
支持的所有模型;
-smp n[,cores=cores][,threads=threads][,sockets=sockets][,max
cpus=max
cpus]:设定模拟的SMP架构中
cpu的个数等、每个
cpu的核心数及
cpu的socket数目等;PC机上最多可以模拟255颗
cpu;max
cpus用于指定热插入的
cpu个数上限;
-numa opts:指定模拟多节点的numa设备;
-fda file
-fdb file:使用指定
文件(file)作为软盘镜像,file为/dev/fd0表示使用物理软驱;
-hda file
-hdb file
-hdc file
-hdd file:使用指定file作为硬盘镜像;
-cdrom file:使用指定file作为CD-ROM镜像,需要注意的是-cdrom和-hdc不能同时使用;将file指定为/dev/cdrom可以直接使用物理光驱;
-drive option[,option[,...]]]:定义一个硬盘设备;可用子选项有很多。
file=/path/to/somefile:硬件映像
文件路径;
if=interface:指定硬盘设备所连接的接口类型,即控制器类型,如ide、scsi、sd、mtd、floppy、pflash及virtio等;
index=index:设定同一种控制器类型中不同设备的索引号,即标识号;
media=media:定义介质类型为硬盘(disk)还是光盘(cdrom);
snapshot=snapshot:指定当前硬盘设备是否
支持快照
功能:on或off;
cache=cache:定义如何使用物理机缓存来访问块数据,其可用值有none、writeback、unsafe和writethrough四个;
format=format:指定映像
文件的格式,具体格式可参见qemu-img命令;
-boot [order=drives][,once=drives][,menu=on|off]:定义启动设备的引导次序,每种设备使用一个字符表示;不同的架构所
支持的设备及其表示字符不尽相同,在x86 PC架构上,a、b表示软驱、c表示第一块硬盘,d表示第一个光驱设备,n-p表示网络适配器;默认为硬盘设备;
-boot order=dc,once=d
qemu-kvm的显示选项
显示选项用于定义虚拟机启动后的
显示接口相关类型及
属性等。
显示VGA
输出;而此选项用于
禁止图形接口,此时,qemu类似一个简单的命令行程序,其仿真串口设备将被
重定向到控制台;
-curses:
禁止图形接口,并使用curses/ncurses作为交互接口;
-alt-grab:使用Ctrl+Alt+Shift组合键释放鼠标;
-ctrl-grab:使用右Ctrl键释放鼠标;
-sdl:启用SDL;
-spice option[,...]]:启用spice远程桌面协议;其有许多子选项,具体请参照qemu-kvm的手册;
-vga type:指定要仿真的VGA接口类型,常见类型有:
cirrus:Cirrus Logic GD5446
显示卡;
std:带有Bochs VBI扩展的标准VGA
显示卡;
vmware:VMWare SVGA-II兼容的
显示适配器;
qxl:QXL半虚拟化
显示卡;与VGA兼容;在Guest中安装qxl驱动后能以很好的方式工作,在使用spice协议时推荐使用此类型;
none:禁用VGA卡;
-vnc display[,...]]]:默认情况下,qemu使用SDL
显示VGA
输出;使用-vnc选项,可以让qemu监听在VNC上,并将VGA
输出重定向至VNC会话;使用此选项时,必须使用-k选项指定
键盘布局类型;其有许多子选项,具体请参照qemu-kvm的手册;
i386平台专用选项
功能,GuestOS与ACPI出现兼容问题时使用此选项;
-balloon none:禁用balloon设备;
-balloon virtio[,addr=addr]:启用virtio balloon设备;
网络属性相关选项
网络
属性相关选项用于定义网络设备接口类型及其相关的各
属性等信息。这里只介绍nic、tap和user三种类型网络接口的
属性,其它类型请参照qemu-kvm手册。
显示的网上设备
名称;emu可以模拟多个类型的网卡设备,如virtio、i82551、i82557b、i82559er、ne2k_isa、pcnet、rtl8139、e1000、smc91c111、lance及mcf_fec等;不过,不同平台架构上,其
支持的类型可能只包含前述列表的一部分,可以使用“qemu-kvm -net nic,model=?”来
获取当前平台
支持的类型;
-net tap[,fd=h][,ifname=name][,script=file][,downscript=dfile]:通过物理机的TAP网络接口连接至vlan n中,使用script=file指定的脚本(默认为/etc/qemu-ifup)来配置当前网络接口,并使用downscript=file指定的脚本(默认为/etc/qemu-ifdown)来撤消接口配置;使用script=no和downscript=no可分别用来
禁止执行脚本;
-net user[,option][,...]:在
用户模式配置网络栈,其不依赖于管理权限;有效选项有:
vlan=n:连接至vlan n,默认n=0;
name=name:指定接口的
显示名称,常用于监控模式中;
net=addr[/mask]:设定GuestOS可见的IP网络,掩码可选,默认为10.0.2.0/8;
host=addr:指定GuestOS中看到的物理机的IP地址,默认为指定网络中的第二个,即x.x.x.2;
dhcpstart=addr:指定DHCP服务地址池中16个地址的起始IP,默认为第16个至第31个,即x.x.x.16-x.x.x.31;
dns=addr:指定GuestOS可见的dns服务器地址;默认为GuestOS网络中的第三个地址,即x.x.x.3;
tftp=dir:激活内置的tftp服务器,并使用指定的dir作为tftp服务器的默认根目录;
bootfile=file:BOOTP
文件名称,用于实现网络引导GuestOS;如:qemu -hda linux.img -boot n -net user,tftp=/tftpserver/pub,bootfile=/pxelinux.0
3.使用qemu-kvm安装虚拟机Guest OS
测试安装windows xp
1).下载系统镜像文件,我这里有个windows XP的ghost系统,我们来试着安装。
winxp_ghost.iso
创建虚拟机的磁盘文件存放目录:
# mkdir /kvm/images -pv
创建虚拟磁盘文件:
<div class="jb51code">
<pre class="brush:plain;">
qemu-img create -o preallocation=Metadata -f qcow2 /kvm/images/winxp.qcow2 60G
ll -h /kvm/images/
total 9.6M
-rw-r--r-- 1 root root 61G Feb 7 23:50 winxp.qcow2
cpu host -smp 1 -name winxp -m 512 -drive file=/kvm/images/winxp.qcow2,if=ide,meida=disk,format=qcow2 -drive file=/root/winxp_ghost.iso,media=cdrom -boot dc -usbdevice tablet