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KVM虚拟化技术实践

2017-02-04

今天分享的文章是关于云计算中的kvm(虚拟化技术),通过本文你可以知道的是kvm是干什么的,如何使用kvm,如何通过java操作xml从而生成生成虚拟机。

今天分享的文章是关于云计算中的kvm(虚拟化技术),通过本文你可以知道的是kvm是干什么的,如何使用kvm,如何通过java操作xml从而生成生成虚拟机

一、虚拟化简介

系统虚拟化是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种去耦合技术,在一台物理机器上逻辑的划分出多台机器。
? 虚拟化的目标是实现IT资源利用效率和灵活性的最大化

在一台物理主机上虚拟出多个虚拟计算机(虚拟机,VirtualMachine,VM),其上能同时运行多个独立的操作系统,这些客户操作系统(Guest OS)通过虚拟机管理器(VirtualMachine Monitor,VMM,也称作Hypervisor)访问实际
的物理资源。

KVM 全称是 基于内核的虚拟机(Kernel-basedVirtual Machine),它是一个 Linux 的一个内核模块,该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor:
它由 Quramnet 开发,该公司于 2008年被 Red Hat 收购。
? 它支持 x86 (32 and 64 位), s390, Powerpc 等 CPU。
? 它从 Linux 2.6.20 起就作为一模块被包含在 Linux 内核中。
? 它需要支持虚拟化扩展的 CPU。
? 它是完全开源的。

二、使用虚拟化的原因

为什么我们要使用虚拟化技术。当公司的服务器越来越多,我们需要充分利用资源,也需要统一运维管理。
主要原因可以总结如下:

打破“一台服务器对应一套应用”的模式,将物理服务器进行整合,提升利用率 服务器和相关IT硬件更少,节省了机房空间,也减少了散热和电力需求 具备灵活数据备份和应用迁移机制,保障服务永不中断 资源动态调配和模板化部署,应用系统快速上线,及时响应业务变化。

这里写图片描述

虚拟化分为3类

全虚拟化 半虚拟化 硬件辅助的虚拟化

无虚拟化

– CPU一般设为四个Ring – Kernel Mode一般跑在Ring 0上 – User Mode一般跑在Ring 3上 – 对于一个普通的传统的Linux系统没有问题

? 虚拟化

– 在Guest机器和Host机器中间加一层Hypervisor – Host机器看它像跑在自己上面的程序 – Guest机器看它像自己所运行的硬件 – 如果Host机器和Guest机器都跑相同的Linux,它们的Kernel都想运行在Ring 0。

三、常见的虚拟化技术

例如很常见的VMWare、VirtualBox、Citrix Xen、kvm等。桌面虚拟化 将原本在本地电脑安装的桌面系统统一在后端数据中心进
行部署和管理; 用户可以通过任何设备,在任何地点,任何时间访问属于自己的桌面系统环境。还有服务器虚拟化。包括全虚拟化(Full-Virtulization):无需修改操作系统,VM ESXi、Linux KVM
? 半虚拟化(Para-Virtulization):
集成半虚拟化代码,直接运行特权指令,性能接近物理机,需要修改操作系统,MS Hyper-V、 Ctrix Xen、IBM PowerVM
? 操作系统层虚拟化开发、测试环境,VM Workstation、VM Server

四、kvm环境配置

下面介绍的操作流程是在centos6.6系统中演示。首先把防火墙关掉:

  Service iptables stop
    Chkconfig iptables off

如果你的是centos7关闭防火墙:

    systemctl stop firewalld.service 
    systemctl disable firewalld.service

1、进行cpu检测,

    egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

命令结果大于0表示cpu支持虚拟化。如果是等于0,就需要手动勾选虚拟化引擎。

这里写图片描述

如果linux的系统是在VMware Workstation上的,需要将cpu设置为支持硬件虚拟化。需要在设置中把处理器核数里面的虚拟化引擎(虚拟化Intel VT-X/EPT…)这个选项勾上。

这里写图片描述

2、kvm安装

安装命令kvm:

    yum  install qemu-kvm

? 安装虚拟化管理工具:

  yum install virt-manager libvirt libvirt-python python-virtinst  bridge-utils

? libvirt:操作和管理KVM虚机的虚拟化 API,使用 C 语言编写,可以
Python,Ruby, Perl, PHP, Java 等语言调用。可以操作包括 KVM,
vmware,XEN,Hyper-v, LXC 等 Hypervisor。
? Virsh:基于 libvirt 的 命令行工具 (CLI)
? Virt-Manager:基于 libvirt 的 GUI 工具

