虚拟化技术（Virtualization）-KVM

2018-12-03  本文已影响0人  Net夜风

虚拟化技术（Virtualization）

KVM

  1. XEN


    QQ截图20181201142323.png

xen以软件的形式安装后，重启会取代linux内核跑在硬件之上，之前的linux会成为第一个虚拟化主机，被称为特权主机；xen跑在硬件之上后只驱动CPU和内存，I/O设备由之前的linux来驱动，其他主机驱动I/O设备需要通过特权主机，而使用CPU和内存则通过XEN

  1. KVM：Kernel-base Virtual Machine，Qumranet公司研发，后来被RedHat收购
    使用于X86_64操作系统；依赖于HVM，要求CPU必须支持虚拟化技术


    KVM.png

kvm做为一个内核模块，安装以后取代内核，并把系统的用户空间变为一个控制台，在之上就可以安装虚拟机，优点：不需要重启就可以使用

使用qemu-kvm管理vms

示例1：

 ~]#  qemu-kvm -name c2 -smp 2,maxcpus=4,sockets=2,cores=2 -m 128 -drive file=/images/kvm/cos-i386.qcow2,if=virtio -vnc  :1 -daemonize -net nic,model=e1000,macaddr=52:54:00:00:00:11 -net tap,script=/etc/qemu-ifup

示例2：

~]# qemu-kvm -name winxp -smp 1,maxcpus=2,sockets=1,cores=2 -m 1024 -drive  file=/data/vms/winxp.qcow2,media=disk,cache=writeback,format=qcow2 file=/tmp/winxp.iso,media=cdrom -boot order=dc,once=d -vnc :1 -net nic,model=rtl8139,macaddr=52:54:00:00:aa:11 -net tap,ifname=tap1,script=/etc/qemu-ifup -daemonize
虚拟化模型：

示例：创建2个虚拟机实例演示网络通信

  1. 隔离网络：只有虚拟机之间可以通信，与物理机无法通信，与外网也无法通信

     [root@kvm ~]# yum -y groupinstall "Virtualization Host"
 [root@kvm ~]# yum -y install virt-manager libvirt-daemon-kvm qemu-kvm dejavu0lgc-sans-fonts
 [root@kvm ~]# which brctl
 /usr/sbin/brctl
 [root@kvm ~]# rpm -qf /usr/sbin/brctl
 bridge-utils-1.5-9.el7.x86_64
 创建独立的桥设备：
 [root@kvm ~]# ip link set br-int up或者 ifconfig br-int up   #激活桥接口
 [root@kvm ~]# ifconfig
 br-int: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
         inet6 fe80::3041:11ff:fe83:15ac  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
         ether 32:41:11:83:15:ac  txqueuelen 1000  (Ethernet)
         RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
         RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
         TX packets 6  bytes 508 (508.0 B)
         TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

能看到br-int接口后，此时没有ip地址，就意味着不能作为物理机的接口与外部通信；创建两个虚拟机网卡关联到这个桥上，然后两个虚拟机配置同一个网段的ip地址，就能互相通信了；

    启动2个虚拟机实例：
    [root@kvm ~]# vim /etc/qemu-ifup
        #!/bin/bash 
        #
        bridge=br-int
        if [ -n "$1" ];then
                ip link set $1 up
                sleep 1
                brctl addif $bridge $1
                [ $? -eq 0 ] && exit 0 || exit 1
        else
                echo "ERROR:no interface specified"
                exit 2
        fi      
    [root@kvm ~]# bash -n /etc/qemu-ifup
    [root@kvm ~]# chmod +x /etc/qemu-ifup
    [root@kvm ~]# vim /etc/qemu-ifdown      
        #!/bin/bash
        #
        bridge=br-int
        if [ -n "$1" ];then
                brctl delif $bridge $1
                ip link set $1 down 
                exit 0
        else
                echo "ERROR: no interface specified"
                exit 1
        fi
    [root@kvm ~]# bash -n /etc/qemu-ifdown      
    [root@kvm ~]# chmod +x /etc/qemu-ifdown
    
