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22a5bd47ee
KVM：管理工具
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2024-07-18 17:18:16 +08:00
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KVM：安装配置 2024-07-18 17:17:55 +08:00
7Wate
947a4fa75d
KVM：概述 2024-07-18 17:17:33 +08:00
7Wate
1f7dbface6
虚拟机：平台简介 2024-07-18 17:17:19 +08:00
7Wate
9f2dc471a4
虚拟化：概述 2024-07-18 17:17:11 +08:00
7Wate
19374fc18a
KVM：概述 2024-07-16 14:09:02 +08:00
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Tech/operating-system/Virtualization/1.虚拟化概述/虚拟化平台简介.md
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@ -20,6 +20,10 @@ date: 2024-07-09
[VMware vSphere](https://www.vmware.com/products/vsphere.html) 是 [VMware](https://www.vmware.com/) 公司推出的企业级虚拟化平台，被广泛认为是**市场上最成熟、功能最强大的虚拟化解决方案之一**。vSphere 集成了虚拟化、管理和自动化功能，帮助企业构建灵活、高效的 IT 基础设施。
**架构图**
![VMware vSphere ](https://static.7wate.com/2024/07/17/34230c4a1a01e.png)
**历史发展**
- **2001 年**：VMware 发布了其首个虚拟化产品 VMware GSX Server 和 VMware ESX Server。
@ -71,6 +75,10 @@ VMware vSphere 是一款功能强大的企业级虚拟化平台，具有高性
[Microsoft Hyper-V](https://learn.microsoft.com/en-us/training/paths/windows-server-hyper-v-virtualization/) 是微软推出的虚拟化平台，**广泛集成在 Windows Server 操作系统中**，提供企业级虚拟化解决方案。Hyper-V 支持虚拟化 Windows 和 Linux 操作系统，是微软生态系统的重要组成部分。
**架构图**
![hv_architecture.png](https://static.7wate.com/2024/07/17/65907c781f05f.gif)
**历史发展**
- **2008 年**：微软发布了 Hyper-V 的第一个版本，作为 Windows Server 2008 的一个功能组件，标志着微软正式进入虚拟化市场。
@ -125,6 +133,10 @@ Microsoft Hyper-V 是一款功能强大且成本效益高的企业级虚拟化
**QEMU 可以独立运行，也可以与 KVM 结合使用，以提供接近原生的性能。**
**架构图**
![KVM 架构图](https://static.7wate.com/2024/07/15/b324679637ccd.png)
**历史发展**
- **2003 年**：QEMU 项目由 Fabrice Bellard 启动，最初作为一种用户模式仿真器发布。
@ -187,6 +199,10 @@ Microsoft Hyper-V 是一款功能强大且成本效益高的企业级虚拟化
**[Citrix XenServer](https://www.xenserver.com/) 是基于 [Xen hypervisor](https://xenproject.org/) 的开源虚拟化平台，提供企业级的虚拟化解决方案。**XenServer 以其高性能和高可用性著称，并且能够与 Citrix 的桌面虚拟化和应用虚拟化解决方案无缝集成。
**架构图**
![architecture-overview.png](https://static.7wate.com/2024/07/17/45477057b003b.png)
**历史发展**
- **2003 年**：Xen 项目由剑桥大学发起，并迅速成为开源社区的热门项目。
@ -241,6 +257,10 @@ Citrix XenServer 是一款高性能、高可用性和易于管理的开源虚拟
**[OpenStack](https://www.openstack.org/) 是一个开源的云计算平台，支持构建公有云和私有云环境。**它由多个互相依赖的组件组成，提供计算、存储和网络的虚拟化服务。OpenStack 提供了高度可扩展和灵活的云基础设施，适用于各种规模的企业和组织。
**架构图**
![map-of-OpenStack-projects.png](https://static.7wate.com/2024/07/17/2be68edb8bb88.png)
**历史发展**
- **2010 年**：OpenStack 项目由 NASA 和 Rackspace 合作发起，旨在提供开源的云计算解决方案，为用户提供自由和灵活的云环境选择。
@ -291,6 +311,10 @@ Citrix XenServer 是一款高性能、高可用性和易于管理的开源虚拟
**[Proxmox VE](https://www.proxmox.com/) (Virtual Environment) 是一个开源的虚拟化管理平台**，支持 KVM（Kernel-based Virtual Machine）和 LXC（Linux Containers）容器。它提供了集成的虚拟化和容器化管理功能，是**中小企业和实验室环境的理想选择。**
**架构图**
![proxmox_introduction.svg](https://static.7wate.com/2024/07/17/73e9617275bd9.svg)
**历史发展**
- **2008 年**：Proxmox VE 发布第一个版本，提供开源的 KVM 管理平台，为企业和开发者提供了一个免费的虚拟化解决方案。
@ -445,22 +469,22 @@ Oracle VM VirtualBox 是**一款功能强大且灵活的开源桌面虚拟化软
## 虚拟化平台对比
| **维度** | **VMware vSphere** | **Microsoft Hyper-V** | **KVM 与 QEMU** | **Citrix XenServer** | **OpenStack** | **Proxmox VE** |
| ---------------------- | ---------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ | ---------------------------------------------- | -------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| **技术** | 全虚拟化，裸机型 Hypervisor，支持 vMotion、DRS、HA 等。 | 全虚拟化，裸机型 Hypervisor，支持 Hyper-V Replica。 | 全虚拟化，内核模块，支持高性能计算和虚拟网络。 | 全虚拟化，裸机型 Hypervisor，支持高性能计算和大规模部署。 | 全虚拟化，模块化组件设计，支持计算、存储和网络虚拟化。 | 全虚拟化，支持 KVM 虚拟机和 LXC 容器，集群和备份功能。 |
| **分类** | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化，网络虚拟化，存储虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化，容器虚拟化。 |
| **特点** | 高性能和高可靠性，先进的管理功能，广泛兼容性，强大安全性。 | 内置于 Windows Server，深度集成 Microsoft 生态系统，高可用性和灾难恢复。 | 开源和社区驱动，高度可扩展，性能优越。 | 高性能和高可用性，集成 Citrix 生态系统，易于管理。 | 模块化设计，高度可扩展，广泛的硬件和软件兼容性。 | 集成虚拟化和容器化管理，易于部署和管理，高可用性和备份功能。 |
| **优势** | 成熟稳定，丰富的生态系统，强大技术支持。 | 成本效益高，易于管理，强大的社区支持。 | 灵活性和可定制性，强大支持服务，成本节约。 | 开源和成本效益，广泛硬件支持，安全性强。 | 开源和社区支持，灵活性和可定制性，经济高效。 | 开源和成本效益，灵活性和易用性，强大的社区支持。 |
| **缺点** | 价格较高，学习曲线较陡。 | 性能可能不如专门的虚拟化平台，功能可能不如 vSphere 强大。 | 需要较高的 Linux 知识，商业支持需付费。 | 社区支持较弱，功能可能不如 vSphere 和 Hyper-V。 | 部署和管理复杂，需高技术水平。 | 不如商业平台功能强大，企业级支持较少。 |
| **适用场景** | 大型企业数据中心，私有云和混合云。 | 中小型企业，微软技术栈。 | 开源技术偏好企业，多样化 IT 环境。 | 桌面虚拟化，开源技术偏好企业。 | 大规模云计算环境，企业私有云和公有云。 | 中小型企业和实验室环境，多虚拟化技术集成。 |
| **虚拟化软件** | VMware vSphere、ESXi、vCenter Server。 | Windows Server、Hyper-V Manager、System Center。 | Red Hat Enterprise Linux、RHEV、oVirt。 | Citrix XenServer、XenCenter。 | OpenStack Compute (Nova)、Cinder、Neutron。 | Proxmox VE、PVE 管理界面。 |
| **Hypervisor 类型** | Type 1 裸机型。 | Type 1 裸机型。 | Type 1 裸机型，集成在 Linux 内核中。 | Type 1 裸机型。 | Type 1 裸机型，模块化架构。 | Type 1 裸机型。 |
| **容器支持** | 通过 vSphere Integrated Containers 支持。 | 通过 Windows Server 容器支持。 | 通过 Docker 和 Podman 支持。 | 支持 LXC 容器。 | 通过 Magnum 支持容器编排。 | 通过 LXC 支持容器。 |
| **存储虚拟化** | vSAN、VAAI。 | Storage Spaces Direct。 | GlusterFS、Ceph。 | XenMotion、XenServer StorageLink。 | Cinder、Swift、Ceph。 | ZFS、Ceph。 |
| **网络虚拟化** | NSX、vSwitch。 | Hyper-V Virtual Switch、SDN。 | Open vSwitch、Linux Bridge。 | Open vSwitch、SR-IOV。 | Neutron、Open vSwitch。 | Open vSwitch、Linux Bridge。 |
| **安全功能** | NSX、vShield。 | Shielded VM、Security Center。 | SELinux、AppArmor。 | Xen Security Modules (XSM)。 | Keystone、Barbican。 | AppArmor、Firewall。 |
| **性能优化** | DRS、vMotion。 | 动态内存调整、资源调控。 | 调度器优化、NUMA 支持。 | 高性能计算支持、NUMA 支持。 | 调度器优化、高性能计算支持。 | 性能调优工具、高可用性支持。 |
| **高可用性和灾难恢复** | HA、FT、vMotion。 | Hyper-V Replica、Live Migration。 | 高可用性集群、Live Migration。 | HA、XenMotion。 | 高可用性集群、热迁移。 | 高可用性集群、备份恢复工具。 |
| **管理工具** | vCenter Server、vSphere Client。 | Hyper-V Manager、System Center Virtual Machine Manager。 | oVirt、RHEV-M。 | XenCenter、Xen Orchestra。 | Horizon、Dashboard。 | PVE 管理界面、命令行工具。 |
| **维度** | **VMware vSphere** | **Microsoft Hyper-V** | **KVM 与 QEMU** | **Citrix XenServer** | **OpenStack** | **Proxmox VE** |
| ---------------------- | ---------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ | ---------------------------------------------- | --------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| **技术** | 全虚拟化，裸机型 Hypervisor，支持 vMotion、DRS、HA 等。 | 全虚拟化，裸机型 Hypervisor，支持 Hyper-V Replica。 | 全虚拟化，内核模块，支持高性能计算和虚拟网络。 | 全虚拟化，裸机型 Hypervisor，支持高性能计算和大规模部署。 | 全虚拟化，模块化组件设计，支持计算、存储和网络虚拟化。 | 全虚拟化，支持 KVM 虚拟机和 LXC 容器，集群和备份功能。 |
