虚拟化介绍

什么是虚拟化？

虚拟化，通过模拟计算机的硬件，来实现在同一台计算机上同时运行多个不同的操作系统的技术。

为什么要用虚拟化？

阿里云 kvm开源
azure
vmware ESXI商业软件

  • 没有虚拟化之前：计算机的硬件配置越来越高

如服务器的配置：512G 内存，4路 8核16线程 ，12* PCI-E 1T的SSD；
ntp服务，安装多个mysql，安装多个tomcat，安装….

  • linux开源的，很多软件都有依赖包openssl nginx。所以充分利用资源，软件运行环境的隔离，只有虚拟化才行实现。

使用场景

场景1：同一台物理机运行多个php版本 php5.3(openssl,gd) php5.5 php7.2

场景2：机房的迁移，解决了硬件和系统的依赖

场景3：openstack环境，软件发布方式，担心软件客户装不上，直接就提供虚拟机的版本。

场景4：开发环境和测试环境，使用虚拟化，如果开发测试把Linux库文件(.so结尾的是linux 库文件)不小心删除了几个，系统命令就用不了了。
只靠一台物理服务器，30台虚拟机

场景5：业务的快速部署

从头安装系统麻烦，安装服务，配置，克隆虚拟机，改ip

虚拟化的优势

虚拟化：提高了资源的利用率，各个服务的安全性隔离，解决了系统和硬件之间的依赖

kvm虚拟化管理软件的安装

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yum install libvirt virt-install qemu-kvm -y

KVM：

  • Kernel-based Virtual Machine 只要运行kvm虚拟机的能力，没有管理kvm虚拟机的能力

libvirt 作用：

  • 虚拟机的管理软件
    libvirt: kvm,xen,qemu,lxc….,可以管理多个,是个通用的管理软件

virt virt-install virt-clone 作用：

  • 虚拟机的安装工具和克隆工具
    qemu-kvm qemu-img (qcow2,raw)作用：管理虚拟机的虚拟磁盘

虚拟化软件介绍

  • qemu 软件纯模拟全虚拟化软件，特别慢！AIX，兼容性好！
  • xen(半) 性能特别好，需要使用专门修改之后的内核，兼容性差！ 如 redhat 5.5 xen
  • KVM（linux） 全虚拟机，它有硬件支持cpu，基于内核，而且不需要使用专门的内核 centos6 kvm。 性能较好，兼容较好

安装一台kvm虚拟机

宿主机 使用分发软件TightVNC或者VNC Viewer

vnc:

  • 远程的桌面管理工具
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# 宿主机执行
systemctl start libvirtd.service
systemctl status libvirtd.service

具体安装

在 10.0.0.11 宿主机安装虚拟机cnetos7

建议虚拟机内存不要低于1024M，否则安装系统特别慢！

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virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name centos7 --memory 1024 --vcpus 1 --disk /opt/centos2.raw,format=raw,size=10 --cdrom /opt/CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole

宿主机可以使用vnc连接查看

vnc-service:5900

vnc：10.0.0.11:5900

virt-install安装参数解读

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--virt-type kvm    虚拟化的类型(qemu)
--os-type=linux    系统类型
--os-variant rhel7 系统版本
--name centos7     虚拟机的名字 
--memory 1024      虚拟机的内存
--vcpus 1          虚拟cpu的核数
--disk /opt/centos2.raw,format=raw,size=10   raw格式的
--cdrom /opt/CentOS-7-x86_64-DVD-1708.iso     系统镜像
--network network=default   使用默认NAT的网络
--graphics vnc,listen=0.0.0.0   图形化配置
--noautoconsole    使用本选项指定不自动试图连接到客户机控制台。默认行为是调用一个VNC客户端显示图形控制台，或者运行 "virsh" "console"命令显示文本控制台。

