内容简介：OpenStack 系列（一）：KVM 虚拟化技术
KVM（Kernel-based Virtual Machine的英文缩写）是内核内建的虚拟机。有点类似于 Xen ，但更追求更简便的运作，比如运行此虚拟机，仅需要加载相应的 kvm 模块即可后台待命。和 Xen 的完整模拟不同的是，KVM 需要芯片支持虚拟化技术（英特尔的 VT 扩展或者 AMD 的 AMD-V 扩展）。
本章节我们主要介绍通过VMware技术虚拟出相关的 Linux 软件环境，在Linux系统中，安装KVM虚拟化软件，实实在在的去实践一下KVM到底是一个什么样的技术？
VMware虚拟机支持Kvm虚拟化技术？
在VMware创建的虚拟机中，默认不支持Kvm虚拟化技术，需要芯片级的扩展支持，幸好VMware提供完整的解决方案，可以通过修改虚拟化引擎。
VMware软件版本信息， VMware® Workstation 11.0.0 build-2305329
首先，你需要启动VMware软件，新建一个 CentOS 6.x 类型的虚拟机，正常安装完成，这个虚拟机默认的 虚拟化引擎 ， 首选模式 为”自动”。
如果想让我们的VMware虚拟化出来的CentOS虚拟机支持KVM虚拟化，我们需要修改它支持的 虚拟化引擎 ,打开新建的虚拟机，虚拟机状态必须处于 关闭 状态，通过双击 编辑虚拟机设置 > 硬件 ，选择 处理器 菜单，右边会出现 虚拟化引擎 区域，选择 首选模式 为 Intel Tv-x/EPT或AMD-V/RVI ,接下来勾选 虚拟化Intel Tv-x/EPT或AMD-V/RVI(v) ，点击 确定 。
KVM需要虚拟机宿主（host）的处理器带有虚拟化支持（对于Intel处理器来说是VT-x，对于AMD处理器来说是AMD-V）。你可以通过以下命令来检查你的处理器是否支持虚拟化：
grep --color -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
如果运行后没有显示，那么你的处理器不支持硬件虚拟化，你不能使用KVM。
- 注意: 如果是硬件服务器，您可能需要在BIOS中启用虚拟化支持，参考 Private Cloud personal workstation
安装Kvm虚拟化软件
安装kvm虚拟化软件，我们需要一个Linux操作系统环境，这里我们选择的Linux版本为 CentOS release 6.8 (Final) ，在这个VMware虚拟化出来的虚拟机中安装kvm虚拟化软件，具体步骤如下：
-
首选安装epel源
sudo rpm -ivh http://mirrors.ustc.edu.cn/fedora/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm
-
安装kvm虚拟化软件
sudo yum install qemu-kvm qeum-kvm-tools virt-manager libvirt
-
启动kvm虚拟化软件
sudo /etc/init.d/libvirtd start
启动成功之后你可以通过 /etc/init.d/libvirtd status 查看启动状态，这个时候，kvm会自动生成一个本地网桥 virbr0 ，可以通过命令查看他的详细信息
# ifconfig virbr0
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr 52:54:00:D7:23:AD
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)
KVM默认使用NAT网络模式。虚拟机获取一个私有 IP（例如 192.168.122.0/24 网段的），并通过本地主机的NAT访问外网。
# brctl show bridge name bridge id STP enabled interfaces virbr0 8000.525400d723ad yes virbr0-nic
创建一个本地网桥virbr0，包括两个端口：virbr0-nic 为网桥内部端口，vnet0 为虚拟机网关端口（192.168.122.1）。
虚拟机启动后，配置 192.168.122.1（vnet0）为网关。所有网络操作均由本地主机系统负责。
DNS/DHCP的实现，本地主机系统启动一个 dnsmasq 来负责管理。
ps aux|grep dnsmasq
注意： 启动libvirtd之后自动启动iptables，并且写上一些默认规则。
# iptables -nvL -t nat
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 304 packets, 38526 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
Chain POSTROUTING (policy ACCEPT 7 packets, 483 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
0 0 MASQUERADE tcp -- * * 192.168.122.0/24 !192.168.122.0/24 masq ports: 1024-65535
