一、虚拟化概念

1、虚拟化技术：在计算机技术中，虚拟化（技术）或虚拟技术（英语：Virtualization）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可供分区、组合为一个或多个电脑配置环境。

2、虚拟化：也就是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。

3、虚拟化使用软件的方法重新定义划分 IT 资源，可以实现 IT 资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高 IT 资源利用率，使 IT 资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业中灵活多变的应用需求。

二、虚拟化分类

1、虚拟化层次种类：

（1）完全虚拟化：hypervisor（VMWare vsPhere，VirtualPC，KVM）

（2）准虚拟化（Xen）

（3）系统虚拟化

（4）桌面虚拟化

2、虚拟化架构分类：

（1）1型虚拟化（Xen，VMWare vsPhere）

（2）2型虚拟化（KVM，VirtualBox，VMWare Workstation）

三、kvm组成

1、KVM：运行在内核空间，提供CPU和内存的虚拟化

　　Libvirt：是 KVM 的管理工具。Libvirt 包含 3 个东西：后台 daemon 程序 libvirtd、API 库和命令行工具 virsh。

　　（1）libvirtd是服务程序，接收和处理 API 请求；
　　（2）API 库使得其他人可以开发基于 Libvirt 的高级工具，比如 virt-manager，这是个图形化的 KVM 管理工具；
　　（3）virsh 是我们经常要用的 KVM 命令行工具。作为 KVM 和 OpenStack 的实施人员，virsh 和 virt-manager 是一定要会用的。

2、QEMU：运行在用户空间，提供意见I/O虚拟化

3、kvm虚拟化所需组件介绍
　　kvm：核心套件
　　virt-manager：图形化 KVM 管理软件
　　libvirt：提供虚拟机与宿主相互通信的机制
　　libvirt-python：允许使用 libvirt API
　　python-virtinst：CLI 下创建 KVM 的工具
　　libvirt-client：提供 client 访问 kvm 服务器的机制 ,并包含 virsh 命令进行 管理和控制VMs
　　qemu-kvm：提供用户级 KVM 环境
　　qemu-img：VMs 磁盘管理

4、KVM 的虚拟化需要硬件支持（需要处理器支持虚拟化：如 Intel 厂商的 Intel-VT （ vmx ）技术&&AMD 厂商的 AMD-V （ svm ）技术。

　　查看是否支持虚拟化：cat /proc/cpuinfo | grep -e vmx -e nx -e svm 或者 egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

四、kvm虚拟机管理

1、virt-manager图形化

2、virsh命令行

（1）基础操作

virsh list 　　#列出当前宿主机上处于运行状态的虚拟机
virsh list --all 　　#列出当前宿主机上所有的虚拟机
virsh start vm1 （虚拟机name） 　　#开启某一台虚拟机
virsh shutdown vm1 （虚拟机name） 　　#正常关闭一台虚拟机
virsh destroy vm1 　　#强制关闭某一台虚拟机
virsh autostart vm1 　　#开机自启动虚拟机vm1
virsh autostart --disable vm1 　　#关闭开机自启动
virsh edit vm1 　　#编辑某个虚拟机的配置文件
virsh pool-list 　　#列出存储池

（2）创建磁盘镜像

如：qemu-img create -f qcow2 -o size=9G /export/kvm/test.qcow2
创建一个大小为 50G 的，格式为 qcow2 的磁盘镜像

（3）查看磁盘信息

qemu-img info /export/kvm/test.qcow2

（4）创建&&管理虚机

Virt-install：命令行下创建虚拟机的命令，不过在它后面需要跟上很多的参数
　　--name: 虚拟机的名字。
　　--disk Location: 磁盘映像的位置。
　　--graphics : 怎样连接 VM ，通常是 SPICE 。
　　--vcpu : 虚拟 CPU 的数量。
　　--ram : 以兆字节计算的已分配内存大小。
　　--location : 指定安装源路径
　　--network : 指定虚拟网络，通常是 virbr0 或者自己设定的 br0

例如：
virt-install --name=test --disk path=/export/kvm/test.qcow2 --ram=1024 --vcpus=1 --graphics spice --location=/export/download/software/iso/CentOS-7.3-x86_64-DVD.iso --network bridge=br0

（5）通过XML文件定义和删除虚机

virsh destroy 　　#删除一个域
virsh define 　　#从一个 XML 文件定义（但不开始）一个域
virsh undefine 　　#删除一个虚机域