| **分类** | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化，网络虚拟化，存储虚拟化。 | 硬件虚拟化，操作系统虚拟化，容器虚拟化。 |
| **特点** | 高性能和高可靠性，先进的管理功能，广泛兼容性，强大安全性。 | 内置于 Windows Server，深度集成 Microsoft 生态系统，高可用性和灾难恢复。 | 开源和社区驱动，高度可扩展，性能优越。 | 高性能和高可用性，集成 Citrix 生态系统，易于管理。 | 模块化设计，高度可扩展，广泛的硬件和软件兼容性。 | 集成虚拟化和容器化管理，易于部署和管理，高可用性和备份功能。 |
| **优势** | 成熟稳定，丰富的生态系统，强大技术支持。 | 成本效益高，易于管理，强大的社区支持。 | 灵活性和可定制性，强大支持服务，成本节约。 | 开源和成本效益，广泛硬件支持，安全性强。 | 开源和社区支持，灵活性和可定制性，经济高效。 | 开源和成本效益，灵活性和易用性，强大的社区支持。 |
| **缺点** | 价格较高，学习曲线较陡。 | 性能可能不如专门的虚拟化平台，功能可能不如 vSphere 强大。 | 需要较高的 Linux 知识，商业支持需付费。 | 社区支持较弱，功能可能不如 vSphere 和 Hyper-V。 | 部署和管理复杂，需高技术水平。 | 不如商业平台功能强大，企业级支持较少。 |
| **适用场景** | 大型企业数据中心，私有云和混合云。 | 中小型企业，微软技术栈。 | 开源技术偏好企业，多样化 IT 环境。 | 桌面虚拟化，开源技术偏好企业。 | 大规模云计算环境，企业私有云和公有云。 | 中小型企业和实验室环境，多虚拟化技术集成。 |
| **虚拟化软件** | VMware vSphere、ESXi、vCenter Server。 | Windows Server、Hyper-V Manager、System Center。 | Red Hat Enterprise Linux、RHEV、oVirt。 | Citrix XenServer、XenCenter。 | OpenStack Compute (Nova)、Cinder、Neutron。 | Proxmox VE、PVE 管理界面。 |
| **Hypervisor 类型** | Type 1 裸机型。 | Type 1 裸机型。 | Type 1+2 型，KVM 集成在 Linux 内核中。 | Type 1 裸机型。 | Type 1 裸机型，模块化架构。 | Type 1 裸机型。 |
| **容器支持** | 通过 vSphere Integrated Containers 支持。 | 通过 Windows Server 容器支持。 | 通过 Docker 和 Podman 支持。 | 支持 LXC 容器。 | 通过 Magnum 支持容器编排。 | 通过 LXC 支持容器。 |
| **存储虚拟化** | vSAN、VAAI。 | Storage Spaces Direct。 | GlusterFS、Ceph。 | XenMotion、XenServer StorageLink。 | Cinder、Swift、Ceph。 | ZFS、Ceph。 |
| **网络虚拟化** | NSX、vSwitch。 | Hyper-V Virtual Switch、SDN。 | Open vSwitch、Linux Bridge。 | Open vSwitch、SR-IOV。 | Neutron、Open vSwitch。 | Open vSwitch、Linux Bridge。 |
| **安全功能** | NSX、vShield。 | Shielded VM、Security Center。 | SELinux、AppArmor。 | Xen Security Modules (XSM)。 | Keystone、Barbican。 | AppArmor、Firewall。 |
| **性能优化** | DRS、vMotion。 | 动态内存调整、资源调控。 | 调度器优化、NUMA 支持。 | 高性能计算支持、NUMA 支持。 | 调度器优化、高性能计算支持。 | 性能调优工具、高可用性支持。 |
| **高可用性和灾难恢复** | HA、FT、vMotion。 | Hyper-V Replica、Live Migration。 | 高可用性集群、Live Migration。 | HA、XenMotion。 | 高可用性集群、热迁移。 | 高可用性集群、备份恢复工具。 |
| **管理工具** | vCenter Server、vSphere Client。 | Hyper-V Manager、System Center Virtual Machine Manager。 | oVirt、RHEV-M。 | XenCenter、Xen Orchestra。 | Horizon、Dashboard。 | PVE 管理界面、命令行工具。 |
选择合适的虚拟化平台取决于企业的具体需求、预算和现有 IT 环境。**VMware vSphere 和 Microsoft Hyper-V 适用于大多数企业级部署，Red Hat KVM 和 Citrix XenServer 则更适合偏好开源解决方案的企业。而 OpenStack、Proxmox VE 则提供了灵活的选择，满足不同规模和类型的虚拟化需求。**了解每个平台的特点和优势，能够帮助企业做出更明智的决策，实现 IT 基础设施的现代化和优化。

4
Tech/operating-system/Virtualization/1.虚拟化概述/虚拟化概述.md
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@ -60,6 +60,8 @@ date: 2024-07-09
Hypervisor 是虚拟机的管理程序，负责资源分配、调度和隔离。Hypervisor 在物理硬件和虚拟机之间进行协调，确保资源的高效利用和虚拟机的安全隔离。
![Type 1 vs. Type 2 Hypervisors](https://static.7wate.com/2024/07/15/b506eeb644613.png)
- **Type 1 Hypervisor（裸机型）**：直接运行在物理硬件上，无需宿主操作系统。例如 VMware ESXi、Microsoft Hyper-V 和 Citrix XenServer。
- **Type 2 Hypervisor（托管型）**：运行在宿主操作系统之上。例如 VMware Workstation、Oracle VirtualBox。
@ -76,6 +78,8 @@ Hypervisor 是虚拟机的管理程序，负责资源分配、调度和隔离。
容器是一种轻量级的虚拟化方式，通过提供隔离的用户空间环境，实现应用的快速部署和运行。容器技术共享宿主操作系统内核，但每个容器有自己的文件系统、进程空间和网络接口。
![Containers](https://static.7wate.com/2024/07/17/7b656946d8d95.png)
- **Docker**：最流行的容器技术，提供简单易用的工具来创建、管理和分发容器化应用。
- **Kubernetes**：容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。
- **LXC（Linux Containers）**：基于 Linux 的轻量级容器技术。

403
Tech/operating-system/Virtualization/2.KVM虚拟化/1. KVM 概述.md Normal file
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@ -0,0 +1,403 @@
---
title: KVM 概述
description: KVM（Kernel-based Virtual Machine）是Linux内核的一部分，提供开源的虚拟化技术。它支持全虚拟化和硬件辅助虚拟化，允许在Linux上运行多个隔离的虚拟机。KVM以其高性能、模块化设计、开源特性、与Linux紧密集成、支持多种操作系统而广泛应用于数据中心、云计算、开发和测试等领域。
keywords:
- KVM
- 虚拟化
- 硬件辅助
- 开源
- 云计算
- 数据中心
tags:
- 技术/操作系统
- 虚拟化/KVM
author: 仲平
date: 2024-07-15
---
## 引言
### 什么是虚拟化？
**虚拟化是一种通过抽象底层硬件资源来创建多个独立运行的虚拟环境的技术。**它允许一台物理服务器运行多个操作系统实例，从而极大地提高了资源利用率和灵活性。
虚拟化可以分为以下几类：
1. **全虚拟化**：虚拟机完全模拟底层硬件，操作系统无需修改即可运行。代表技术有 VMware ESXi 和 Microsoft Hyper-V。
2. **半虚拟化**：需要对操作系统进行修改以适应虚拟化环境，从而提高性能。代表技术有 Xen。
3. **硬件辅助虚拟化**：通过 CPU 提供的虚拟化指令集（如 Intel VT-x 和 AMD-V）来提高虚拟化性能。现代的虚拟化技术通常结合了全虚拟化和硬件辅助虚拟化。
### 虚拟化的历史和发展
虚拟化技术的起源可以追溯到 20 世纪 60 年代。当时 IBM 开发了 CP/CMS 操作系统，为大型机提供了虚拟化功能，以便同时运行多个操作系统实例。
在 1960 年代，IBM 的 CP-40 和 CP-67 系统首次引入了虚拟化的概念，允许多个虚拟机在同一个物理机上运行。这些虚拟机提供了彼此隔离的操作环境，极大地提高了大型机的利用率和灵活性。CP/CMS 操作系统是虚拟化技术的早期实现之一，为后来发展的虚拟化技术奠定了基础。
进入 21 世纪，随着硬件性能的提升和虚拟化需求的增加，虚拟化技术得到了迅速发展。**VMware** 在 1999 年发布了首款商业虚拟化产品，标志着现代虚拟化技术的兴起。随着开源社区的崛起，**KVM**（Kernel-based Virtual Machine）于 2006 年被合并到 Linux 内核中，成为开源虚拟化领域的重要组成部分。KVM 通过将 Linux 内核转变为一个 Hypervisor，为用户提供了高效且灵活的虚拟化解决方案。
### KVM 的定位和重要性
**KVM（Kernel-based Virtual Machine）是 Linux 内核的一部分，它将 Linux 内核转变为一个 Hypervisor，允许用户在 Linux 操作系统上运行多个隔离的虚拟机。作为一种开源虚拟化技术，KVM 在虚拟化领域占据了重要地位。**
KVM 是一个模块化的虚拟化解决方案，与 Linux 内核紧密集成，利用 Linux 的调度和内存管理功能来实现高效的虚拟化。它支持全虚拟化和硬件辅助虚拟化，能够运行多种操作系统，包括 Linux、Windows 和 BSD。作为开源社区的一部分，KVM 受到了广泛的支持和发展。它不仅被许多企业和研究机构采用，还成为了许多云计算平台（如 OpenStack）的核心虚拟化技术。
**KVM 的应用领域**非常广泛。在**数据中心**，KVM 被广泛应用以提高服务器的利用率和灵活性。通过 KVM，可以在同一台物理服务器上运行多个虚拟机，从而实现资源的动态分配和高效利用。在**云计算**环境中，KVM 得到了广泛应用，许多公有云和私有云平台都采用 KVM 作为底层虚拟化技术，为云计算提供了灵活的资源管理和隔离机制。开发人员和测试人员也利用 KVM 提供的灵活**虚拟化环境**，快速创建和销毁虚拟机，以便进行软件开发和测试。KVM 还可以用于**桌面虚拟化**，将用户的桌面环境虚拟化，实现集中管理和远程访问。
KVM 的灵活性、高性能和开源特性使其成为现代虚拟化技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域，推动了虚拟化技术的发展和普及。
## KVM 简介
### 什么是 KVM？
KVM（Kernel-based Virtual Machine）是一个开源虚拟化技术，**它将 Linux 内核转变为一个 Hypervisor**，使得用户可以在 Linux 操作系统上运行多个隔离的虚拟机。KVM 通过加载内核模块来提供虚拟化功能，并且**依赖硬件辅助虚拟化技术（如 Intel VT-x 和 AMD-V）来提高虚拟化性能。**
#### KVM 的定义
KVM 是一个虚拟化基础架构，它将 Linux 内核转换为一个 Hypervisor，从而使主机能够运行多个虚拟机。每个虚拟机拥有其独立的虚拟硬件，包括 CPU、内存、磁盘和网络接口。
#### KVM 的特点
1. **高性能**：KVM 利用硬件辅助虚拟化技术，实现了高效的虚拟化性能。
2. **模块化设计**：KVM 是一个内核模块，可以动态加载和卸载，不影响主机系统的其他功能。
3. **开源**：KVM 是开源项目，源代码公开，广泛应用于开源社区和企业环境。
4. **与 Linux 紧密集成**：KVM 作为 Linux 内核的一部分，能够充分利用 Linux 的调度、内存管理和设备驱动等功能。
5. **支持多种操作系统**：KVM 支持运行多种操作系统，包括 Linux、Windows、BSD 等。
### KVM 的发展历史和背景
KVM 的发展历程可以追溯到 2006 年，由以色列企业 Qumranet 的 Avi Kivity 开发，并于同年被合并到 Linux 内核主线。随着时间的推移，KVM 逐渐发展成为一个成熟的虚拟化解决方案。
#### KVM 的起源和演变
KVM 由 Avi Kivity 开发，并在 2006 年被合并到 Linux 内核版本 2.6.20。KVM 最初的目标是提供一个简单、高效的虚拟化解决方案，与现有的虚拟化技术（如 Xen）形成竞争。
#### 关键版本和里程碑
- **2006 年**：KVM 被合并到 Linux 内核 2.6.20，标志着 KVM 的诞生。
- **2008 年**：**Red Hat 收购 Qumranet**，进一步推动 KVM 的开发和商业化应用。