虚拟机安装过程

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与安装centos7系统类似

kvm虚拟机的管理配置

virsh日常管理

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virsh list      # 列出正在运行和挂起的虚拟机
virsh list --all   # 列出所有的虚拟机

virsh start centos7    # 开机
virsh shutdown centos7     # 正常关机
virsh destroy centos7      # 拔电源关机

 

# 如果想把虚拟机迁移，只要把磁盘文件和配置文件迁移走就行了，数据都在磁盘文件里面
virsh dumpxml centos7 >centos7.xml    # 导出配置dumpxml


# 删除虚拟机，推荐：先destroy，在undefine
virsh undefine centos7     
# 如果正在运行的虚拟机先undefine，virsh list --all一看还在跑着，但是关机virsh shutdown centos7，就没有了，好像是关一台少一台


 # 导入虚拟机配置
virsh define centos7.xml     
# 只要一导入配置文件，就会在/etc/libvirt/qemu 目录下产生一个配置文件，不能修改，如果要修改，建议使用 virsh edit centos命令，自带语法检查


# 只要一运行这个虚拟机，就会产生一个进程，只要这个进程在，虚拟机就会运行
ps -ef | grep qemu
# 而 virsh virsh undefine centos7 仅仅是把配置文件删掉，进程还在。

修改配置

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# 如果宿主机的硬盘不够了，想要将虚拟机的磁盘文件迁走到另一个硬盘上，只是迁移是不够的，这样虚拟机就找不到磁盘文件，不能启动，所以要修改配置文件

virsh edit centos7

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virsh domrename shop-web01    # 重命名，新版本才有


virsh suspend centos7    # 挂起，时间会暂停
virsh resume centos7     # 从挂起恢复，


virsh vncdisplay centos7       # 查看vnc端口，大规模使用虚拟机时，可以快速定位到vnc的端口号

kvm虚拟机开机启动

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virsh autostart centos7     # 设置开机启动，前提是 systemctl enable libvirtd


virsh autostart --disable centos7   # 取消开机自启



# 开机自启就是创建了一个软连接
[root@localhost ~]# ls /etc/libvirt/qemu/autostart/
centos7.xml
[root@localhost ~]# ls /etc/libvirt/qemu/autostart/ -l
total 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 29 Feb 25 19:48 centos7.xml -> /etc/libvirt/qemu/centos7.xml

console 控制台 登录

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# 让虚拟机支持console控制, 进入kvm虚拟机，  或者修改内核文件，加入配置参数
grubby --update-kernel=ALL --args="console=ttyS0,115200n8"

# 可以在内核文件上查看
vi /boot/grub2/grub.cfg

# 重启生效

# 现在kvm虚拟机就可以console登陆了，是一个纯命令行的控制台，相当于在虚拟机上查了一根网线
virsh console centos7

kvm虚拟机虚拟磁盘格式转换

  • raw： 裸格式，占用空间比较大，不支持快照功能，性能较好，不方便传输 总50G 占用2G，传输的时候要传50G
  • qcow2：cow （copy on write）占用空间小，支持快照，性能比raw差一点，方便传输 总50G 使用了2G，传输的时候也传2G，就是写多少占多少
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qemu-img info /opt/centos2.raw      # 查看磁盘信息


qemu-img create -f qcow2 test.qcow2 2G  # 创建一块qcow2格式的虚拟硬盘


qemu-img resize /data/centos2.qcow2 + 20G     # 扩容，加20G
qemu-img resize /data/centos2.qcow2 40G    # 扩容扩到40G


# 转换格式
qemu-img convert -f raw -O qcow2 /data/centos2.raw /data/centos2.qcow2

# 然后修改配置文件, 修改两个地方的磁盘格式
virsh edit centos7

修改的配置文件格式

kvm虚拟机快照管理

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# 创建快照
virsh snapshot-create centos7      # 默认快照名字是unix的时间戳
virsh snapshot-create-as centos7 --name install_service     # 自定义快照名字

