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KVM

2024-09-18 14:50:41   207人阅读

KVM相关概念

全虚拟化（Full Virtualization)

全虚拟化也称为原始虚拟化技术，该模型使用虚拟机协调guest操作系统和原始硬件
VMM在guest操作系统和裸硬件之间用于工作协调，一些受保护指令必须由Hypervisor（虚拟机管理程序）来捕获处理。
全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟，但是性能方面不如裸机，因为Hypervisor需要占用一些资源。
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半虚拟化（Para Virtualization）

 

半虚拟化是另一种类似于全虚拟化的技术，它使用Hypervisor分享存取底层的硬件，但是它的guest操作系统集成了虚拟化方面的代码。
该方法无需重新编译或引起陷阱，因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。
半虚拟化需要guest操作系统做一些修改，使guest操作系统意识到自己是处于虚拟化环境的，但是半虚拟化提供了与原操作系统相近的性能。
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KVM虚拟化技术(Kernel-based Virtual Machine)基于内核的虚拟机

KVM是集成到Linux内核的Hypervisor，是X86架构且硬件支持虚拟化技术（Intel VT或AMD-V）的Linux的全虚拟化解决方案。
它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。

是基于 Linux 内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine)。
是第一个整合到 Linux 内核的虚拟化技术。
在 KVM 模型中，每一个虚拟机都是一个由 Linux 调度程序管理的标准进程，你可以在用户空间启动客户机操作系统。支持linux以外的其它系统。如windows。
一个普通的 Linux 进程有两种运行模式：内核和用户。 KVM 增加了第三种模式：客户模式(有自己的内核和用户模式)
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KVM，是一个开源的系统虚拟化模块，自Linux 2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使 用Linux自身的调度器进行管理，所以相对于Xen，其核心源码很少。KVM目前已成为学术界的主流VMM 之一。KVM的虚拟化需要硬件支持（如Intel VT技术戒者AMD V技术)。是基于硬件的完全虚拟化。而 Xen早期则是基于软件模拟的Para-Virtualization，
结构包含两部分
1、设备驱动/dev/kvm
2、针对模拟PC硬件的用户控件组件

Intel VT技术
主要由三部分技术组成：VTx、VTd和VTc。其中，VTx是处理器技术，提供内存以及虚拟机的硬件隔离，所涉及的技术有页表管理以及地址空间的保护。VTd是处理有关芯片组的技术，它提供一些针对虚拟机的特殊应用，如支持某些特定的虚拟机应用跨过处理器I/O管理程序，直接调用I/O资源，从而提高效率，通过直接连接I/O带来近乎完美的I/O性能。VTc是针对网络提供的管理，它可以在一个物理网卡上，建立针对虚拟机的设备队列搜索。

EPT——降低虚拟内存访问的系统开销
EPT即Extended Page Tables（扩展页表）的缩写。CPU要通过主机物理地址来访问内存。如果只是一台物理服务器，这个物理地址就只为一个操作系统服务，但如果进行了虚拟化部署，有多个虚拟机时，就存在着稳定性的隐患。因为在进行VM Entry（虚拟机进入）与VM Exit（虚拟机退出）时（尤其是后者），都要对内存页进行修改。但物理内存是多个虚拟机共享的，因此不能让虚拟机直接访问物理地址，否则一个虚拟机出现内存错误，就会殃及整个物理服务器的运行。所以必须要采取虚拟地址，而EPT的作用就在于加速从虚拟机地址至主机物理地址的转换过程，节省传统软件处理方式的系统开销。

Xen虚拟化技术

Xen是第一类运行在裸机上的虚拟化管理程序(Hypervisor)。它支持全虚拟化和半虚拟化。
Xen支持hypervisor和虚拟机互相通讯，而且提供在所有Linux版本上的免费产品，包括Red Hat Enterprise Linux和SUSE Linux Enterprise Server。
Xen最重要的优势在于半虚拟化，此外未经修改的操作系统也可以直接在xen上运行(如Windows)，
能让虚拟机有效运行而不需要仿真，因此虚拟机能感知到hypervisor，而不需要模拟虚拟硬件，从而能实现高性能。需要升级内核，只能支持和物理系统一样的操作系统。

QEMU

是一套由 Fabrice Bellard 所编写的以 GPL 许可证分发源码的模拟处理器，在 GNU/Linux 平 台上使用广泛。
QEMU具有高速度和跨平台的特性，QEMU能模拟至接近真实电脑的速度。 
QEMU能模拟整个电脑系统，包括中央处理器及其他周边设备。

KVM和QEMU的关系

准确来说，KVM是Linux kernel的一个模块，可以用命令modprobe去加载KVM模块。
加载了模块后，才能进一步通过其他工具创建虚拟机。
但仅有KVM模块是 远远不够的，因为用户无法直接控制内核模块去作事情,你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。
这个用户空间的工具，kvm开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件 QEMU。
说起来QEMU也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的CPU。比如说在x86的CPU上可虚拟一个Power的CPU，并可利用它编译出可运行在Power上的程序。
KVM使用了QEMU的一部分，并稍加改造，就成了可控制KVM的用户空间工具了。
所以你会看到，官方提供的KVM下载有两大部分(qemu和kvm)三个文件(KVM模块、QEMU工具以及二者的合集)。
也就是说，你可以只升级KVM模块，也可以只升级QEMU工具。这就是KVM和QEMU 的关系。
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安装kvm