- **2011 年**：KVM 成为 OpenStack 项目的核心组件之一，大大提升了其在云计算领域的应用。
- **2014 年**：KVM 成为 Linux 基金会的一个顶级项目，进一步加强了其在开源社区的影响力。
### KVM 在虚拟化技术中的地位
KVM 在虚拟化技术领域占据了重要地位，与其他虚拟化技术（如 VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 和 Xen）相比，KVM 具有独特的优势。
#### KVM 与其他虚拟化技术的比较
1. **VMware vSphere**：VMware vSphere 是一种成熟的商业虚拟化解决方案，具有强大的管理工具和企业支持。相比之下，KVM 虽然是开源项目，但在灵活性和成本效益方面具有优势。
2. **Microsoft Hyper-V**：Hyper-V 是微软的虚拟化解决方案，与 Windows Server 紧密集成。KVM 则与 Linux 紧密集成，适合在 Linux 环境中使用。
3. **Xen**：Xen 是另一种开源虚拟化技术，早期采用半虚拟化技术，后来也支持全虚拟化。**KVM 相较于 Xen，更容易与 Linux 系统集成**，并且逐渐在开源社区中获得更广泛的支持。
#### KVM 在开源社区的影响力
KVM 作为一个开源项目，受到了广泛的支持和贡献。它不仅是许多 Linux 发行版的默认虚拟化技术，还在许多开源项目（如 OpenStack、oVirt 和 Proxmox）中发挥着关键作用。KVM 的成功得益于其高效的性能、灵活的架构以及与 Linux 内核的紧密集成。作为开源社区的重要组成部分，KVM 推动了虚拟化技术的发展和普及，为各类应用场景提供了强大的支持。
## KVM 的基本概念
![KVM 基本结构](https://static.7wate.com/2024/07/18/234c1f6ad6d4e.png)
### KVM 的工作原理
KVM（Kernel-based Virtual Machine）将 Linux 内核转变为一个 Hypervisor，使其能够运行多个隔离的虚拟机。KVM 依赖于硬件辅助虚拟化技术，如 Intel VT-x 和 AMD-V，以实现高效的虚拟化性能。
#### KVM 与 Linux 内核的集成
KVM 作为一个内核模块加载到 Linux 内核中，利用内核的现有功能，如调度和内存管理，从而实现虚拟化。KVM 模块加载后，Linux 内核变成一个功能强大的 Hypervisor，能够创建和管理虚拟机。
#### KVM 的运行机制
KVM 通过/dev/kvm 设备接口与用户空间交互。用户空间的虚拟机管理工具（如 QEMU）通过这个接口创建和管理虚拟机。每个虚拟机都有一个对应的 QEMU 进程，该进程负责模拟虚拟机的硬件设备，而 KVM 模块则处理虚拟机的 CPU 和内存管理。
### 全虚拟化与半虚拟化
![全虚拟化与半虚拟化](https://static.7wate.com/2024/07/15/b506eeb644613.png)
虚拟化可以分为全虚拟化和半虚拟化，两者在实现和性能上有所不同。
#### 全虚拟化的定义与实现
全虚拟化是指虚拟机完全模拟底层硬件，使操作系统无需修改即可运行。KVM 实现全虚拟化依赖于硬件辅助虚拟化技术，通过这些技术，KVM 可以拦截并处理虚拟机的特权指令，从而实现对底层硬件的完全模拟。
#### 半虚拟化的定义与实现
半虚拟化是指需要对操作系统进行修改以适应虚拟化环境，从而提高性能。半虚拟化通过让操作系统直接调用 Hypervisor 提供的接口来执行特权操作，减少了特权指令的模拟开销。KVM 支持通过 virtio 接口提供半虚拟化设备，如 virtio-net 和 virtio-blk，从而提高虚拟机的 I/O 性能。
### 硬件辅助虚拟化
硬件辅助虚拟化通过在 CPU 中添加专门的指令集来支持虚拟化，从而提高虚拟化性能并简化 Hypervisor 的实现。Intel 和 AMD 分别提供了 VT-x 和 AMD-V 技术来支持硬件辅助虚拟化。
#### Intel VT-x 技术
Intel VT-x 技术通过在 CPU 中添加虚拟化指令集，支持全虚拟化。VT-x 技术包括虚拟机扩展（VMX），允许 KVM 拦截并处理虚拟机的特权指令，以及扩展页表（EPT），提供高效的内存管理。
#### AMD-V 技术
AMD-V 技术类似于 Intel VT-x，通过在 CPU 中添加虚拟化指令集来支持全虚拟化。AMD-V 技术包括安全虚拟机模式（SVM），允许 KVM 拦截并处理虚拟机的特权指令，以及快速虚拟化索引（RVI），提供高效的内存管理。
#### 硬件辅助虚拟化的优势
硬件辅助虚拟化的主要优势包括：
1. **性能提升**：通过专门的指令集和硬件支持，减少了虚拟机的特权指令模拟开销，提高了虚拟化性能。
2. **简化实现**：硬件辅助虚拟化简化了 Hypervisor 的实现，使其能够更高效地管理虚拟机。
3. **提高安全性**：通过硬件隔离，提高了虚拟机之间的隔离性，增强了虚拟化环境的安全性。
KVM 利用硬件辅助虚拟化技术，实现了高效、灵活和安全的虚拟化解决方案，广泛应用于数据中心、云计算、开发和测试等领域。
## KVM 的架构
![KVM 架构图](https://static.7wate.com/2024/07/15/b324679637ccd.png)
### KVM 模块
KVM 通过内核模块加载到 Linux 内核中，将其转变为一个功能强大的 Hypervisor。主要包括以下模块：
#### kvm.ko 模块
kvm.ko 是 KVM 的核心模块，它提供了基本的虚拟化功能。该模块负责虚拟机的创建、配置和管理，并与硬件辅助虚拟化技术（如 Intel VT-x 和 AMD-V）进行交互。
#### kvm-intel.ko 和 kvm-amd.ko 模块
kvm-intel.ko 和 kvm-amd.ko 是 KVM 的硬件特定模块。kvm-intel.ko 用于支持 Intel 的 VT-x 技术，而 kvm-amd.ko 则用于支持 AMD 的 AMD-V 技术。这些模块处理与特定 CPU 虚拟化指令集的交互，提供高效的虚拟化性能。
### QEMU 用户空间工具
**QEMU 是一个开源的用户空间虚拟化工具，与 KVM 协作以提供完整的虚拟化解决方案。**
#### QEMU 的作用和功能
**QEMU 负责模拟虚拟机的硬件设备，如 CPU、内存、磁盘和网络接口。**它支持多种架构和设备，提供灵活的虚拟机配置选项。QEMU 还负责虚拟机的启动、暂停和停止等操作。
#### QEMU 与 KVM 的协作
QEMU 与 KVM 协作，通过 /dev/kvm 设备接口与 KVM 模块进行通信。QEMU 处理虚拟机的用户态操作，如设备模拟和 I/O 操作，而 KVM 则负责虚拟机的内核态操作，如 CPU 和内存的管理。通过这种协作，QEMU 和 KVM 提供了一个高效且灵活的虚拟化平台。
### KVM 和 QEMU 的关系
**KVM 和 QEMU 之间通过明确的分工来实现高效的虚拟化解决方案。**
#### 用户态和内核态的分工
KVM 负责内核态的虚拟化操作，主要包括 CPU 和内存的管理。QEMU 负责用户态的虚拟机管理和设备模拟。通过这种分工，KVM 可以利用硬件虚拟化特性提供高性能的虚拟化支持，而 QEMU 则提供灵活的设备模拟和管理功能。
#### 资源管理和调度
KVM 通过内核模块管理物理资源，如 CPU、内存和 I/O 设备。QEMU 通过用户态进程管理虚拟机的生命周期，并与 KVM 协同调度资源。KVM 利用 Linux 内核的调度机制，实现对虚拟机资源的高效管理。
### 虚拟机监控器（Hypervisor）与宿主操作系统的关系
KVM 作为一个内核模块，与宿主操作系统（通常是 Linux）紧密集成，共享和管理宿主机的资源。
#### 宿主机资源的管理
KVM 使用 Linux 内核的调度和内存管理功能，实现对虚拟机的资源分配和管理。宿主操作系统负责提供底层硬件的访问接口，KVM 则通过这些接口管理虚拟机的运行。
#### 客户机与宿主机的交互
客户机（虚拟机）通过虚拟硬件设备与宿主机进行交互。这些虚拟硬件设备由 QEMU 模拟，并通过 KVM 实现与实际硬件的映射。例如，客户机的网络流量通过虚拟网卡传输到宿主机，再由宿主机的物理网卡发送出去。
KVM 的架构通过模块化设计，实现了高效的虚拟化性能和灵活的资源管理。与 QEMU 的紧密协作，使得 KVM 成为一个功能强大且广泛应用的虚拟化解决方案。
## KVM 的功能特性
### 支持的操作系统
KVM 作为一个强大的虚拟化平台，具有广泛的客户操作系统兼容性，能够运行多种操作系统，使其在各种应用场景中得以广泛应用。
#### 客户操作系统的兼容性
KVM 支持多种客户操作系统，包括但不限于 Linux、Windows 和 BSD 系列操作系统。其兼容性源自 KVM 对硬件辅助虚拟化技术的支持，以及 QEMU 提供的广泛硬件设备模拟。
#### 常见支持的操作系统
- **Linux**：几乎所有主流的 Linux 发行版都可以在 KVM 上运行，如 Ubuntu、CentOS、Debian、Fedora 等。
- **Windows**：KVM 支持多种版本的 Windows 操作系统，包括 Windows Server 和 Windows Desktop 版本。
- **BSD 系列**：FreeBSD、OpenBSD 和 NetBSD 等 BSD 系列操作系统也能在 KVM 上良好运行。
### 高性能和高可用性
KVM 设计为高性能和高可用性环境，提供了多种性能优化机制和高可用性特性。
#### 性能优化机制
KVM 通过硬件辅助虚拟化技术（如 Intel VT-x 和 AMD-V）实现高效的虚拟化性能。此外，KVM 利用 Linux 内核的调度和内存管理功能，以及高级的 I/O 虚拟化技术（如 Virtio）来优化性能。
- **硬件辅助虚拟化**：使用 CPU 的虚拟化指令集来降低虚拟化开销，提高性能。
- **Virtio 驱动**：提供高效的虚拟化 I/O 设备，提高网络和存储性能。
- **大页支持**：利用大页内存减少内存管理开销，提高内存访问性能。
#### 高可用性特性
KVM 支持多种高可用性特性，确保虚拟机的持续可用性。
- **实时迁移（Live Migration）**：允许虚拟机在不停机的情况下，从一个物理主机迁移到另一个物理主机。
- **故障转移**：在硬件故障时，自动将虚拟机转移到备用主机，确保服务不中断。
- **快照和备份**：支持虚拟机的快照和备份机制，提供恢复手段，确保数据安全。
### 内存管理和硬件支持
KVM 提供了先进的内存管理机制和广泛的硬件支持，确保虚拟机的高效运行。
#### 内存分配和管理
KVM 利用 Linux 内核的内存管理功能，实现高效的内存分配和管理。
- **内存过量使用（Overcommitment）**：允许分配的虚拟内存总量超过物理内存总量，提高资源利用率。
- **透明大页（Transparent Huge Pages）**：自动将小页转换为大页，减少内存管理开销，提高性能。
- **内存共享（Memory Ballooning）**：动态调整虚拟机的内存分配，根据实际需求优化内存使用。
#### 硬件兼容性和支持
KVM 兼容大多数现代 x86 和 x86_64 架构的硬件平台，支持 Intel 和 AMD 的硬件虚拟化技术。KVM 还支持多种硬件设备和外围设备，通过 PCI 直通（PCI Passthrough）技术，可以将物理设备直接分配给虚拟机，提高性能。
### 网络和存储的虚拟化支持
KVM 提供了强大的网络和存储虚拟化支持，确保虚拟机的灵活性和高效性。
#### 虚拟网络的实现
KVM 通过虚拟网络设备和软件定义网络（SDN）技术，实现灵活的网络虚拟化。
- **虚拟网桥（vBridge）**：通过 Linux Bridge 或 Open vSwitch 实现虚拟机之间的网络连接。
- **虚拟网络接口（vNIC）**：通过 Virtio 网络驱动提供高效的网络性能。
- **SDN 集成**：支持与 OpenStack Neutron 等 SDN 解决方案集成，实现高级网络功能。
#### 存储虚拟化的实现
KVM 提供多种存储虚拟化机制，确保数据存储的高效和灵活。
- **虚拟磁盘**：支持多种虚拟磁盘格式，如 QCOW2、RAW、VMDK 等。
- **存储池和卷**：通过 Libvirt 管理存储池和存储卷，提供灵活的存储分配。
- **I/O 虚拟化**：通过 Virtio 块设备驱动提供高效的存储性能。
### 快照和备份
KVM 提供了全面的快照和备份功能，确保虚拟机数据的安全和可恢复性。
#### 快照的创建与管理
KVM 支持虚拟机的快照功能，可以在任何时间点创建虚拟机的状态快照，用于备份和恢复。
- **创建快照**：通过 QEMU 或 Libvirt 接口创建虚拟机快照，保存当前状态。
- **管理快照**：支持多级快照管理，可以回滚到任意快照点，实现灵活的状态恢复。
#### 备份和恢复机制
KVM 提供了强大的备份和恢复机制，确保数据安全。
- **实时备份**：支持虚拟机运行时的实时备份，确保数据不丢失。
- **增量备份**：通过 QCOW2 格式支持增量备份，减少备份数据量，提高效率。
- **恢复机制**：提供便捷的恢复工具，可以快速恢复虚拟机到任意备份点。
KVM 的功能特性使其成为一个灵活、高效且可靠的虚拟化解决方案，广泛应用于数据中心、云计算、开发和测试等领域。
## KVM 的优缺点
### KVM 的优势
#### 开源免费
**KVM 是一个完全开源的虚拟化解决方案**，任何人都可以免费使用、修改和分发。作为 Linux 内核的一部分，KVM 继承了开源社区的优势，具有透明的开发流程和**广泛的社区支持**。此外，开源的特性使得用户可以根据需要定制虚拟化环境，而无需支付昂贵的许可费用。
#### 与 Linux 内核紧密集成
**KVM 直接集成在 Linux 内核中**，利用 Linux 内核的强大功能，如调度、内存管理和安全机制。这种紧密集成不仅提高了虚拟化性能，还简化了虚拟化环境的管理。Linux 内核的稳定性和广泛的硬件支持也为 KVM 提供了坚实的基础。
#### 高性能和扩展性
KVM 利用**硬件辅助虚拟化技术**（如 Intel VT-x 和 AMD-V），提供了高效的虚拟化性能。通过 **Virtio 驱动**，KVM 进一步优化了网络和存储 I/O 性能。此外，KVM 支持实时迁移（Live Migration）、快照和大页内存等高级功能，提供了高扩展性和灵活性，满足各种复杂应用场景的需求。