# 查看快照
virsh snapshot-list centos7

# 还原快照
virsh snapshot-revert centos7 --snapshotname 1582636910

# 删除快照
virsh snapshot-delete centos7 --snapshotname 1582636910
virsh snapshot-delete centos7 --current   # 删除当前最新的快照


# raw不支持做快照，qcow2支持快照，并且快照就保存在qcow2的磁盘文件中
# 如果将快照删除，qcow2的磁盘空间不会回收，会保留删除快照之前的空间
# 空间回收的命令：
qemu-img convert -c -f qcow2 -O qcow2 /data/centos2.qcow2 /data/new.qcow2  # -c参数是压缩

kvm虚拟机克隆

完整克隆：将基础磁盘文件完整拷贝一份

链接克隆：依赖基础磁盘文件，把变化的内容保存在一个新的qcow2文件中

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# 完整克隆,利用官方命令
virt-clone -o web01 -n web02 --auto-clone


# 手动完整克隆
# 主要是磁盘文件和配置文件，先拷贝磁盘文件，再导出原来的配置文件 virsh dumpxml web02 >web03.xml 
# 然后修改web03的配置文件，修改名字、删掉uid、disk路径、删掉mac地址
# 最后导入虚拟机配置 virsh define web03.xml



# 链接克隆，官方没有链接克隆的工具
# 先 生成虚拟磁盘文件
qemu-img create -f qcow2 -b web03.qcow2 web04.qcow2     # -b参数就是生成一个链接克隆，raw格式没有链接克隆
# 生成虚拟机的配置文件
# 导入虚拟机并进行启动测试

kvm虚拟机的桥接网络

默认的虚拟机网络是NAT模式，网段192.168.122.0/24，NAT有一个缺陷，就是用户不能访问kvm虚拟机的内网ip

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# 创建桥接网卡
virsh iface-bridge eth0 br0

# 取消桥接网卡
virsh iface-unbridge br0


# 创建虚拟机走桥接模式
virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name web04 --memory 1024 --vcpus 1 --disk /data/web04.qcow2 --boot hd --network bridge=br0 --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole

怎么把现有的网络改为桥接网络

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# 需要改配置文件，首先比较网卡这一块的配置有什么区别，可以先把配置文件备份一下，然后对比
vimdiff web01.xml web02.xml

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virsh edit web04     # 把web04也改成桥接网络

    <interface type='bridge'>
      <mac address='52:54:00:55:aa:fa'/>
      <source bridge='br0'/>
 
 # 在宿主机上，重启虚拟机生效

热添加技术

热添加就是不关机情况下增加资源

kvm虚拟机在线热添加硬盘

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# 临时生效，重启之后就没有了
qemu-img create -f qcow2 web04-add01.qcow2 20G # 创建硬盘

virsh  attach-disk web04(虚拟机名字) /data/web04.qcow2 vdb(盘符) --subdriver qcow2  # qcow2的格式，硬盘附加成功，只是临时的，不会修改xml配置文件，机器一旦重启，还是读取原来的配置文件

# 然后就多了一个20G的盘，需要格式化，挂载就可以用来
mkfs.xfs /dev/vdb
mount /dev/vdb /mnt





# 永久生效
# 在临时附加硬盘的基础上：
virsh  attach-disk web04 /data/web04.qcow2 vdb --subdriver qcow2 --config
# 这样配置文件就自动改好了

剥离硬盘

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# 先把硬盘卸载
umount /nmt

# 剥离硬盘
virsh detach-disk web04 vdb

# 扩容
qemu-img resize web04-add01.qcow2 50G  # 扩到50G
virsh  attach-disk web04 /data/web04.qcow2 vdb --subdriver qcow2  # 附加硬盘

# 然后在kvm看一下硬盘 
fdisk -l    # 硬盘大小多了
# 再挂载到mnt看一下
mount /dev/vdb /mnt
# 看一下是否丢数据
ll /mnt       # 扩容不会丢数据
df -h     # 系统识别出50G，但是df -h看还是20G
# 当第一次格式化的时候，系统会分配inode和block，扩容之后这块磁盘的信息还是以前的，是以前刚格式化完的信息，所以它管理的空间还是之前的20G，现在加到了50G，它前面分区表这段信息inode、block的数量没有变，所以它依旧只能使用20G。为了解决这个问题，有一个命令：
xfs_growfs /dev/vdb     # 重新调整inode和block