    [root@kvm ~]# mkdir -pv /vms/cirros
    mkdir: created directory ‘/vms’
    mkdir: created directory ‘/vms/cirros’
    [root@kvm ~]# cd /vms/cirros
    [root@kvm cirros]# cp /root/cirros-0.3.4-x86_64-disk.img cirros1.img
    [root@kvm cirros]# cp /root/cirros-0.3.4-x86_64-disk.img cirros2.img
    [root@kvm cirros]# ln -sv /usr/libexec/qemu-kvm /usr/sbin/    #qemu-kvm命令
    ‘/usr/sbin/qemu-kvm’ -> ‘/usr/libexec/qemu-kvm’
    [root@kvm cirros]# qemu-kvm -name c1 -m 256 -smp 2 -drive file=/vms/cirros/cirros1.img,media=disk,if=virtio,format=qcow2 -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:11 -net tap,script=/etc/qemu-ifup,downscript=/etc/qemu-ifdown -vnc :0 -daemonize
    [root@kvm cirros]# qemu-kvm -name c2 -m 256 -smp 2 -drive file=/vms/cirros/cirros2.img,media=disk,if=virtio,format=qcow2 -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:22 -net tap,script=/etc/qemu-ifup,downscript=/etc/qemu-ifdown -vnc :1 -daemonize
    [root@kvm cirros]# ps aux | grep qemu-kvm
    root      37969 10.6  6.3 720160 118664 ?       Sl   08:59   0:12 qemu-kvm -name c1 -m 256 -smp 2 -drive file=/vms/cirros/cirros1.img,media=disk,if=virtio,format=qcow2 -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:11 -net tap,script=/etc/qemu-ifup,downscript=/etc/qemu-ifdown -vnc :0 -daemonize
    root      38025 12.4  5.4 719140 101044 ?       Sl   08:59   0:11 qemu-kvm -name c2 -m 256 -smp 2 -drive file=/vms/cirros/cirros2.img,media=disk,if=virtio,format=qcow2 -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:22 -net tap,script=/etc/qemu-ifup,downscript=/etc/qemu-ifdown -vnc :1 -daemonize
    此时可以使用vncviewer连接两个虚拟机实例
    [root@kvm ~]# ss -tnl
    State       Recv-Q Send-Q                   Local Address:Port                                  Peer Address:Port              
    LISTEN      0      1                                    *:5900                                             *:*                  
    LISTEN      0      1                                    *:5901                                             *:*           
    [root@kvm ~]# vncviewer :0 &
    [root@kvm ~]# vncviewer :1 &

此时2个虚拟机实例都以及启动起来，并且br-int桥上没有ip地址，在两个虚拟机上配置同网段的IP地址后可以实现2个虚拟机通信：


kvm-cirros.png 
c1:
$ sudo su - root 
# ifconfig eth0 10.0.0.1/24 up
c2:
$ sudo su - root 
# ifconfig eth0 10.0.0.2/24 up
# ping 10.0.0.1
64 bytes from 10.0.0.1: seq=0 ttl=64 time=12.112 ms
...

至此就完成虚拟机间通信，两个虚拟机都桥接到同一个桥上，这个桥本身没有ip地址，所以是隔离的网络模型；

  1. 仅主机网络模式：
    每启动一个虚拟机，tap0，tap1是两个接口，在物理机上没有地址，它们都是虚拟机网卡的后半段不需要地址，这两个是连接虚拟交换机的（桥设备）；

    [root@kvm ~]# brctl show
    bridge name bridge id STP enabled interfaces
    br-int 8000.362a10196967 no tap0
    tap1

此时，如果要想虚拟机与物理机通信，只需向网桥添加地址即可，或者是手动创建添加一对儿网卡，一半在留在网桥上，一半留在物理机上；

给桥br-int添加地址：
[root@kvm ~]# ifconfig br-int 10.0.0.254/24
[root@kvm ~]# ifconfig br-int 
br-int: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.0.0.254  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.0.255
        inet6 fe80::3041:11ff:fe83:15ac  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 36:2a:10:19:69:67  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 19  bytes 2704 (2.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
        此时在物理机上ping虚拟机可以ping通：
[root@kvm ~]# ping 10.0.0.1
PING 10.0.0.1 (10.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=4.45 ms
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=1.62 ms
^C
--- 10.0.0.1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1003ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.627/3.043/4.459/1.416 ms
[root@kvm ~]# ping 10.0.0.2
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=49.5 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=2.67 ms
在物理机上打开核心转发功能：
[root@kvm ~]# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.ip_forward = 1
在虚拟机上添加默认网关：
# route add default gw 10.0.0.254
# ping 192.168.43.33 此时与物理机ip可以通信