### KVM 的限制和不足
#### 对硬件要求较高
KVM 依赖硬件辅助虚拟化技术，因此对硬件的要求较高。需要支持 VT-x 或 AMD-V 的处理器才能发挥 KVM 的全部功能。这在某些旧硬件或嵌入式系统中可能会成为一个限制。
#### 学习曲线
虽然 KVM 提供了强大的功能，但其配置和管理相对复杂，尤其对于初学者来说，**学习曲线较陡**。用户需要掌握 Linux 系统管理、QEMU、Libvirt 等相关知识，才能高效地使用和管理 KVM 环境。
#### 社区支持与企业支持的差异
KVM 主要依靠开源社区的支持，虽然社区活跃且资源丰富，但与一些商业虚拟化解决方案相比，企业级的技术支持可能不够全面和及时。对于需要高可靠性和快速响应支持的企业用户，可能需要依赖第三方服务提供商，如 Red Hat 提供的企业级 KVM 支持。
## KVM 的应用场景
### 服务器虚拟化
#### 数据中心的服务器整合
KVM 在数据中心的服务器整合中发挥了重要作用。通过 KVM，可以在一台物理服务器上运行多个虚拟机，从而将多个服务器的工作负载集中到少量高性能服务器上。这种整合不仅降低了硬件成本，还减少了物理空间的占用和电力消耗。此外，KVM 的高效资源管理功能使得数据中心能够灵活分配和调整计算资源，提高整体运营效率。
#### 提高资源利用率
KVM 通过虚拟化技术提高了物理服务器的资源利用率。传统物理服务器在不同应用负载下常常会有大量资源闲置，而 KVM 允许在同一物理服务器上运行多个虚拟机，每个虚拟机可以运行不同的应用程序，从而充分利用服务器的计算能力、内存和存储资源。这种资源共享和动态分配的能力，使得企业能够更高效地管理其 IT 基础设施。
### 桌面虚拟化
#### 桌面即服务（DaaS）
KVM 在桌面即服务（DaaS）中被广泛应用，提供虚拟桌面基础设施（VDI）解决方案。通过 KVM，用户可以在数据中心托管虚拟桌面，并通过网络远程访问。这种方式不仅提高了数据安全性和管理的便捷性，还降低了终端设备的成本和维护复杂性。用户可以通过各种设备（如 PC、平板电脑和智能手机）访问其虚拟桌面，实现无缝办公体验。
#### 远程办公的支持
随着远程办公需求的增加，KVM 提供了可靠的虚拟化解决方案，支持员工在任何地点、任何设备上访问其工作环境。通过 KVM 实现的远程桌面虚拟化，可以确保数据安全和应用程序的一致性，同时提供高性能和低延迟的用户体验。这对于需要频繁远程访问公司资源的企业尤为重要。
### 云计算环境中的应用
#### 公有云与私有云中的 KVM
KVM 在公有云和私有云环境中都得到了广泛应用。许多公有云提供商，如 Google Cloud 和 OpenStack，都使用 KVM 作为其底层虚拟化技术。KVM 的开源特性和高性能使其成为构建私有云的理想选择。企业可以使用 KVM 创建和管理虚拟机，提供灵活的计算资源，并根据需求动态扩展或缩减云环境。
#### KVM 在 IaaS 中的作用
KVM 在基础设施即服务（IaaS）中起着关键作用。通过 KVM，IaaS 提供商能够为用户提供按需计算资源，包括虚拟机、存储和网络。这种灵活的资源分配和管理方式，使得用户可以根据其业务需求快速部署和调整计算资源，同时仅为实际使用的资源付费。KVM 的高性能和可靠性确保了 IaaS 平台的稳定运行。
### 开发和测试环境
#### 快速部署和回滚
在开发和测试环境中，KVM 提供了快速部署和回滚的能力。开发人员可以迅速创建虚拟机进行应用程序测试，模拟不同的操作系统和配置环境。通过快照功能，开发人员可以在测试前创建虚拟机快照，出现问题时快速回滚到之前的状态。这种灵活性大大提高了开发和测试的效率，缩短了软件开发周期。
#### 多平台兼容性测试
KVM 支持多种操作系统，使其成为多平台兼容性测试的理想选择。开发团队可以在同一台物理服务器上运行多个虚拟机，测试应用程序在不同操作系统和版本上的表现。这种多平台测试能力，确保了软件在各种环境中的兼容性和稳定性，减少了发布后的问题和维护成本。
KVM 的广泛应用场景展示了其作为一种高效、灵活的虚拟化解决方案的巨大潜力。从服务器虚拟化、桌面虚拟化到云计算和开发测试环境，KVM 为各种业务需求提供了强有力的支持，助力企业实现数字化转型和高效运作。
## KVM 的未来发展
### KVM 社区的现状和发展方向
#### 当前社区的活跃度
KVM 社区非常活跃，汇集了大量开发者、企业和开源爱好者的贡献。社区定期发布更新，改进功能和性能，并积极修复漏洞。**大型企业如 Red Hat、Intel 和 IBM 等都在积极支持和推动 KVM 的发展，确保其在虚拟化领域的领先地位。**
#### 社区的重要项目和贡献
KVM 社区中有多个重要项目和贡献，这些项目推动了 KVM 的技术进步和广泛应用：
- **QEMU**：作为 KVM 的用户空间工具，QEMU 的开发和改进直接影响 KVM 的功能和性能。社区对 QEMU 的持续优化使得 KVM 在硬件模拟和设备支持方面不断增强。
- **Libvirt**：这是一个开源 API 和管理工具集，用于管理 KVM 虚拟机。Libvirt 的开发提高了 KVM 虚拟机的管理和自动化能力，使其更易于集成和使用。
- **Virtio**：Virtio 项目致力于优化虚拟机的 I/O 性能，通过提供高效的虚拟化驱动程序，使得 KVM 在网络和存储性能方面表现优异。
### 新技术和趋势
#### KVM 与容器技术的结合
随着容器技术的普及，KVM 与容器技术的结合成为一种趋势。KVM 提供了虚拟化的隔离性和安全性，而容器技术则提供了轻量级和高效的应用部署方式。两者的结合可以实现更高效和安全的云计算环境。例如，KubeVirt 项目就是一个将 KVM 和 Kubernetes 结合的开源项目，允许用户在 Kubernetes 集群中运行虚拟机，从而实现虚拟机和容器的混合编排。
#### KVM 在边缘计算中的应用
边缘计算的兴起为 KVM 提供了新的应用场景。在边缘计算环境中，计算资源靠近数据源，从而减少延迟和带宽消耗。KVM 可以在边缘节点上运行，提供虚拟化服务，使得边缘设备能够高效地运行各种应用程序。KVM 的灵活性和高性能使其成为边缘计算的理想选择，特别是在需要多租户隔离和资源动态分配的场景中。
#### KVM 的性能优化和新特性
KVM 的未来发展方向之一是持续的性能优化和新特性的引入。以下是一些值得关注的方向：
- **内存优化**：通过改进内存管理机制，如大页支持和内存共享技术，提高虚拟机的内存使用效率。
- **I/O 性能提升**：通过优化 Virtio 驱动和引入新的 I/O 虚拟化技术，进一步提升虚拟机的网络和存储性能。
- **安全性增强**：引入更多的安全机制，如 SEV（安全加密虚拟化）和 SGX（软件保护扩展），提高虚拟机的隔离性和数据保护能力。
- **多架构支持**：扩展对更多硬件架构的支持，如 ARM 和 RISC-V，以适应多样化的应用需求。
KVM 作为一个成熟且不断发展的虚拟化解决方案，其未来充满潜力。在社区的推动和新技术的引入下，KVM 将继续优化和扩展其功能，为用户提供更高效、安全和灵活的虚拟化服务。无论是在云计算、边缘计算，还是在混合编排环境中，KVM 都将发挥重要作用。

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Tech/operating-system/Virtualization/2.KVM虚拟化/2. KVM 安装配置.md Normal file
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@ -0,0 +1,538 @@
---
title: KVM 安装配置
description: 如何在 Linux 系统上安装和配置 KVM 虚拟化技术，包括硬件要求、操作系统选择、KVM 安装步骤、网络桥接配置、存储池和存储卷管理、虚拟机创建和管理工具的使用。
keywords:
- KVM
- Linux
- 虚拟化安装
- 网络桥接
- 存储池
- 虚拟机管理
tags:
- 技术/操作系统
- 虚拟化/KVM
author: 仲平
date: 2024-07-16
---
## 环境准备
### 硬件要求
#### 检查 CPU 是否支持虚拟化技术（Intel VT-x 或 AMD-V）
在部署 KVM 前，需要确保系统的 CPU 支持硬件虚拟化技术。这些技术包括 Intel 的 VT-x 和 AMD 的 AMD-V。以下是检查方法：
1. **Intel CPU**：使用命令 `grep -E "vmx" /proc/cpuinfo` 检查 CPU 是否支持 VT-x。
2. **AMD CPU**：使用命令 `grep -E "svm" /proc/cpuinfo` 检查 CPU 是否支持 AMD-V。
如果命令输出中包含 `vmx` 或 `svm`，则表示 CPU 支持相应的虚拟化技术。
#### 启用 BIOS/UEFI 中的虚拟化支持
**即使 CPU 支持虚拟化技术，也需要在 BIOS/UEFI 中启用相应的功能。**以下是通用的启用步骤，具体步骤可能因主板制造商不同而有所差异：
1. 启动计算机并进入 BIOS/UEFI 设置界面（通常按 `Delete`、`F2`、`F10` 或 `Esc` 键）。
2. 在 BIOS/UEFI 设置中，找到“高级”或“处理器”选项。
3. 启用 "Intel Virtualization Technology" 或 "AMD-V" 选项。
4. 保存更改并退出 BIOS/UEFI 设置。
### 操作系统要求
KVM 作为 Linux 内核的一部分，主要在 Linux 操作系统上运行。以下是一些常用的、支持 KVM 的 Linux 发行版：
- **CentOS**：企业级发行版，基于 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 的源代码构建，适合服务器环境。
- **RHEL**：Red Hat Enterprise Linux，提供商业支持和长期维护，广泛应用于企业环境。
- **Ubuntu**：广泛使用的发行版，提供了良好的社区支持和文档。
## 安装 KVM 和 QEMU
### 在 Ubuntu 上安装
1. 更新软件包列表：
```bash
sudo apt update
```
2. 安装 KVM、QEMU 和相关工具：
```bash
apt -y install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-daemon virtinst libosinfo-bin
```
3. 启用并启动 libvirtd 服务：
```shell
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
#### 在 CentOS/RHEL 上安装
1. 更新系统：
```shell
sudo dnf update
```
2. 安装 KVM、QEMU 和相关工具：
```shell
sudo dnf install qemu-kvm libvirt virt-install
```
3. 启用并启动 libvirtd 服务：
```shell
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
#### 在其他 Linux 发行版上安装
以下是一些其他常见 Linux 发行版的安装方法：
- **Debian**:
```shell
sudo apt update
sudo apt install qemu-kvm libvirt-clients libvirt-daemon-system bridge-utils
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
- **Fedora**:
```shell
sudo dnf update
sudo dnf install @virtualization
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
### 安装虚拟机管理工具
#### 安装 `libvirt`
`libvirt` 是一个开源 API，用于管理平台虚拟化。前面已经在安装 KVM 和 QEMU 时安装了 `libvirt`。确保其已启用并正在运行：
```shell
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
#### 安装 `virt-manager`
`virt-manager` 是一个基于 GUI 的虚拟机管理工具，适用于桌面用户。
- 在 Ubuntu 上安装：
```shell
sudo apt install virt-manager
```
- 在 CentOS/RHEL 上安装：
```shell
sudo dnf install virt-manager
```
- 在其他 Linux 发行版上安装：
- Debian:
```shell
sudo apt install virt-manager
```
- Fedora:
```shell
sudo dnf install virt-manager
```
### 验证安装
#### 检查 KVM 模块是否已加载
1. 检查 KVM 模块是否已加载：
```shell
lsmod | grep kvm
```
应该看到类似以下的输出：
```shell
kvm_intel 204800 0
kvm 655360 1 kvm_intel
```
2. 如果使用 AMD 处理器，检查 `kvm-amd` 模块：
```shell
lsmod | grep kvm
```
应该看到类似以下的输出：
```shell
kvm_amd 204800 0
kvm 655360 1 kvm_amd
```