0 0 MASQUERADE udp -- * * 192.168.122.0/24 !192.168.122.0/24 masq ports: 1024-65535
0 0 MASQUERADE all -- * * 192.168.122.0/24 !192.168.122.0/24
Chain OUTPUT (policy ACCEPT 7 packets, 483 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
kvm创建虚拟机
上传一个镜像文件： CentOS-6.6-x86_64-bin-DVD1.iso
通过 qemu 创建一个raw格式的文件(注：QEMU使用的镜像文件：qcow2与raw，它们都是QEMU(KVM)虚拟机使用的磁盘文件格式)，大小为5G。
qemu-img create -f raw /data/Centos-6.6-x68_64.raw 5G
查看创建的raw磁盘格式文件信息
qemu-img info /data/Centos-6.6-x68_64.raw image: /data/Centos-6.6-x68_64.raw file format: raw virtual size: 5.0G (5368709120 bytes) disk size: 0
启动，kvm虚拟机，进行操作系统安装
virt-install --virt-type kvm --name CentOS-6.6-x86_64 --ram 512 --cdrom /data/CentOS-6.6-x86_64-bin-DVD1.iso --disk path=/data/Centos-6.6-x68_64.raw --network network=default --graphics vnc,listen=0.0.0.0 --noautoconsole
启动之后，通过命令查看启动状态，默认会在操作系统开一个 5900 的端口，可以通过虚拟机远程管理软件 vnc 客户端连接，然后可视化的方式安装操作系统。
# netstat -ntlp|grep 5900 tcp 0 0 0.0.0.0:5900 0.0.0.0:* LISTEN 2504/qemu-kvm
注意 ：kvm安装的虚拟机，不确定是那一台，在后台就是一个进程，每增加一台端口号+1，第一次创建的为5900！
虚拟机远程管理软件
我们可以使用虚拟机远程管理软件VNC进行操作系统的安装，我使用过的两款不错的虚拟机远程管理终端软件，一个是Windows上使用，一个在Mac上为了方便安装一个Google Chrome插件后即可开始使用，软件信息 Tightvnc 或者 VNC@Viewer for Google Chrome
如果你和我一样使用的是 Google Chrome 提供的VNC插件，使用方式，在 Address 输入框中输入，宿主机IP:59000, Picture Quality 选择框使用默认选项，点击 Connect 进入到安装操作系统的界面，你可以安装常规的方式进行安装，等待系统安装完成重启，然后就可以正常使用kvm虚拟化出来的操作系统了。
Tightvnc 软件的使用，请参考官方手册。
- Tightvnc下载地址： http://www.tightvnc.com/download.php
- Tightvnc下载地址： http://www.tightvnc.com/download/2.7.10/tightvnc-2.7.10-setup-64bit.msi
- Tightvnc下载地址： http://www.tightvnc.com/download/2.7.10/tightvnc-2.7.10-setup-32bit.msi
KVM虚拟机管理
kvm虚拟机是通过virsh命令进行管理的，libvirt是Linux上的虚拟化库，是长期稳定的C语言API，支持KVM/QEMU、Xen、LXC等主流虚拟化方案。链接： http://libvirt.org/
virsh是Libvirt对应的 shell 命令。
查看所有虚拟机状态
virsh list --all
启动虚拟机
virsh start [NAME]
列表启动状态的虚拟机
virsh list
- 常用命令查看
virsh --help|more less
libvirt虚拟机配置文件
虚拟机libvirt配置文件在 /etc/libvirt/qemu 路径下，生产中我们需要去修改它的网络信息。
# ll total 8 -rw-------. 1 root root 3047 Oct 19 2016 Centos-6.6-x68_64.xml drwx------. 3 root root 4096 Oct 17 2016 networks
注意 ：不能直接修改xml文件，需要通过提供的命令！
virsh edit Centos-6.6-x68_64
kvm三种网络类型,桥接、NAT、仅主机模式，默认NAT模式,其他机器无法登陆，生产中一般选择桥接。
监控kvm虚拟机
- 安装软件监控虚拟机
yum install virt-top -y
- 查看虚拟机资源使用情况
virt-top
virt-top 23:46:39 - x86_64 1/1CPU 3392MHz 3816MB
