了解虚拟化软件及架构

了解虚拟化软件及架构

Administrator 1380 2020-04-26
  1. 虚拟化介绍
  2. KVM介绍及安装

虚拟化介绍

  • VMware Workstation就属于虚拟化，虚拟化就是将一台物理计算机虚拟成多台逻辑计算机，每个逻辑计算机里可以运行不同的操作系统，互相不影响，这样就可以充分利用硬件资源；

  • 悉尼话技术分为全虚拟化和半虚拟化

  • 早期的CPU硬件不支持虚拟化，虚拟机上的操作系统（guest os）想要使用cpu资源，需要通过VMM（Hypervisor）来翻译指令，这个过程比较耗费资源，这种虚拟化技术叫做全虚拟化（VMware Workstation）；

  • 半虚拟化技术通过修改guest os内核，让guest os可以直接使用CPU资源，而不需要翻译指令，从而节省资源，但修改内核比较鸡肋（XEN）；

  • 后续CPU厂商直接支持虚拟化，不需要通过VMM翻译指令，无所谓半虚拟化和全虚拟化；

常见虚拟化软件

  • 常见的虚拟化软件有VMware系列，包括VMware workstation、VMware vsphere（VMware esxi）、VMware Fusion（Mac）；

  • Xen，开源，半虚拟化软件，同时还有基于Xen的由Ctirx开发的商业软件XenServer；

  • KVM，基于linux内核模块的开源虚拟化软件；

  • Hyper-V，微软开发的虚拟化软件；

  • Openvz开源的基于linux虚拟机软件，虚拟机和宿主机共用一个内核；

  • VirtualBox，由Sun公司开发的开源虚拟化软件。

虚拟化架构

  • 虚拟化架构主要分为以下两种：

    虚拟化架构

  • Type-I就是VMware vsphere和ProxmoxVE的架构，直接在硬件上安装虚拟化软件，在虚拟化软件中创建虚拟机；

  • 而第二种则是常用的VMware Workstation的架构；

KVM

KVM介绍

  • KVM是以色列公司Qumranet开发的，该公司在2008年9月被RedHat公司收购；

  • KVM是Linux内核的一个模块，它将Linux内核变成了一个Hypervisor，同时KVM也是完全开源的，RedHat基于KVM的虚拟化解决方案叫做RHEV；

  • KVM在Linux系统中以进程的形式出现，由标准的Linux调度程序进行调度，这使得KVM能够使用Linux内核已有的功能；

  • 只有一个KVM内核模块还不能实现虚拟化的全部功能，就比如操作系统只有内核还不能成为一个完整的操作系统一样；

  • QEMU是一个开源的虚拟化软件，可以虚拟化所有的硬件，性能不强，而KVM基于QEMU开发了一个能够运行在用户空间的工具QEMU-KVM；

  • 磁盘、网络设备等硬件都通过QEMU-KVM这个工具模拟出来的，KVM和QEMU-KVM通信时用过/dev/kvm实现的；

  • 而libvirt是用来管理KVM虚拟机的API，其命令为virsh。

  • KVM架构如下：

    KVM架构

安装KVM

  • 在Centos上安装KVM，前提是CPU支持虚拟化；这里我们在VMware中使用Centos7虚拟机来进行实验；

  • 首先打开VMware的Centos虚拟机配置，在处理器配置中，勾选两个虚拟化引擎选项，同时将CPU调整为4核，内存调整为4G，增加一块50G的硬盘，保存后开启虚拟机：

    VM虚拟机配置

  • 进入Centos系统后，关闭iptables或firewalld，关闭selinux，格式化新添加的磁盘，并挂在到/kvm_data：

    [root@centos_1 ~]# parted /dev/sdb
GNU Parted 3.1
使用 /dev/sdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) print
错误: /dev/sdb: unrecognised disk label
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 53.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: unknown
Disk Flags:
(parted) mklabel gpt
(parted) mkpart primary 1M -1
(parted) print
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 53.7GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    File system  Name     标志
 1      1049kB  53.7GB  53.7GB               primary

(parted) q
信息: You may need to update /etc/fstab.

[root@centos_1 ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
3276800 inodes, 13106688 blocks
655334 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=2162163712
400 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
        4096000, 7962624, 11239424

Allocating group tables: 完成
正在写入inode表: 完成
Creating journal (32768 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

[root@centos_1 ~]# mkdir /kvm_data
[root@centos_1 ~]# mount /dev/sdb1 /kvm_data/
[root@centos_1 ~]# df -h
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root   18G   14G  4.7G   75% /
devtmpfs                 1.9G     0  1.9G    0% /dev
tmpfs                    1.9G     0  1.9G    0% /dev/shm
tmpfs                    1.9G   12M  1.9G    1% /run
tmpfs                    1.9G     0  1.9G    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  142M  873M   14% /boot
overlay                   18G   14G  4.7G   75% /var/lib/docker/overlay/dd6cabfd1a279a887fbac0340172da32848a4e3bed64110483965523f28b935e/merged
shm                       64M  1.0M   63M    2% /var/lib/docker/containers/36967617a5e170374d7ff2e72858fccf0df8c996d1ccfa77ed9f5f19f2846c3a/shm
tmpfs                    378M     0  378M    0% /run/user/0
/dev/sdb1                 50G   53M   47G    1% /kvm_data

  • 然后下载或上传centos7的镜像文件到系统中，并检查cpu参数是否支持虚拟化：

    [root@centos_1 ~]# grep -Ei 'vmx|svm' /proc/cpuinfo
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art rep_good nopl tsc_reliable nonstop_tsc extd_apicid eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw perfctr_core retpoline_amd vmmcall fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clflushopt sha_ni xsaveopt xsavec clzero ibpb arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassists overflow_recov succor
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art rep_good nopl tsc_reliable nonstop_tsc extd_apicid eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw perfctr_core retpoline_amd vmmcall fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clflushopt sha_ni xsaveopt xsavec clzero ibpb arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassists overflow_recov succor
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art rep_good nopl tsc_reliable nonstop_tsc extd_apicid eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw perfctr_core retpoline_amd vmmcall fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clflushopt sha_ni xsaveopt xsavec clzero ibpb arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassists overflow_recov succor
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art rep_good nopl tsc_reliable nonstop_tsc extd_apicid eagerfpu pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw perfctr_core retpoline_amd vmmcall fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clflushopt sha_ni xsaveopt xsavec clzero ibpb arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassists overflow_recov succor

  • 接着安装kvm，执行命令如下：

    yum install -y virt-* libvirt bridge-utils qemu-img
KVM