# 这里的文件系统是xfs，如果时ext4：
resize2fs /dev/vdb   # 调整inode和block

kvm虚拟机在线热添加网卡

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# 添加网卡，默认是临时生效，永久生效，需要加上 --config
virsh attach-interface web04 --type bridge --source br0 --model virtio # 使用model参数让网卡名字统一成eth0、eth1，且性能高

# 剥离网卡，通过mac地址区分
detach-interface web04 --type bridge --mac 52:54:00:35:d3:71

kvm虚拟机在线热添加内存

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# 创建虚拟机要 --memory 512,maxmemory=2048，和之前不一样
virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name web04 --memory 512,maxmemory=2048 --vcpus 1 --disk /data/web04.qcow2 --boot hd --network bridge=br0 --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole


# 临时
virsh setmem web04 1024M

# 永久
virsh setmem web04 1024M --config





# 让已有的机器扩容，可以修改配置文件：

kvm虚拟机在线热添加cpu

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# 先创建一个虚拟机，修改cpu的参数，--vcpus ，注意：老版的maxvcpus，新版的提示maxcpus，要加上v，这是个坑
virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name web04 --memory 512,maxmemory=2048 --vcpus 1,maxvcpus=10 --disk /data/web04.qcow2 --boot hd --network bridge=br0 --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole



# 热添加cpu
virsh setvcpus web04 2     # cpu2个
# 永久
virsh setvcpus web04 4 --config




# 让已有的机器支持热添加cpu，修改配置文件，cpu那里多了个current参数

kvm虚拟机热迁移

开机的状态下，从宿主机1迁移到宿主机2

  • 冷迁移kvm虚拟机:配置文件,磁盘文件
  • 热迁移kvm虚拟机:配置文件,nfs共享

热迁移流程：

在kvm01上挂起虚拟机vm01，发送vm的虚拟机配置文件和运行时内存中的数据到vm02，接收完毕后，kvm02恢复vm01，热迁移完成。

架构图如下：

参考：https://www.qstack.com.cn/archives/368.html

实验环境准备

主机名 ip 内存 网络 软件需求 虚拟化
kvm01 10.0.0.11 2G 创建br0桥接网卡 kvm和nfs 开启虚拟化
kvm02 10.0.0.12 2G 创建br0桥接网卡 kvm和nfs 开启虚拟化
nfs01 10.0.0.31 1G 无 nfs 无

注意：需要做主机名host解析

安装

在kvm01和kvm02安装kvm和NFS，配置桥接网卡

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yum install libvirt virt-install qemu-kvm nfs-utils -y     # 两台宿主机都要安装

systemctl start libvirtd.service

virsh iface-bridge eth0 br0     # 配置桥接网卡

在nfs01上安装配置nfs

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yum install nfs-utils -y

mkdir /data    # 创建共享目录
vim /etc/exports  # 挂载目录
# 写入下面信息
/data 10.0.0.0/24(rw,async,no_root_squash,no_all_squash)

systemctl restart rpcbind   # 重启服务
systemctl restart nfs

kvm01和kvm02挂载共享目录

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mount -t nfs 10.0.0.31:/data /opt     # kvm01和kvm02挂载到nfs01 /data 目录

安装一台基于桥接模式的虚拟机

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virt-install --virt-type kvm --os-type=linux --os-variant rhel7 --name web04 --memory 512,maxmemory=2048 --vcpus 1 --disk /data/web04.qcow2 --boot hd --network bridge=br0 --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole

热迁移的命令

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# 热迁移的命令
virsh migrate --live --verbose web01(当前kvm虚拟机)  qemu+ssh://10.0.0.11/system --unsafe

kvm管理平台openstack