3、kvm内核模块

将kvm嵌入到内核:

    modprobe kvm
    modprobe kvm-intel

然后使用命令查看是否已经嵌入成功,

    lsmod | grep kvm

如果显示下面的结果则代表嵌入成功。

[root@controller ~]# lsmod | grep kvm
kvm_intel 55496 0
kvm 337900 1 kvm_intel
[root@controller ~]#

4、启动libvirt

    service libvirtd restart
    chkconfig libvirtd on

5、资源准备

新建kvmtest目录。我们就是这个目录下进行kvm测试。

 mkdir  /kvmtest

然后将已经下载好的 CentOS-6.8-x86_64-minimal.iso上传到这个/kvmtest目录下。这里需要说明一下,我的系统是centos6.6的,然后对于6.6或者6.8的迷你版系统兼容更好,否则我们在后面创建电脑之后可能会发生无法启动的问题。对于其他版本开机时可能会遇到 “no filename or root path specified”的错误。

6、创建安装盘

  qemu-img create -f qcow2 /kvmtest/centos-6.8.qcow2 
    10G

7、创建虚拟机

 virt-install --virt-type kvm --name centos-6.8 --ram 1024 \
    --vcpus 1 \
    --cdrom=/kvmtest/CentOS-6.8-x86_64-minimal.iso \
    --disk /kvmtest/centos-6.8.qcow2,format=qcow2 \
    --network network=default \
    --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole \
    --os-type=linux --os-variant=rhel6

以下是各参数代表的意思:

-n NAME
指定虚拟机的名称 -r MEMORY
指定虚拟机的内存用量 -u UUID
指定虚拟机的唯一通用标识符
(Universally Unique Identifier,UUID)。
省略这个参数时,virt-install 将会自动产生 –vcpus=VCPUS
指定虚拟机的虚拟 CPU (Virtual CPU,VCPU) 数量
-f DISKFILE
指定虚拟磁盘的文件路径名称
-s DISKSIZE
用来指定虚拟磁盘的大小,这个参数需配合-f 使用。
DISKSIZE为虚拟磁盘的大小,单位是GB
-m MAC
指定虚拟机的网络卡之硬件地址。
这个参数可以省略,省略时virt-install 将自动产生
-p 以半虚拟化的方式建立虚拟机
-l LOCATION 指定安装来源

8、创建完成之后我们就可以使用命令来查看虚拟机了。

    virsh  list --all

因为我这边创建了3台,所以可以看到有3台虚拟机。

这里写图片描述

shut off代表的是关机中的意思。你可以参照下面的命令来查看虚拟机的信息。

例如我这里需要开启一台,命令就是

virsh start centos-6.8

virsh list # 显示本地活动虚拟机
? virsh start openSuse # 启动名字为ubuntu的非活动虚拟机
? virsh create ubuntu.xml # 创建虚拟机(创建后,虚拟机立即执行,成为活
动主机)
? virsh suspend openSuse # 暂停虚拟机
? virsh resume ubuntu # 启动暂停的虚拟机
? virsh shutdown ubuntu # 正常关闭虚拟机
? virsh destroy ubuntu # 强制关闭虚拟机
? virsh dominfo openSuse # 显示虚拟机的基本信息
? virsh dumpxml openSuse # 显示虚拟机的当前配置文件
? virsh setmem ubuntu 51200 # 给不活动虚拟机设置内存大小
? virsh setvcpus ubuntu 4 # 给不活动虚拟机设置cpu个数
? virsh edit ubuntu # 编辑配置文件(一般用在刚定义完VM)

9、客户端连接。
我们可以使用命令

netstat -natp

来查看启动的进程。我们可以看到5900端口的进程是/qemu-kvm。

这里写图片描述

启动一台是5900,那么启动两台就是5900和5901,依次类推。
我们可以在window系统中使用vnc-4_1_3-x86_win32_viewer.exe来连接。

输入ip地址和端口号进行连接,例如的我的是192.168.44.146
这里写图片描述

然后就和平常的linux系统的安装流程来操作就行。安装好之后就可以连接进来操作即可。root 123456

这里写图片描述

在这里把电源模块安装好。
电源管理:
yum install acpid

yum install tcpdump

五、kvm的xml文件

我们需要知其然也要知其所以然。那么我们是怎样做到在VMware Workstation虚拟出来的centos6.6系统中再其中虚拟化出来一台centos6.8系统。
使用ifconfig命令可以查看IP网络配置。