#### 确认虚拟化功能可用
1. 在 Ubuntu 和 Debian 上使用 `kvm-ok` 工具检查虚拟化功能：
```shell
sudo apt install cpu-checker
sudo kvm-ok
```
输出应显示：
```shell
INFO: /dev/kvm exists
KVM acceleration can be used
```
2. 在 CentOS/RHEL 和其他发行版上，使用 `virt-host-validate` 工具检查：
```shell
sudo virt-host-validate
```
输出应显示：
```shell
QEMU: Checking for hardware virtualization: PASS
QEMU: Checking for device /dev/kvm: PASS
QEMU: Checking for device /dev/vhost-net: PASS
QEMU: Checking for device /dev/net/tun: PASS
……
```
通过以上步骤，可以确保 KVM 及其相关工具已正确安装并配置好。接下来可以开始创建和管理虚拟机，充分利用 KVM 提供的虚拟化功能。
## 基本配置
### 配置网络桥接
网络桥接允许虚拟机直接与主机网络进行通信，使其像物理机一样访问网络。以下是使用 `nmcli` 创建和配置虚拟网络桥接的详细步骤：
#### 创建虚拟网络桥接（桥接模式）
1. **安装必要的软件包**：
- 在 Ubuntu 上：
```shell
sudo apt update
sudo apt install network-manager
```
- 在 CentOS/RHEL 上：
```shell
sudo dnf install NetworkManager
```
2. **配置网络桥接**：
- 创建一个新的网桥接口：
```shell
sudo nmcli connection add type bridge ifname br0
```
- 将物理接口连接到网桥上，例如假设你正在使用 `eth0` 接口：
```shell
sudo nmcli connection add type bridge-slave ifname eth0 master br0
```
- 建议禁用网桥接口 IPv4 和 IPv6，网桥接口仅作为二层设备使用：
```shell
sudo nmcli connection modify br0 ipv4.method disable
sudo nmcli connection modify br0 ipv6.method disable
```
- 激活网桥和物理接口：
```shell
sudo nmcli connection up br0
sudo nmcli connection up eth0
```
#### 验证桥接配置
1. **检查网桥接口状态**：
```shell
nmcli connection show
nmcli device status
```
应该看到类似以下的输出，表示网桥 `br0` 和物理接口 `eth0` 已经配置并启用：
```text
NAME UUID TYPE DEVICE
br0 12345678-1234-1234-1234-123456789abc bridge br0
eth0 87654321-4321-4321-4321-abcdefabcdef ethernet eth0
```
#### 配置 Libvirt 使用桥接网络
1. **编辑或创建网络配置文件**：例如 `/etc/libvirt/qemu/networks/bridged.xml`：
```xml
<network>
<name>bridged</name>
<forward mode='bridge'/>
<bridge name='br0'/>
</network>
```
2. **定义并启动该网络**：
```shell
sudo virsh net-define /etc/libvirt/qemu/networks/bridged.xml
sudo virsh net-start bridged
sudo virsh net-autostart bridged
```
通过这些步骤，您可以在 Ubuntu 和 CentOS 系列系统中使用 `nmcli` 来统一配置和管理网络桥接。这确保了配置的一致性，并简化了网络管理。
### 配置存储池和存储卷
存储池和存储卷管理是 KVM 中虚拟机存储管理的重要组成部分。存储池可以是目录、LVM 或 NFS 等类型，存储卷则是具体的磁盘映像文件。
#### 创建存储池
1. **目录类型存储池**：
- 创建目录：
```shell
sudo mkdir -p /var/lib/libvirt/images
```
- 定义存储池：
```shell
sudo virsh pool-define-as --name default --type dir --target /var/lib/libvirt/images
```
- 启动并自动启动存储池：
```shell
sudo virsh pool-start default
sudo virsh pool-autostart default
```
2. **LVM 类型存储池**：
- 创建物理卷和卷组：
```shell
sudo pvcreate /dev/sdX
sudo vgcreate vg_kvm /dev/sdX
```
- 定义存储池：
```shell
sudo virsh pool-define-as --name lvm-pool --type logical --source-name vg_kvm
```
- 启动并自动启动存储池：
```shell
sudo virsh pool-start lvm-pool
sudo virsh pool-autostart lvm-pool
```
3. **NFS 类型存储池**：
- 安装 NFS 客户端：
- 在 Ubuntu 上：
```shell
sudo apt install nfs-common
```
- 在 CentOS/RHEL 上：
```shell
sudo dnf install nfs-utils
```
- 定义存储池：
```shell
sudo virsh pool-define-as nfs-pool netfs --source-host nfs-server --source-path /path/to/nfs/export --target /mnt/nfs
```
- 启动并自动启动存储池：
```shell
sudo virsh pool-start nfs-pool
sudo virsh pool-autostart nfs-pool
```
#### 管理存储卷
1. **创建存储卷**：
- 在默认存储池中创建一个新的存储卷：
```shell
sudo virsh vol-create-as default new-volume 10G
```
- 在 LVM 存储池中创建一个新的逻辑卷：
```shell
sudo virsh vol-create-as lvm-pool lv_new-volume 10G
```
2. **查看存储卷**：
```shell
sudo virsh vol-list default
sudo virsh vol-list lvm-pool
```
3. **删除存储卷**：
```shell
sudo virsh vol-delete new-volume --pool default
```
通过以上配置步骤，可以成功配置 KVM 的网络桥接、存储池和存储卷，确保虚拟机具备网络连接和存储资源。
## 创建和管理虚拟机
### 使用命令行工具创建虚拟机
#### 使用 `virt-install` 创建虚拟机
`virt-install` 是一个命令行工具，用于创建虚拟机。它支持多种参数，可以灵活配置虚拟机的各种选项。
1. **创建基本虚拟机**：
```shell
sudo virt-install \
--name myvm \
--ram 2048 \
--disk path=/var/lib/libvirt/images/myvm.qcow2,size=20 \
--vcpus 2 \
--os-type linux \
--os-variant ubuntu20.04 \
--network bridge=br0 \
--graphics vnc \
--cdrom /path/to/ubuntu-20.04.iso
```
以上命令创建了一个名为 `myvm` 的虚拟机，分配 2 GB 内存、20 GB 磁盘空间和 2 个虚拟 CPU，使用桥接网络，并通过 VNC 访问图形界面。
2. **其他常用选项**：
在使用 `virt-install` 创建和安装虚拟机时，以下是一些常用的选项及其功能，列在一个表格中以便参考：
| 选项 | 功能 |
| ----------------- | ----------------------------------------- |
| `--name` | 虚拟机的名称 |
| `--memory` | 分配给虚拟机的内存大小（单位：MB） |
| `--vcpus` | 分配给虚拟机的虚拟 CPU 数量 |
| `--disk` | 定义虚拟机的磁盘配置 |
| `--cdrom` | 使用 CD-ROM 镜像文件作为安装源 |
| `--location` | 网络安装源的位置（URL 或本地路径） |
| `--os-type` | 指定操作系统类型（如 `linux`、`windows`） |
| `--os-variant` | 指定操作系统版本 |
| `--graphics` | 配置图形显示方式 |
| `--network` | 配置虚拟机的网络接口 |
| `--extra-args` | 向内核传递额外的启动参数 |
| `--boot` | 配置引导设备和引导顺序 |
| `--console` | 配置控制台类型 |
| `--import` | 从现有磁盘映像文件导入虚拟机 |
| `--autostart` | 安装后自动启动虚拟机 |
| `--cpu` | 配置 CPU 相关选项 |
| `--check` | 启用或禁用安装前的配置检查 |
| `--virt-type` | 指定虚拟化类型（如 `kvm`、`xen`） |
| `--initrd-inject` | 指定需要注入到 initrd 的文件 |
| `--metadata` | 定义虚拟机的元数据 |
| `--noautoconsole` | 安装后不自动连接到控制台 |
| `--wait` | 等待安装完成的时间（单位：分钟） |
#### 使用 `virsh` 管理虚拟机
`virsh` 是一个强大的命令行工具，用于管理和控制虚拟机。以下是一些常用的命令及其功能，列在一个表格中以便参考：
| 命令 | 功能 |
| ------------------------------------------------------ | -------------------------------- |
| `virsh list` | 列出当前运行的虚拟机 |
| `virsh list --all` | 列出所有虚拟机，包括停止的 |
| `virsh start <vm_name>` | 启动指定的虚拟机 |
| `virsh shutdown <vm_name>` | 关闭指定的虚拟机 |
| `virsh reboot <vm_name>` | 重启指定的虚拟机 |
| `virsh destroy <vm_name>` | 强制关闭指定的虚拟机 |
| `virsh suspend <vm_name>` | 暂停指定的虚拟机 |
| `virsh resume <vm_name>` | 恢复暂停的虚拟机 |
| `virsh create <xml_file>` | 从 XML 配置文件创建并启动虚拟机 |
| `virsh define <xml_file>` | 定义但不启动虚拟机 |
| `virsh undefine <vm_name>` | 删除虚拟机定义，但不删除磁盘文件 |
| `virsh edit <vm_name>` | 编辑虚拟机的 XML 配置 |
| `virsh dumpxml <vm_name>` | 输出指定虚拟机的 XML 配置 |
| `virsh attach-disk <vm_name> <disk_path> <target_dev>` | 附加磁盘到虚拟机 |
| `virsh detach-disk <vm_name> <target_dev>` | 从虚拟机分离磁盘 |
| `virsh attach-interface <vm_name> <type> <source>` | 附加网络接口到虚拟机 |
| `virsh detach-interface <vm_name> <type> <mac>` | 从虚拟机分离网络接口 |
| `virsh snapshot-create-as <vm_name> <snapshot_name>` | 创建虚拟机快照 |
| `virsh snapshot-list <vm_name>` | 列出虚拟机的所有快照 |
| `virsh snapshot-revert <vm_name> <snapshot_name>` | 恢复到指定快照 |
| `virsh migrate <vm_name> <dest_uri>` | 迁移虚拟机到另一个主机 |
| `virsh console <vm_name>` | 连接到虚拟机的控制台 |
| `virsh dominfo <vm_name>` | 显示虚拟机的详细信息 |
| `virsh domstats <vm_name>` | 显示虚拟机的统计信息 |
### 使用图形化工具创建虚拟机
#### 安装和使用 `virt-manager`
`virt-manager` 是一个基于图形界面的虚拟机管理工具，适合那些更喜欢图形界面操作的用户。
1. **安装 `virt-manager`**：