此时虚拟机和物理机之间可以正常通信，这就是仅主机模式。

  1. NAT模式：

    # ping 61.135.169.121  #此时ping外网（百度ip）是不通的
在物理机上是用tcpdump监控网卡发现：，虚拟机可以ping出去到外部的61.135.169.121主机，但是，ping包不能回来；
[root@kvm ~]# tcpdump -i ens33 -nn icmp
09:30:57.006063 IP 10.0.0.1 > 61.135.169.121: ICMP echo request, id 32001, seq 0, length 64
09:30:58.007888 IP 10.0.0.1 > 61.135.169.121: ICMP echo request, id 32001, seq 1, length 64
09:30:59.010346 IP 10.0.0.1 > 61.135.169.121: ICMP echo request, id 32001, seq 2, length 64
要从虚拟机ping出去到外部的包能回来，要么让外部的主机添加能到虚拟机的路由，要么在物理机上添加iptables规则：
[root@kvm ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.0/24 -j SNAT --to-source 192.168.43.33
在虚拟机上ping测试：
# ping 61.135.169.121
查看物理网卡监控：
[root@kvm ~]# tcpdump -i ens33 -nn icmp
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on ens33, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
09:35:26.191195 IP 192.168.43.33 > 61.135.169.121: ICMP echo request, id 32257, seq 0, length 64
09:35:26.212348 IP 61.135.169.121 > 192.168.43.33: ICMP echo reply, id 32257, seq 0, length 64
09:35:27.193508 IP 192.168.43.33 > 61.135.169.121: ICMP echo request, id 32257, seq 1, length 64
09:35:27.226221 IP 61.135.169.121 > 192.168.43.33: ICMP echo reply, id 32257, seq 1, length 64

    09:35:28.195532 IP 192.168.43.33 > 61.135.169.121: ICMP echo request, id 32257, seq 2, length 64

这就实现了NAT模式的网络模式；但是此时可以访问外网，但是外网是不能访问虚拟机的；想要外网能够访问虚拟机，需要在添加一条DNAT规则：

[root@kvm ~]# iptables -t nat -A PREROUTING -d 192.168.43.33 -j DNAT --to-destination 10.0.0.1

  1. 桥接模式：
    把物理网卡当桥使用，需要手动配置桥接接口；
    把网卡配置文件复制一份，并修改相关参数就可创建桥接口了；
    但是，也有非常简洁的方法配置桥接口，如果安装了virsh或libvirtd并且有virsh命令，因为virsh命令自己就能创建桥接口，并且它能自动创建一个物理桥，把物理网卡关联到桥接口上去；

    演示手动实现配置桥接接口：

    ]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/

复制网卡配置文件为桥设备配置文件：
]# cp ifcfg-eno16777736 ifcfg-br0

修改网卡配置文件为交换机使用：
]# vim ifcfg-eno16777736
修改：
BOOTPROTO=none
删除接口地址；
BRIDGE="br0"

编辑桥设备配置文件：
]# vim  ifcfg-br0
修改：
DEVICE=br0
TYPE=Bridge 必须首字母大写；
删除NAME，其它地址等保留；

使用virsh命令创建桥设备：

]# virsh iface-list
 名称               状态     MAC 地址
---------------------------------------------------
 eno16777736          活动     00:0c:29:3f:67:86
 lo                   活动     00:00:00:00:00:00

查看命令帮助：
]# virsh help iface-bridge
语法格式：
iface-bridge <interface> <bridge> [--no-stp] [--delay <number>] [--no-start]
其中：
OPTIONS
[--interface] <string>  现有接口名称
[--bridge] <string>  新桥接设备名称
--no-stp         无法为这个桥接启用 STP
--delay <number>  在新连接的端口中 squelch 流量的秒数
--no-start       不要立即启动桥接

interface：指明把哪个接口关联到桥上；
bridge：桥的名称；
--no-stp：表示不支持生成树协议；

    创建物理桥：

    注意：红帽研发的网络功能NetworkManager服务必须关闭，才能使用virsh创建桥；只使用network服务；

    centos6和7都有这两种服务能管理网络功能NetworkManager和network；如果要使用桥接接口，不能使用NetworkManager服务，必须停掉，让network来作为网卡管理功能；然后，还有编辑网卡不受nm控制；

    ]# systemctl stop NetworkManager.service
]# systemctl disable NetworkManager.service
]# systemctl status network.service

]# virsh iface-bridge eno16777736 br0
使用附加设备 br0 生成桥接 eno16777736 失败
已启动桥接接口 br0

]# ifconfig
br0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.18.11.115  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.18.255.255
        inet6 fe80::20c:29ff:fe3f:6786  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:3f:67:86  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 123  bytes 11913 (11.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 23  bytes 1902 (1.8 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

eno16777736: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        ether 00:0c:29:3f:67:86  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 251384  bytes 87346879 (83.3 MiB)
        RX errors 0  dropped 527  overruns 0  frame 0
        TX packets 17222  bytes 1562170 (1.4 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
...
virbr0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.122.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.122.255
        ether 52:54:00:8e:05:ad  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

    此时，网卡已经变成交换机了；桥设备获得了ip地址；

    ]# virt-manager
弹出虚拟机管理界面；
创建新建时，选桥接；
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