#rpm -ivh http://mirrows.ustc.edu.cn/fedora/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm
或rpm -ivh http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm
#rpm --import /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-6
#yum install qemu-kvm qemu-kvm-tools virt-manager libvirt  
　　qenu-kvm kvm是linux的一个模块，管理和创建完整的虚拟机需要相应的一些管理工具
　　由于kvm是在qemu的基础上开发的，KVM 使用了 QEMU 的基于 x86 的部分，并稍加改造，形成可控制 KVM 内核模块的用户空间工具QEMU-KVM
　　qemu-kvm-tools kvm管理工具
　　virt-manager 图形化管理工具
　　libvirt   支持Linux下主流虚拟化工具的C函数库，旨在为包括Xen、kvm在内的各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口
=========================使用图形化管理工具方法
# yum groupinstall "X Window System"
# yum groupinstall Desktop
#virt-manager          
=========================使用图形化管理工具方法

kvm管理  cpu0 disabled perfctr wrmsr: 0xc1 data 0xabcd搞不定

#增加主机hosts解析
#/etc/init.d/libvirtd start 
#chkconfig libvirtd on
#lsmod | grep kvm                     #查看模块是否加载安装
kvm_intel              55624  0 
kvm                   341551  1 kvm_intel



接下来创建2个实践虚拟机
创建一个分区，挂载/kvmdata，用于放置虚拟机镜像盘
#qemu-img create -f raw /kvmdata/CentOS-6.7test1.raw 7G 
#qemu-img create -f raw /kvmdata/CentOS-6.7test2.raw 7G
Formatting ‘/kvmdata/CentOS-6.7test1.raw‘, fmt=raw size=7516192768

#file /kvmdata/CentOS-6.7test1.raw 
/kvmdata/CentOS-6.7test1.raw: data

#qemu-img info /kvmdata/CentOS-6.7test1.raw 
image: /kvmdata/CentOS-6.7test1.raw
file format: raw
virtual size: 7.0G (7516192768 bytes)
disk size: 0

# dd if=/dev/cdrom of=/kvmdata/CentOS-6.7-x86_64.iso

#virt-install --virt-type kvm --name CentOS-6.7-x86_64_test1 --ram 512 --cdrom=/kvmdata/CentOS-6.7-x86_64.iso 
--disk path=/kvmdata/CentOS-6.7test1.raw  --network network=default   --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole --os-type=linux --os-variant=rhel6 
#virt-install --virt-type kvm --name CentOS-6.7-x86_64_test2 --ram 512 --cdrom=/kvmdata/CentOS-6.7-x86_64.iso 
--disk path=/kvmdata/CentOS-6.7test2.raw  --network network=default   --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole --os-type=linux --os-variant=rhel6
Starting install...
Creating domain...                                                                                           |    0 B     00:01     
Domain installation still in progress. You can reconnect to 
the console to complete the installation process.    

# netstat -tlnup | grep 590
tcp        0      0 0.0.0.0:5900                0.0.0.0:*                   LISTEN      12575/qemu-kvm      
tcp        0      0 0.0.0.0:5901                0.0.0.0:*                   LISTEN      12709/qemu-kvm  

==》之后可以通过VNC连接，进行操作系统安装（略）
=====================================================================
vnc无法远程连接的问题
vnc-options
expert-colourlevel 改为 full 即可。

编辑xml文件支持vnc连接方法
<graphics type=‘vnc‘ port=‘-1‘ autoport=‘yes‘ listen=‘0.0.0.0‘>
      <listen type=‘address‘ address=‘0.0.0.0‘/>
    </graphics>
===================================================================

虚拟机的xml文件
# ls -l /etc/libvirt/qemu　　#virsh edit通过此命令修改xml文件
-rw------- 1 root root 3077 Apr  4 05:10 CentOS-6.7-x86_64_test1.xml
-rw------- 1 root root 3077 Apr  4 05:11 CentOS-6.7-x86_64_test2.xml
drwx------ 3 root root 4096 Apr  4 03:23 networks
===============根据xml文件，重建虚拟机的方法
cp CentOS-6.7-x86_64_test.xml /opt/CentOS-6.7-x86_64_test.xml
virsh undefine CentOS-6.7-x86_64_test
virsh define /opt/CentOS-6.7-x86_64_test.xml
===============根据xml文件，重建虚拟机的方法

# virsh list (显示运行的vm) 或 virsh list --all（显示所有）

#virsh --help 重要命令参数
　　dumpxml
　　reboot
　　shutdown
　　start
　　suspend
　　undefined define

[root@test93 opt]# virsh start CentOS-6.7-x86_64_test
Domain CentOS-6.7-x86_64_test started
[root@test93 opt]# virsh list --all                  
 Id    Name                           State
2     CentOS-6.7-x86_64_test         running


yum install virt-top 监控kvm  (zabbix agent更好）

优化项，默认开启，实现4k内存合并
[root@test93 qemu]# cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled 
[always] madvise never
[root@test93 qemu]# ps aux | grep ksm  定期会对页面合并，相同内容的内存合并
root         34  0.0  0.0      0     0 ?        SN   13:50   0:00 [ksmd]


# virsh list                             
 Id    Name                           State
----------------------------------------------------



# brctl show              #kvm创建的网桥设备
# brctl show
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
virbr0          8000.525400c58f2d       yes             virbr0-nic
# ifconfig | tail -8
#  ifconfig | tail -8
virbr0    Link encap:Ethernet  HWaddr 52:54:00:C5:8F:2D  
          inet addr:192.168.122.1  Bcast:192.168.122.255  Mask:255.255.255.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:0 (0.0 b)  TX bytes:0 (0.0 b)

 

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