（6）克隆虚机（关机情况下）

virt-clone -o vm2 -n vm4 -f /var/lib/libvirt/images/vm4.qcow2

五、kvm通过virsh console 连入虚机

　　centos7开启虚拟机的console功能：

grubby --update-kernel=ALL --args="console=ttyS0"
reboot

　　连入虚机：

virsh console vm-name

　　退出console连接的虚机：按 ctrl+] 组合键退出virsh console

六、kvm虚拟化透传

　　KVM 虚拟化需要处理器对虚拟化技术的支持，当我们需要进行虚拟机嵌套虚拟机时，我们需要让虚拟机中处理器对 VT 功能的支持达到透传的效果。
　　nested 虚拟机嵌套（ kvm on kvm ）：nested 技术，简单的说，就是在虚拟机上跑虚拟机。

1、查看一层客户端是否支持 VT

grep vmx /proc/cpuinfo

2、在物理服务器上为嵌套虚拟机做准备 --- CPU 虚拟化透传
（1）# vim /etc/modprobe.d/kvm-nested.conf （新建配置文件）

options kvm_intel nested=1

（2）重新加载 kvm 模块

modprobe -r kvm_intel 　　#-r参数：remove掉kvm_intel模块
modprobe kvm_intel 　　　　#加载kvm_intel模块

（3）验证是否加载成功

cat /sys/module/kvm_intel/parameters/nested

　　Y ---“Y” 表示 cpu 虚拟化透传功能开启

3、编辑需要做虚拟化透传的虚拟机的配置文件

virsh edit centos7 （ Virtual Machine Name ）
<cpu mode='host-passthrough'/>

4、进入虚拟机中查看cpu是否透传成功

lsmod | grep kvm

七、kvm存储管理

　　KVM 的存储虚拟化是通过存储池（Storage Pool）和卷（Volume）来管理的。
　　Storage Pool 是宿主机上可以看到的一片存储空间，可以是多种类型；
　　Volume 是在 Storage Pool 中划分出的一块空间，宿主机将 Volume 分配给虚拟机，Volume 在虚拟机中看到的就是一块硬盘。

　　厚置备：厚置备是传统存储置备模型。对于厚置备，预先提供大量存储空间以满足未来的存储需要。但是，空间可能一直未被使用，这样会导致无法充分利用存储容量。
　　精简置备：此方法与厚置备相反，通过以灵活的按需方式分配存储空间，可帮助您消除无法充分利用存储的问题。可以通过 ESXi，使用两种模型的精简置备（阵列级别和虚拟磁盘级别）。

　　使用文件做 Volume 有很多优点：存储方便、移植性好、可复制。
　　KVM 支持多种 Volume 文件格式：
　　raw：是默认格式，即原始磁盘镜像格式，移植性好，性能好，但大小固定，不能节省磁盘空间。
　　qcow2：是推荐使用的格式，cow 表示 copy on write，能够节省磁盘空间（精简置备），支持 AES 加密，支持 zlib 压缩，支持多快照，功能很多。
　　vmdk：是 VMWare 的虚拟磁盘格式，也就是说 VMWare 虚机可以直接在 KVM上 运行。

　　fdisk：磁盘分区，是Linux发行版本中最常用的分区工具

m 查看全部可用的参数
n  添加新的分区
d 删除某个分区信息
l 列出所有可用的分区类型（查看）
t 改变某个分区的类型
p  打印分区信息（查看分区表信息）
w  保存分区信息并退出
q  不保存直接退出

　　mkfs：进行格式化，就是安装文件系统的过程mkfs（meke xfs）

　　lsblk：用来查看block设备的信息

八、kvm网络管理

1、kvm的三种网络模式

（1）NAT（默认上网）：虚拟机利用 host 机器的 ip 进行上网。对外显示一个 ip；

（2）自带的bridge：将虚拟机桥接到 host 机器的网卡上 ,vm和 host 机器都通过 bridge 上网 . 对外有同网段的不通 ip，此种方式host却不能和vm联通

（3）Linux bridge：基本原理就是创建一个桥接接口 br0 ，在物理网卡和虚拟网络接口之间传递数据。此种方式host也可以和vm连通；是 Linux 上用来做 TCP/IP 二层协议交换的设备

2、linux bridge命令：

brctl addbr <bridge>        add bridge  #添加网桥
brctl delbr <bridge>        delete bridge  #删除网桥
brctl addif <bridge> <device>   add interface to bridge  #向网桥添加接口
brctl delif <bridge> <device>   delete interface from bridge   #删除网桥上接口
brctl show [ <bridge> ]        show a list of bridges  #查看网桥列表