- 在 Ubuntu 上：
```shell
sudo apt install virt-manager
```
- 在 CentOS/RHEL 上：
```shell
sudo dnf install virt-manager
```
2. **启动 `virt-manager`**：
```shell
virt-manager
```
#### 通过 `virt-manager` 创建和配置虚拟机
1. **创建新虚拟机**：
- 打开 `virt-manager`，点击左上角的“创建新虚拟机”按钮。
- 选择安装来源（例如，ISO 映像或 PXE 网络引导），然后点击“转到下一步”。
- 设置虚拟机名称、内存和 CPU 配置，然后点击“转到下一步”。
- 配置虚拟机硬盘（例如，创建新磁盘映像或导入现有磁盘），然后点击“转到下一步”。
- 选择网络配置（例如，使用桥接网络），然后点击“转到下一步”。
- 检查配置并点击“完成”以创建虚拟机。
2. **配置虚拟机**：
- 右键点击已创建的虚拟机，选择“打开”以启动虚拟机。
- 在虚拟机启动后，可以通过 VNC 或 SPICE 连接访问虚拟机的图形界面。
- 可以通过“虚拟机”菜单下的“编辑”选项修改虚拟机配置，如增加内存、添加硬盘或修改网络设置。
通过上述方法，可以使用命令行工具和图形化工具创建和管理 KVM 虚拟机。无论是命令行操作还是图形界面，都提供了丰富的选项和灵活的配置，使得 KVM 虚拟机的管理变得简单高效。

641
Tech/operating-system/Virtualization/2.KVM虚拟化/3. KVM 管理工具.md Normal file
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title: KVM 管理工具
description: 介绍了KVM管理工具，包括Libvirt、Virsh、virt-manager、Cockpit和Proxmox VE，探讨了它们的特点、安装配置、使用和管理方法，并讨论了未来发展趋势。
keywords:
- KVM 管理工具
- Libvirt
- Virsh
- virt-manager
- Cockpit
- Proxmox VE
- 虚拟化管理
tags:
- 技术/操作系统
- 虚拟化/KVM
author: 仲平
date: 2024-07-16
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## KVM 管理工具
KVM 管理工具是用于管理和控制 KVM（Kernel-based Virtual Machine）虚拟化环境的工具。这些工具提供了创建、配置、监控和维护虚拟机的功能，简化了 KVM 虚拟化环境的管理。KVM 管理工具可以是命令行工具、图形化用户界面（GUI）工具或基于 Web 的管理平台。
![KVM虚拟化架构全景图.svg](https://static.7wate.com/2024/07/18/34f962e096fb6.svg)
KVM 管理工具在虚拟化环境中的作用和重要性主要体现在以下几个方面：
1. **简化虚拟机管理**：通过图形化界面或命令行工具，管理员可以方便地创建、配置和管理虚拟机，减少了手动配置的复杂性。
2. **提高效率**：管理工具提供自动化功能，如批量创建虚拟机、自动配置网络和存储，从而提高管理效率。
3. **增强监控和维护**：通过监控工具，可以实时监控虚拟机的性能和资源使用情况，及时发现和解决问题，确保系统稳定运行。
4. **安全性和隔离**：管理工具提供访问控制和权限管理功能，确保虚拟机和宿主机之间的安全隔离，保护数据和系统安全。
5. **灵活性和可扩展性**：支持多种虚拟机配置和管理需求，适应不同规模和复杂度的虚拟化环境。
## Libvirt
### Libvirt 概述
**Libvirt 是一个开源的 API、守护进程和管理工具集，用于管理平台虚拟化。**其主要功能和特点包括：
- **多种虚拟化后端支持**：Libvirt 支持多种虚拟化技术，如 KVM、QEMU、Xen、VMware ESXi、Microsoft Hyper-V 等。
- **抽象化和统一管理接口**：Libvirt 提供统一的 API 和管理工具，简化了不同虚拟化技术的管理。
- **丰富的管理功能**：支持虚拟机的生命周期管理、存储管理、网络管理、快照、迁移等。
- **广泛的语言绑定**：支持多种编程语言的 API 绑定，如 C、Python、Perl、Java、Go 等，方便开发者集成和扩展。
**Libvirt 支持多种虚拟化后端，**主要包括：
- **KVM/QEMU**：主流的开源虚拟化解决方案，广泛应用于 Linux 服务器和桌面环境。
- **Xen**：高性能的开源虚拟化技术，特别适用于服务器虚拟化和云计算。
- **VMware ESXi**：商业虚拟化解决方案，广泛应用于企业数据中心。
- **Microsoft Hyper-V**：Windows Server 内置的虚拟化技术，适用于 Windows 环境。
- **其他**：还支持 LXC（Linux 容器）、OpenVZ 等轻量级虚拟化技术。
### Libvirt 安装与配置
在不同的 Linux 发行版上安装 Libvirt，步骤如下：
- **在 Ubuntu 上**：
```shell
sudo apt update
sudo apt install libvirt-daemon-system libvirt-clients
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
- **在 CentOS/RHEL 上**：
```shell
sudo yum update
sudo yum install libvirt libvirt-python
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
1. **配置文件位置**：
- 主配置文件：`/etc/libvirt/libvirtd.conf`
- 网络配置文件：`/etc/libvirt/qemu/networks/`
2. **常用配置项**：
```ini
# 启用 TCP 连接
listen_tls = 0
listen_tcp = 1
auth_tcp = "none"
# 设置日志级别
log_filters="3:remote 4:event"
log_outputs="1:file:/var/log/libvirt/libvirtd.log"
```
1. **重启 Libvirt 服务**：
```shell
sudo systemctl restart libvirtd
```
### Virsh 管理命令
[Virsh](https://www.libvirt.org/manpages/virsh.html) 是一个强大的命令行工具，用于管理基于 libvirt 的虚拟化环境。其功能和特点包括：
- **管理虚拟机生命周期**：创建、删除、启动、停止、重启虚拟机。
- **配置和调整虚拟机资源**：修改虚拟机的 CPU、内存、网络和存储配置。
- **快照管理**：创建、恢复和删除虚拟机快照。
- **实时迁移**：在主机之间迁移虚拟机。
- **网络和存储管理**：创建和管理虚拟网络、存储池和存储卷。
- **脚本化和自动化**：支持脚本化操作，方便批量管理和自动化运维。
#### Virt-install
`virsh-install` 命令是用于在 KVM 环境中创建虚拟机的一个非常常用的命令。它提供了一系列选项来配置和启动虚拟机。
```shell
# 创建虚拟机
sudo virt-install \
--name myvm \
--ram 2048 \
--disk path=/var/lib/libvirt/images/myvm.qcow2,size=20 \
--vcpus 2 \
--os-type linux \
--os-variant ubuntu20.04 \
--network bridge=br0 \
--graphics vnc \
--cdrom /path/to/ubuntu-20.04.iso
```
##### 常用选项
| 选项 | 描述 |
| ----------------- | -------------------------------------------- |
| `--name` | 设置虚拟机的名称 |
| `--memory` | 指定虚拟机的内存大小（MB） |
| `--vcpus` | 指定虚拟机的 CPU 数量 |
| `--disk` | 指定虚拟机的磁盘配置（如路径、大小、格式等） |
| `--cdrom` | 指定安装介质（如 ISO 文件路径） |
| `--network` | 指定虚拟机的网络配置 |
| `--os-variant` | 指定虚拟机操作系统的类型 |
| `--graphics` | 设置图形界面配置（如 VNC、Spice 等） |
| `--extra-args` | 指定附加的引导参数 |
| `--location` | 指定安装介质的位置（如网络安装源） |
| `--import` | 导入已有磁盘来创建虚拟机 |
| `--boot` | 指定引导选项（如引导顺序、引导设备等） |
| `--initrd-inject` | 将文件注入到虚拟机的 initrd |
| `--console` | 指定控制台配置 |
#### 通用
| 命令 | 描述 |
| ------------------------------ | ---------------------------------- |
| `virsh help` | 显示所有可用命令的帮助信息 |
| `virsh quit` / `exit` | 退出 virsh 交互模式 |
| `virsh connect qemu:///system` | 连接到本地 QEMU/KVM 管理器 |
| `virsh uri` | 显示当前连接的 URI |
| `virsh version` | 显示 libvirt 版本信息 |
| `virsh hostname` | 显示主机名 |
| `virsh sysinfo` | 显示系统信息 |
| `virsh nodeinfo` | 显示节点硬件信息 |
| `virsh list --all` | 列出所有虚拟机，包括运行中和停止的 |
| `virsh start <vm_name>` | 启动指定虚拟机 |
| `virsh nodecpustats` | 显示节点 CPU 统计信息 |
| `virsh nodememstats` | 显示节点内存统计信息 |
#### 主机
| 命令 | 描述 |
| ---------------------------------- | ---------------------- |
| `virsh start <vm_name>` | 启动指定虚拟机 |
| `virsh shutdown <vm_name>` | 关闭指定虚拟机 |
| `virsh reboot <vm_name>` | 重启指定虚拟机 |
| `virsh suspend <vm_name>` | 挂起指定虚拟机 |
| `virsh resume <vm_name>` | 恢复挂起的虚拟机 |
| `virsh destroy <vm_name>` | 强制关闭指定虚拟机 |
| `virsh autostart <vm_name>` | 设置指定虚拟机开机自启 |
| `virsh undefine <vm_name>` | 取消定义指定虚拟机 |
| `virsh dominfo <vm_name>` | 显示虚拟机的基本信息 |
| `virsh domstate <vm_name>` | 显示虚拟机的当前状态 |
| `virsh domiflist <vm_name>` | 列出虚拟机的网络接口 |
| `virsh domblklist <vm_name>` | 列出虚拟机的块设备 |
| `virsh domstats <vm_name>` | 显示虚拟机的统计信息 |
| `virsh dumpxml <vm_name>` | 显示虚拟机的 XML 配置 |
| `virsh edit <vm_name>` | 编辑虚拟机的 XML 配置 |
| `virsh console <vm_name>` | 连接到虚拟机的控制台 |
| `virsh setmem <vm_name> <size>` | 设置虚拟机的内存大小 |
| `virsh setvcpus <vm_name> <count>` | 设置虚拟机的 CPU 数量 |
#### 设备
| 命令 | 描述 |
| ------------------------------------------------------ | -------- |
| `virsh attach-device <vm_name> <device.xml>` | 连接设备 |
| `virsh detach-device <vm_name> <device.xml>` | 分离设备 |
| `virsh attach-disk <vm_name> <source> <target>` | 附加磁盘 |
| `virsh detach-disk <vm_name> <target>` | 分离磁盘 |
| `virsh attach-interface <vm_name> <type> <source>` | 连接接口 |
| `virsh detach-interface <vm_name> <type> <mac>` | 分离接口 |
| `virsh update-device <vm_name> <device.xml>` | 更新设备 |
| `virsh change-media <vm_name> <path> --eject --insert` | 改变媒体 |
#### 节点
| 命令 | 描述 |
| ---------------------------------- | --------------------- |
| `virsh nodedev-list` | 列出所有节点设备 |