我们进入到/etc/libvirt/qemu目录下。我们可以看到有centos-6.8.xml文件。

这里写图片描述

在这个xml文件可以看到里面有虚拟机名字配置,磁盘大小配置等。那么这样我们就可以看出来了,原来这样一个centos6.8只需要一个xml文件就可以搞定,是不是我们可以复制一份这个xml文件就可以生成一个虚拟机了呢?答案是肯定了,激动人心的时候到了,那么我们就复制一份珍贵xml文件,然后改改名字呗。

cp  centos-6.8.xml centos-6.8.01.xml

然后vi新的这个centos-6.8.01.xml文件,将其虚拟机名字改为centos-6.8.01,这样我们就有了一台新的虚拟机了。

那么我们如何启动我们刚才新的这台机器了。使用下面的命令:

virsh define 模板文件路径

例如我的是:

virsh define  /etc/libvirt/qemu/centos-6.8.02.xml

如果我们不想要了可以使用下面的命令移除虚拟机(virsh undefine 虚拟机名)

virsh undefine centos-6.8  

编程控制kvm">六、通过JAVA编程控制KVM

在上一个章节中我们知道了一个kvm虚拟机我们可以使用xml文件来控制,那么我们自然也可以用java程序来写xml文件,从而生成虚拟机。如果你使用过阿里云或者腾讯云等云服务器的话你就知道,上面可以自定义选择cpu核数内存磁盘什么的,不就类似操作不同的参数,从而生成不同的xml文件,最后生成云服务器了。现在对于阿里腾讯等这些云服务器又增加的想法没,嘿嘿嘿!

在Libvirt中有使用java操作kvm的API。

我们知道在我的centos6.6中安装了qume-kvm,那么我们想要从其他地方(例如windos中)想要远程访问怎么办呢?所以我们需要对linux服务器做相应的设置,把端口打开,这样才能让其他的来访问我这个kvm,从而进行操作。

1、启用tcp的端口。修改配置文件

vi  /etc/sysconfig/libvirtd

然后打开里面的如下内容,把“#”去掉

LIBVIRTD_CONFIG=/etc/libvirt/libvirtd.conf
LIBVIRTD_ARGS="--listen"

然后再下面的文件中修改:

vi /etc/libvirt/libvirtd.conf

listen_tls = 0
listen_tcp = 1
tcp_port = “16509”
listen_addr = “0.0.0.0”
auth_tcp = “none”连接测试:
在window中安装Libvirt,然后打开virsh-launcher.bat

 virsh -c qemu+tcp://192.168.44.146/system

在这里我们可以看到在之前linux服务器中的虚拟机。
这里写图片描述

3、在eclipse中操作kvm
新建java工程,导入libvirt-0.5.1.jar和jna-3.5.0.jar。
然后就可以愉快的进行编码操作了:

public class Test {
    public static void testVM() { 
        try { 
            Connect conn = new Connect("qemu+tcp://192.168.44.146/system"); 

             conn.domainLookupByName("centos-6.8").shutdown();
        //    conn.domainLookupByName("centos-6.6-02").create();
        //   conn.domainLookupByName("centos-6.6").shutdown();
             // conn.domainLookupByName("centos-6.6-02").create();


        } catch (LibvirtException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
    public static void main(String[] args) {
        testVM();
    }
    }

在这里shutdown是可以关机,然后create是开机,而不是我们传统理解上的start。当然你有强迫症的话可以通过修改源码将create方法改为start。

4、生成xml文件

public class Test02 {

        public static void main(String[] args) {
            Connect conn = null;
            int flags = 0;
            //jdom dom4j

            try {
                  conn = new Connect("qemu+tcp://192.168.44.146/system");




                 String dumpxml =" "+
                         " bjsxtvm03 "
                    + "  1048576"
                    + " 1048576"
                    + " 1"
                    + " "
                    + "   hvm"
                    + "   "
                    + " "
                    + "  "
                    + "   "
                    + "    "
                    + "    "
                    + "  "
                    + "  "
                    + "  destroy"
                    + " restart"
                    + " restart"
                    + " "
                    + "  /usr/libexec/qemu-kvm"
                    + " "
                    + "   "
                    + "   "
                    + "   "
                    + "
" + " " + " " + " " + " " + " " + "
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" + " " + " " + " " + " " + " " + " " + " " + " " + " " + " " + " " + " " + "

这里特别提醒一下,在window中操作kvm可能会遇到各种奇奇怪怪的问题,毕竟版本兼容比较麻烦。强烈建议在centos图形版的eclipse中连接kvm操作。

总结:虚拟化技术为日后的云平台的架设打好基础,如果对于kvm不理解的话,那么对于openstack的学习还是会有一定的影响。平时需要对学习进行总结,找到知识互通的地方。这样对于云计算整体算是基础的认知。对于kvm在本篇文章中没有介绍到的有网络桥接,增加磁盘配置。

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