1 domains, 1 active, 1 running, 0 sleeping, 0 paused, 0 inactive D:0 O:0 X:0
CPU: 5.6% Mem: 2024 MB (2024 MB by guests)
ID S RDRQ WRRQ RXBY TXBY %CPU %MEM TIME NAME
1 R 0 1 52 0 5.6 53.0 5:16.15 centos-6.8
KVM修改NAT模式为桥接[案例]
在开始案例之前，需要知道的必要信息，宿主机IP是 192.168.2.200 ，操作系统版本 Centos-6.6-x68_64 。
启动虚拟网卡
ifup eth0
这里网卡是NAT模式，可以上网，ping通其他机器，但是其他机器无法登陆！
宿主机查看网卡信息
brctl show ifconfig virbr0 ifconfig vnet0
实现网桥，在kvm宿主机完成
- 步骤1，创建一个网桥，新建网桥连接到eth0,删除eth0,让新的网桥拥有eth0的ip
brctl addbr br0 #创建一个网桥 brctl show #显示网桥信息 brctl addif br0 eth0 && ip addr del dev eth0 192.168.2.200/24 && ifconfig br0 192.168.2.200/24 up brctl show #查看结果 ifconfig br0 #验证br0是否成功取代了eth0的IP
注意 : 这里的IP地址为 宿主机ip
- 修改虚拟机桥接到br0网卡，在宿主机修改
virsh list --all ps aux |grep kvm virsh stop Centos-6.6-x68_64 virsh list --all
修改虚拟机桥接到宿主机，修改52行type为 bridge ，第54行bridge为 br0
# virsh edit Centos-6.6-x68_64 # 命令
52 <interface type='network'>
53 <mac address='52:54:00:2a:2d:60'/>
54 <source network='default'/>
55 <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
56 </interface>
修改为：
52 <interface type='bridge'>
53 <mac address='52:54:00:2a:2d:60'/>
54 <source bridge='br0'/>
55 <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
56 </interface>
启动虚拟机，看到启动前后，桥接变化，vnet0被桥接到了br0
启动前：
# brctl show bridge name bridge id STP enabled interfaces br0 8000.000c29f824c9 no eth0 virbr0 8000.525400353d8e yes virbr0-nic
启动后：
# virsh start CentOS-6.6-x86_64
Domain CentOS-6.6-x86_64 started
# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
br0 8000.000c29f824c9 no eth0
vnet0
virbr0 8000.525400353d8e yes virbr0-nic
Vnc登陆后，修改ip地址，看到dhcp可以使用，被桥接到现有的ip段，ip是自动获取,而且是和宿主机在同一个IP段.
# ifup eth0
从宿主机登陆此服务器，可以成功。
# ssh 192.168.2.108 root@192.168.2.108's password: Last login: Sat Jan 30 12:40:28 2016
从同一网段其他服务器登陆此虚拟机,也可以成功,至此让kvm管理的服务器能够桥接上网就完成了，在生产环境中，桥接上网是非常必要的。
总结
通过kvm相关的命令来创建虚拟机，安装和调试是非常必要的，因为现有的很多私有云，公有云产品都使用到了kvm这样的技术，学习基本的kvm使用对维护 openstack 集群有非常要的作用，其次所有的 openstack image 制作也得通过kvm这样的底层技术来完成，最后上传到 openstack 的镜像管理模块，才能开始通过 openstack image 生成云主机。
到此，各位应该能够体会到，其实kvm是一个非常底层和核心的虚拟化技术，而openstack就是对 kvm 这样的技术进行了一个上层封装，可以非常方便，可视化的操作和维护 kvm 虚拟机，这就是现在 牛 上天的 云计算 技术最底层技术栈，具体怎么实现请看下图。
如上图，没有 openstack 我们依然可以通过， libvirt 来对虚拟机进行操作，只不过比较繁琐和难以维护。通过openstack就可以非常方便的进行底层虚拟化技术的管理、维护、使用。
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