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wiki/FormalSciences/ComputerScience/OperatingSystem/Virtualization/2.KVM/2. KVM 安装配置.md
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2024-10-14 16:48:38 +08:00

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title: 2. 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:
- FormalSciences/ComputerScience
- OperatingSystem/Virtualization
- 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。
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