| `virsh nodedev-info <device>` | 显示节点设备的信息 |
| `virsh nodedev-dumpxml <device>` | 显示节点设备的 XML 配置 |
| `virsh nodedev-reattach <device>` | 重新附加节点设备 |
| `virsh nodedev-detach <device>` | 分离节点设备 |
| `virsh nodedev-reset <device>` | 重置节点设备 |
| `virsh nodedev-autostart <device>` | 设置节点设备开机自启 |
#### 网络
| 命令 | 描述 |
| ------------------------------------------------------ | --------------------- |
| `virsh net-list --all` | 列出所有虚拟网络 |
| `virsh net-info <network>` | 显示虚拟网络的信息 |
| `virsh net-dumpxml <network>` | 显示虚拟网络的 XML 配置 |
| `virsh net-create <network.xml>` | 创建虚拟网络 |
| `virsh net-destroy <network>` | 销毁虚拟网络 |
| `virsh net-start <network>` | 启动虚拟网络 |
| `virsh net-autostart <network>` | 设置虚拟网络开机自启 |
| `virsh net-undefine <network>` | 取消定义虚拟网络 |
| `virsh net-edit <network>` | 编辑虚拟网络的 XML 配置 |
| `virsh net-update <network> <command> <section> <xml>` | 更新虚拟网络 |
| `virsh net-dhcp-leases <network>` | 列出网络的 DHCP 租约 |
| 命令 | 描述 |
| ---------------------------------- | -------------------------- |
| `virsh net-port-list <network>` | 列出指定虚拟网络的所有端口 |
| `virsh net-port-create <port.xml>` | 创建网络端口 |
| `virsh net-port-dumpxml <port>` | 显示网络端口的 XML 配置 |
| `virsh net-port-delete <port>` | 删除网络端口 |
| 命令 | 描述 |
| ----------------------------------------- | --------------------- |
| `virsh iface-list --all` | 列出所有网络接口 |
| `virsh iface-info <interface>` | 显示网络接口的信息 |
| `virsh iface-dumpxml <interface>` | 显示网络接口的 XML 配置 |
| `virsh iface-define <interface.xml>` | 定义新网络接口 |
| `virsh iface-undefine <interface>` | 取消定义网络接口 |
| `virsh iface-start <interface>` | 启动网络接口 |
| `virsh iface-destroy <interface>` | 销毁网络接口 |
| `virsh iface-edit <interface>` | 编辑网络接口的 XML 配置 |
| `virsh iface-bridge <interface> <bridge>` | 将接口桥接到指定桥 |
| `virsh iface-unbridge <bridge>` | 取消接口的桥接 |
| `virsh iface-commit <interface>` | 提交接口的更改 |
| `virsh iface-rollback <interface>` | 回滚接口的更改 |
#### 存储
| 命令 | 描述 |
| ----------------------------------------------- | -------------------- |
| `virsh pool-list --all` | 列出所有存储池 |
| `virsh pool-info <pool>` | 显示存储池的信息 |
| `virsh pool-dumpxml <pool>` | 显示存储池的 XML 配置 |
| `virsh pool-create <pool.xml>` | 从 XML 文件创建存储池 |
| `virsh pool-create-as <name> <type> <source>` | 创建指定类型的存储池 |
| `virsh pool-define <pool.xml>` | 从 XML 文件定义存储池 |
| `virsh pool-define-as <name> <type> <source>` | 定义指定类型的存储池 |
| `virsh pool-start <pool>` | 启动存储池 |
| `virsh pool-build <pool>` | 构建存储池 |
| `virsh pool-refresh <pool>` | 刷新存储池 |
| `virsh pool-autostart <pool>` | 设置存储池开机自启 |
| `virsh pool-destroy <pool>` | 销毁存储池 |
| `virsh pool-delete <pool>` | 删除存储池 |
| `virsh pool-undefine <pool>` | 取消定义存储池 |
| `virsh find-storage-pool-sources --type <type>` | 查找存储池源 |
| 命令 | 描述 |
| ----------------------------------------------------- | ---------------------- |
| `virsh vol-list <pool>` | 列出指定存储池的所有卷 |
| `virsh vol-info <volume>` | 显示卷的信息 |
| `virsh vol-dumpxml <volume>` | 显示卷的 XML 配置 |
| `virsh vol-create <pool> <volume.xml>` | 从 XML 文件创建卷 |
| `virsh vol-create-as <pool> <name> <capacity>` | 创建指定大小的卷 |
| `virsh vol-create-from <pool> <name> <source-volume>` | 从现有卷创建新卷 |
| `virsh vol-clone <source-volume> <new-volume>` | 克隆卷 |
| `virsh vol-delete <volume>` | 删除卷 |
| `virsh vol-upload <volume> <source>` | 上传数据到卷 |
| `virsh vol-download <volume> <dest>` | 从卷下载数据 |
| `virsh vol-resize <volume> <capacity>` | 调整卷大小 |
| `virsh vol-wipe <volume>` | 擦除卷 |
| `virsh vol-path <volume>` | 显示卷的路径 |
| `virsh vol-name <volume>` | 显示卷的名称 |
| `virsh vol-key <volume>` | 显示卷的唯一标识符 |
#### 快照
| 命令 | 描述 |
| ---------------------------------------------------- | ------------------------ |
| `virsh snapshot-list <vm_name>` | 列出指定虚拟机的所有快照 |
| `virsh snapshot-info <snapshot>` | 显示快照的信息 |
| `virsh snapshot-dumpxml <snapshot>` | 显示快照的 XML 配置 |
| `virsh snapshot-create <vm_name>` | 创建快照 |
| `virsh snapshot-create-as <vm_name> <snapshot_name>` | 创建命名快照 |
| `virsh snapshot-current <vm_name>` | 显示当前快照 |
| `virsh snapshot-edit <snapshot>` | 编辑快照的 XML 配置 |
| `virsh snapshot-revert <vm_name> <snapshot>` | 恢复到指定快照 |
| `virsh snapshot-delete <vm_name> <snapshot>` | 删除指定快照 |
| `virsh snapshot-parent <snapshot>` | 显示快照的父级快照 |
| 命令 | 描述 |
| -------------------------------------------------------- | -------------------------- |
| `virsh checkpoint-list <vm_name>` | 列出指定虚拟机的所有检查点 |
| `virsh checkpoint-info <checkpoint>` | 显示检查点的信息 |
| `virsh checkpoint-dumpxml <checkpoint>` | 显示检查点的 XML 配置 |
| `virsh checkpoint-create <vm_name>` | 创建检查点 |
| `virsh checkpoint-create-as <vm_name> <checkpoint_name>` | 创建命名检查点 |
| `virsh checkpoint-edit <checkpoint>` | 编辑检查点的 XML 配置 |
| `virsh checkpoint-delete <vm_name> <checkpoint>` | 删除指定检查点 |
| `virsh checkpoint-parent <checkpoint>` | 显示检查点的父级检查点 |
### Libvirt API 开发
#### 使用 Libvirt API
Libvirt 提供丰富的 API，用于开发和集成虚拟化管理工具。以下是使用 Python Libvirt API 的示例：
1. **安装 Python Libvirt 库**：
```shell
sudo apt install python3-libvirt
```
2. **Python 示例代码**：
```python
import libvirt
conn = libvirt.open('qemu:///system')
if conn is None:
print('Failed to open connection to qemu:///system')
exit(1)
domains = conn.listAllDomains()
for domain in domains:
print('Domain: ' + domain.name())
conn.close()
```
#### Libvirt 与其他工具的集成
Libvirt 与许多其他工具集成，提供全面的虚拟化管理功能：
- **OpenStack**：作为 IaaS 平台，OpenStack 使用 Libvirt 作为其底层虚拟化管理工具之一。
- **oVirt**：基于 Libvirt 的虚拟化管理平台，提供企业级虚拟化解决方案。
- **Ansible**：使用 `ansible-libvirt` 模块，可以通过 Ansible 自动化管理 Libvirt 虚拟机和资源。
## Virt-manager
### Virt-manager 概述
Virt-manager 是一个**基于 GUI 的虚拟机管理工具**，用于管理 KVM、QEMU 和其他支持的虚拟化平台。其主要功能和特点包括：
- **虚拟机创建和配置**：通过图形化界面轻松创建和配置虚拟机，包括设置 CPU、内存、存储和网络等资源。
- **虚拟机监控**：实时监控虚拟机的性能和资源使用情况，提供详细的统计信息。
- **存储和网络管理**：管理虚拟机的存储池、存储卷和网络配置，支持多种存储和网络类型。
- **快照和迁移**：支持虚拟机快照创建和恢复，以及实时迁移虚拟机到其他主机。
- **易用性**：提供直观的图形化界面，简化了虚拟机管理任务。
Virt-manager 的图形化界面包括以下主要部分：
- **主窗口**：显示所有已定义的虚拟机及其状态，提供虚拟机的基本管理操作。
- **详细信息面板**：展示选定虚拟机的详细信息，包括硬件配置、性能监控和控制台访问。
- **菜单和工具栏**：提供常用的管理功能和配置选项，如创建新虚拟机、启动/停止虚拟机、查看日志等。
### Virt-manager 安装与配置
在不同的 Linux 发行版上安装 Virt-manager 的步骤如下：
```shell
# 在 Debian/Ubuntu 上
sudo apt update
sudo apt install virt-manager
# 在 CentOS/RHEL 上
sudo dnf install virt-manager
```
1. **启动 libvirtd 服务**（如果尚未启动）：
```shell
sudo systemctl enable --now libvirtd
```
2. **配置用户权限**： 确保用户属于 `libvirt` 组，以便能够管理虚拟机：
```shell