3、Linux bridge 实现 vlan

（1）查看核心是否提供VLAN功能

dmesg | grep -i 802

　　如果8021q模块没有载入系统，则可以通过使用modprobe模组命令载入802.1q模组，并利用lsmod命令确认模组是否已经载入到核心内。

 modprobe 8021q
 lsmod | grep 8021q

（2）安装用于查看VLAN配置的工具---vconfig

（3）创建VLAN接口

vconfig add ens37 10
vconfig add ens37 20

vim ifcfg-ens37.10 && ens37.20
#############################
VLAN=yes　　　　　　#启用vlan
TYPE=vlan　　　　　　#类型vlan
PHYSDEV=ens37　　　　#物理设备网卡
VLAN_ID=10　　　　　　#vlan_id
NAME=ens37.10　　　　　　
ONBOOT=yes　　　　　　#自启
ZONE=trusted　　　　　　#开启作用域
DEVICE=ens37.10　　　　　　#设备名
BRIDGE=brvlan-10　　　　　　#网桥
#################################

（4）分别建立网桥brvlan-10，brvlan-20

brctl addbr brvlan-10
brctl addbr brvlan-20

（5）编辑网桥brvlan-10和brvlan-20配置文件：

#vim ifcfg-brvlan-10
TYPE=bridge
BOOTPROTO=static
NAME=brvlan-10
DEVICE=brvlan-10
ONBOOT=yes

#vim ifcfg-brvlan-20
TYPE=bridge
BOOTPROTO=static
NAME=brvlan-20
DEVICE=brvlan-20
ONBOOT=yes

（6）将网桥brvlan-10接到网口ens37.10，brvlan-20接到网口ens37.20

brctl addif brvlan-10 ens34.10
brctl addif brvlan-20 ens34.20

（7）重启网络服务

4、网卡配置bond（绑定）

（一）网卡bond（绑定），也称作网卡捆绑。就是将两个或者更多的物理网卡绑定成一个虚拟网卡。网卡是通过把多张网卡绑定为一个逻辑网卡，实现本地网卡的冗余，带宽扩容和负载均衡，在应用部署中是一种常用的技术。

      多网卡绑定实际上需要提供一个额外的软件的bond驱动程序实现。通过驱动程序可以将多块网卡屏蔽。对TCP/IP协议层只存在一个Bond网卡，在Bond程序中实现网络流量的负载均衡，即将一个网络请求重定位到不同的网卡上，来提高总体网络的可用性。
（二）网卡绑定的目的：
   1.提高网卡的吞吐量。
   2.增强网络的高可用，同时也能实现负载均衡。

（三）网卡配置bond（绑定）bond模式：

　　1、Mode=0(balance-rr) 表示负载分担round-robin，平衡轮询策略，具有负载平衡和容错功能
　　bond的网卡MAC为当前活动的网卡的MAC地址，需要交换机设置聚合模式，将多个网卡绑定为一条链路。
　　2、Mode=1(active-backup) 表示主备模式，具有容错功能，只有一块网卡是active,另外一块是备的standby，这时如果交换机配的是捆绑，将不能正常工作，因为交换机往两块网卡发包，有一半包是丢弃的。
　　3、Mode=2(balance-xor) 表示XOR Hash负载分担（异或平衡策略），具有负载平衡和容错功能
　　每个slave接口传输每个数据包和交换机的聚合强制不协商方式配合。（需要xmit_hash_policy）。
　　4、Mode=3(broadcast)  表示所有包从所有interface发出，广播策略，具有容错能力，这个不均衡，只有冗余机制...和交换机的聚合强制不协商方式配合。  
　　5、Mode=4(802.3ad) 表示支持802.3ad协议（IEEE802.3ad 动态链接聚合） 和交换机的聚合LACP方式配合（需要xmit_hash_policy）。
　　6、Mode=5(balance-tlb) 适配器传输负载均衡，并行发送，无法并行接收，解决了数据发送的瓶颈。 是根据每个slave的负载情况选择slave进行发送，接收时使用当前轮到的slave。  
　　7、Mode=6(balance-alb) 在5的tlb基础上增加了rlb。适配器负载均衡模式并行发送，并行接收数据包。

　　5和6不需要交换机端的设置，网卡能自动聚合。4需要支持802.3ad。0，2和3理论上需要静态聚合方式，但实测中0可以通过mac地址欺骗的方式在交换机不设置的情况下不太均衡地进行接收。

常用的有三种：
　　mode=0：平衡负载模式，有自动备援，但需要”Switch”支援及设定。
　　mode=1：自动备援模式，其中一条线若断线，其他线路将会自动备援。
　　mode=6：平衡负载模式，有自动备援，不必”Switch”支援及设定。

 

 

 

 

九、虚机迁移

1、冷迁移

 

2、热迁移