sudo usermod -aG libvirt $USER
```
3. **重启系统或重新登录**，以应用权限更改。
### 使用 Virt-manager 管理虚拟机
#### 创建和配置虚拟机
1. **启动 Virt-manager**： 打开终端并运行 `virt-manager` 命令，或通过桌面环境的应用菜单启动 Virt-manager。
![启动 Virt-manager](https://static.7wate.com/2024/07/18/de58312e74458.png)
2. **创建新虚拟机**：
- 在 Virt-manager 主界面，点击左上角的创建新虚拟机按钮。
![创建新虚拟机](https://static.7wate.com/2024/07/18/41b4b10b5942d.png)
- 选择安装来源（例如 ISO 映像或网络安装），点击转到下一步。
![选择安装来源](https://static.7wate.com/2024/07/18/d01385316a5e4.png)
- 设置虚拟机名称、内存和 CPU 配置，点击转到下一步。
![设置虚拟机名称、内存和 CPU 配置](https://static.7wate.com/2024/07/18/86ace29f6f5c4.png)
- 配置虚拟机硬盘（例如，创建新磁盘映像或使用现有磁盘），点击转到下一步。
![配置虚拟机硬盘](https://static.7wate.com/2024/07/18/004d7d2942ea7.png)
- 选择网络配置（例如，桥接网络或默认 NAT 网络），点击转到下一步。
![选择网络配置](https://static.7wate.com/2024/07/18/ad776ed472584.png)
- 检查配置并点击完成以创建虚拟机。
3. **配置虚拟机**：
- 右键点击已创建的虚拟机，选择打开以启动虚拟机。
- 在虚拟机启动后，可以通过 VNC 或 SPICE 连接访问虚拟机的图形界面。
- 在虚拟机设置中，可以调整虚拟机的硬件配置，如增加内存、添加硬盘或修改网络设置。
#### 监控和管理虚拟机
1. **监控虚拟机性能**：
- 在 Virt-manager 主界面，双击虚拟机名称进入详细信息面板。
- 查看 CPU、内存、网络和存储的实时使用情况。
2. **管理虚拟机状态**：
- 在主界面中，右键点击虚拟机名称，可以选择启动、暂停、恢复、关闭等操作。
- 查看和管理虚拟机的快照，执行备份和恢复操作。
#### 使用 Virt-manager 进行快照和迁移
1. **创建快照**：
- 在 Virt-manager 中，选择虚拟机，右键点击并选择快照。
- 点击创建快照按钮，输入快照名称和描述，然后点击创建。
2. **恢复快照**：
- 在 Virt-manager 中，选择虚拟机，右键点击并选择快照。
- 选择要恢复的快照，点击恢复按钮。
3. **实时迁移虚拟机**：
- 在 Virt-manager 中，选择要迁移的虚拟机，右键点击并选择迁移。
- 输入目标主机的连接信息，选择迁移选项（如实时迁移），然后点击开始迁移。
通过上述方法，用户可以使用 Virt-manager 轻松创建、配置和管理 KVM 虚拟机，同时进行性能监控、快照管理和虚拟机迁移等操作。Virt-manager 的图形化界面使得虚拟机管理任务更加直观和便捷。
## Cockpit
### Cockpit 概述
Cockpit 是一个开源的服务器管理工具，提供了一个基于 Web 的图形用户界面，用于管理 Linux 服务器。其主要功能和特点包括：
- **实时监控和管理**：提供实时系统性能监控、日志查看、服务管理等功能。
- **用户友好**：简单直观的 Web 界面，易于使用和配置。
- **扩展性**：通过插件机制扩展功能，可以管理存储、虚拟化、网络等。
- **多服务器管理**：可以集中管理多个服务器，支持跨主机操作。
- **集成虚拟化管理**：内置对 KVM 虚拟机的支持，可以创建和管理虚拟机。
Cockpit 的架构包括以下主要组件：
- **Web 前端**：基于 HTML5 和 JavaScript 构建的用户界面，通过 Web 浏览器访问。
- **Cockpit 服务**：运行在服务器上的后台服务，处理用户请求并与系统进行交互。
- **系统接口**：Cockpit 使用 D-Bus 与 Linux 系统和服务进行通信，执行管理任务。
### Cockpit 安装与配置
Cockpit 可以在多种 Linux 发行版上安装。以下是一些常见的安装步骤：
```shell
# 在 Ubuntu 上
sudo apt update
sudo apt install cockpit
sudo systemctl enable --now cockpit.socket
# 打开防火墙端口
sudo ufw allow 9090/tcp
# 在 CentOS/RHEL 上
sudo yum install cockpit
sudo systemctl enable --now cockpit.socket
# 打开防火墙端口
sudo firewall-cmd --add-port=9090/tcp --permanent
sudo firewall-cmd --reload
```
在浏览器中访问 `https://<server-ip>:9090`，使用服务器上的用户凭证登录。
### 使用 Cockpit 管理虚拟机
#### 创建和管理虚拟机
1. **启用虚拟化插件**：
安装 Cockpit 的虚拟化插件（如果尚未安装）。
```shell
# 在 Ubuntu 上：
sudo apt install cockpit-machines
# 在 CentOS/RHEL 上：
sudo yum install cockpit-machines
```
1. **创建虚拟机**：
- 在 Cockpit Web 界面中，导航到虚拟机页面。
- 点击创建新虚拟机按钮，按照向导输入虚拟机名称、操作系统类型、内存、CPU 和磁盘配置。
- 选择安装来源（ISO 镜像或网络安装），点击创建完成虚拟机的创建。
1. **管理虚拟机**：
- 在虚拟机页面，查看已创建的虚拟机列表。
- 选择虚拟机，可以执行启动、停止、重启、暂停等操作。
- 点击虚拟机名称，可以查看详细信息并修改配置。
#### 配置网络和存储
1. **配置网络**：
- 在虚拟机页面，选择虚拟机并进入详细信息页面。
- 在网络选项卡中，添加或修改网络接口，选择桥接或 NAT 网络类型。
2. **配置存储**：
- 在虚拟机页面，选择虚拟机并进入详细信息页面。
- 在存储选项卡中，添加或修改存储设备，选择磁盘镜像文件或 LVM 卷。
#### 使用 Cockpit 进行监控和管理
1. **监控系统性能**：
- 在 Cockpit 主界面中，查看系统概览，包括 CPU、内存、磁盘和网络使用情况。
- 导航到日志页面，查看系统日志和服务日志，帮助诊断问题。
2. **管理服务**：
- 在 Cockpit 主界面中，导航到服务页面，查看和管理系统服务。
- 可以启动、停止、重启服务，并查看服务状态和日志。
3. **多服务器管理**：
- 在 Cockpit 主界面中，导航到仪表板页面，添加其他服务器进行集中管理。
- 输入其他服务器的 IP 地址和凭证，添加成功后，可以跨主机进行操作和监控。
通过以上步骤，用户可以使用 Cockpit 创建和管理虚拟机，配置网络和存储，并进行系统监控和管理。Cockpit 提供了一个直观且功能强大的 Web 界面，使得 Linux 服务器管理变得更加简便和高效。
## Proxmox VE
### Proxmox VE 概述
Proxmox Virtual Environment (Proxmox VE) 是一个开源的服务器虚拟化管理平台，集成了 KVM 和 LXC（Linux 容器），提供企业级的虚拟化解决方案。其主要功能和特点包括：
- **虚拟化集成**：支持 KVM 虚拟机和 LXC 容器，提供灵活的虚拟化选择。
- **集中管理**：通过基于 Web 的用户界面，集中管理所有虚拟机和容器。
- **高可用性**：内置高可用性（HA）集群管理，确保服务持续运行。
- **存储支持**：支持多种存储类型，包括本地存储、NFS、iSCSI 和 Ceph 分布式存储。
- **备份和恢复**：提供全面的备份和恢复功能，确保数据安全。
- **集成防火墙**：内置防火墙功能，提高虚拟机和容器的安全性。
- **集成 Web 界面**：易于使用的 Web 界面，简化管理任务。
Proxmox VE 的架构主要包括以下组件：
- **Proxmox VE 主机**：运行 KVM 和 LXC 的物理服务器，托管虚拟机和容器。
- **Proxmox VE 集群**：多个 Proxmox VE 主机组成的集群，提供高可用性和负载均衡。
- **Proxmox VE Web 界面**：基于 Web 的管理界面，用于管理集群、虚拟机和容器。
- **Proxmox VE API**：提供 RESTful API，用于集成和自动化管理任务。
### Proxmox VE 安装与配置
1. **下载 Proxmox VE 安装 ISO**：
- 访问 Proxmox VE 官网 下载最新的安装 ISO。
2. **创建安装介质**：
- 使用 Rufus、Etcher 等工具，将 ISO 写入 U 盘或刻录到光盘。
3. **启动安装**：
- 将安装介质插入服务器，重启并从安装介质启动。
- 按照安装向导完成安装，包括选择目标磁盘、配置网络和设置管理账户。
4. **完成安装后，访问 Web 界面**：
- 在浏览器中访问 `https://<server-ip>:8006`，使用安装时设置的管理账户登录。
### 使用 Proxmox VE 管理虚拟机
#### 创建和管理虚拟机
1. **创建虚拟机**：
- 在 Web 界面中，导航到节点 ->虚拟机。
- 点击创建虚拟机，按照向导输入虚拟机名称、操作系统类型、硬盘大小和网络配置。
- 点击完成创建虚拟机。
2. **管理虚拟机**：
- 在虚拟机列表中，选择虚拟机，使用启动、停止、重启等操作管理虚拟机。
- 编辑虚拟机配置，调整 CPU、内存、存储和网络设置。
#### 配置网络和存储
1. **配置虚拟网络**：
- 在节点 ->网络中，添加或编辑桥接网络、VLAN 和绑定接口。
- 在虚拟机网络设置中，选择相应的网络接口。
2. **配置存储卷**：
- 在数据中心 ->存储中，添加或管理存储池。
- 为虚拟机分配存储卷，调整存储大小和类型。
#### 高可用性和备份
1. **配置高可用性**：
- 在数据中心 ->高可用性中，添加虚拟机到高可用性组。
- 配置高可用性参数，确保虚拟机在节点故障时自动迁移。
2. **配置备份**：
- 在数据中心 ->备份中，创建备份计划，选择备份存储、频率和保留策略。
- 配置备份任务，确保定期备份虚拟机数据。
## KVM 管理工具的选择
### 根据需求选择合适的工具
选择合适的 KVM 管理工具应根据具体需求进行考虑，例如企业环境的高可用性、桌面环境的简单虚拟机管理等。
- **libvirt：**libvirt 是一个开源 API、守护进程和管理工具，用于管理平台虚拟化技术，包括 KVM、QEMU、Xen、VMware ESXi 等。
- **virt-manager：**virt-manager 是一个基于桌面的图形化工具，用于管理 KVM 虚拟机，主要依赖于 libvirt。
- **Cockpit：**Cockpit 是一个轻量级的 web 界面，支持系统管理和 KVM 虚拟机管理，通过插件扩展功能。
- **Proxmox VE：**Proxmox VE 是一个开源的企业级虚拟化管理平台，支持 KVM 和 LXC 容器，提供高可用性、备份和集群管理功能。
### 各工具的优缺点比较
| 工具 | 优点 | 缺点 | 适用场景 | 易用性 | 扩展性 | 性能优化 | 高可用性 | 支持平台 | 界面 |
| ------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------ | ---------------------- | ------ | ------ | -------- | -------- | --------------------------- | ---- |
| libvirt | 灵活、支持多种虚拟化平台、API 支持广泛、命令行工具强大 | 初学者学习曲线较陡，需要较多配置和命令行操作 | 高度定制化需求 | 一般 | 高 | 高 | 无 | KVM, QEMU, Xen, VMware ESXi | CLI |
| virt-manager | 图形化界面简单易用、适合桌面环境、依赖 libvirt | 功能相对较少，不支持高级特性如高可用性和集群管理 | 小规模桌面环境 | 高 | 一般 | 一般 | 无 | KVM | GUI |
| Cockpit | 轻量级、扩展性强、支持插件、直观的 web 界面 | 虚拟机管理功能有限，需要额外配置 | 中小型服务器管理 | 高 | 高 | 一般 | 无 | KVM | Web |
| Proxmox VE | 集成度高、支持高可用性和备份、图形化界面友好、支持集群管理和 LXC 容器 | 初始配置复杂、对硬件要求较高 | 企业级虚拟化和容器管理 | 一般 | 高 | 高 | 高 | KVM, LXC | Web |
## 未来发展趋势
### KVM 管理工具的发展方向
- **自动化和编排**：随着虚拟化和云计算的发展，自动化和编排工具将变得更加重要。
- **容器集成**：越来越多的 KVM 管理工具开始支持容器，提供虚拟机和容器的混合管理。
- **增强安全性**：安全性将继续成为虚拟化管理的重要考虑因素，更多的安全功能和机制将被集成。
### 新兴技术和工具
- **云原生技术**：Kubernetes 和 OpenShift 等云原生平台正在集成虚拟化功能，提供统一的容器和虚拟机管理。
- **边缘计算**：随着边缘计算的兴起，新的虚拟化管理工具将出现，支持分布式和低延迟环境。
- **人工智能和机器学习**：AI 和 ML 技术将被用于优化虚拟化管理，提供智能调度和预测性维护。