Ubuntu1804安装KVM
Ubuntu1804 安装 KVM
KVM（Kernel-based Virtual Machine，基于内核的虚拟机）是⾯向 Linux 系统的开源虚拟化解决⽅案，KVM 使⽤ Intel VT 或 AMD-V 等虚拟化扩展提供虚拟化功能。当我们在Linux 机器上安装 KVM 时，它都会通过加载（基于 Intel 的 kvm-intel.ko 或基于 AMD 的 kvm-amd.ko）内核模块将其转换为 Hypervisor。
KVM 允许我们安装和运⾏（基于 Windows 和 Linux的）多个虚拟机，并通过 virt-manager 图形⽤户界⾯或 virt-install＆virsh cli 命令创建和管理基于 KVM 的虚拟机。每⼀个客户虚拟机都拥有⾃⼰的操作系统和专⽤的虚拟硬件，例如 CPU(s), 内存, ⽹络接⼝和存储。
KVM 本⾝不执⾏任何硬件模拟，需要⽤户空间程序通过 /dev/kvm 接⼝设置⼀个客户机虚拟服务器的地址空间，向它提供模拟 I/O，并将它的视频显⽰映射回宿主的显⽰屏。⽬前这个应⽤程序是 QEMU。
Linux 上的⽤户空间、内核空间和虚机：
Guest：客户机系统，包括CPU（vCPU）、内存、驱动（Console、⽹卡、I/O 设备驱动等），被 KVM 置于⼀种受限制的 CPU 模式下运⾏。
KVM：运⾏在内核空间，提供 CPU 和内存的虚级化，以及客户机的 I/O 拦截。Guest 的 I/O 被 KVM 拦截后，交给 QEMU 处理。
QEMU：修改过的被 KVM 虚机使⽤的 QEMU 代码，运⾏在⽤户空间，提供硬件 I/O 虚拟化，通过 IOCTL /dev/kvm 设备和 KVM 交互。
KVM 是实现拦截虚机的 I/O 请求的原理：
现代 CPU 本⾝实现了对特殊指令的截获和重定向的硬件⽀持，甚⾄新硬件会提供额外的资源来帮助软件实现对关键硬件资源的虚拟化从⽽提⾼性能。以 X86 平台为例，⽀持虚拟化技术的 CPU 带有特别优化过的指令集来控制虚拟化过程。通过这些指令集，VMM 很容易将客户机置于⼀种受限制的模式下运⾏，⼀旦客户机试图访问物理资源，硬件会暂停客户机运⾏，将控制权交回给 VMM 处理。VMM 还可以利⽤硬件的虚级化增强机制，将客户机在受限模式下对⼀些特定资源的访问，完全由硬件重定向到 VMM 指定的虚拟资源，整个过程不需要暂停客户机的运⾏和 VMM 的参与。由于虚拟化硬件提供全新的架构，⽀持操作系统直接在上⾯运⾏，⽆需进⾏⼆进制转换，减少了相关的性能开销，极⼤简化了VMM的设计，使得VMM性能更加强⼤。从 2005 年开始，Intel 在其处理器产品线中推⼴ Intel Virtualization Technology 即 IntelVT 技术。
QEMU-KVM：
其实 QEMU 原本不是 KVM 的⼀部分，它⾃⼰就是⼀个纯软件实现的虚拟化系统，所以其性能低下。但是，QEMU 代码中包含整套的虚拟机实现，包括处理器虚拟化，内存虚拟化，以及 KVM需要使⽤到的虚拟设备模拟（⽹卡、显卡、存储控制器和硬盘等）。
为了简化代码，KVM 在 QEMU 的基础上做了修改。VM 运⾏期间，QEMU 会通过 KVM 模块提供的系统调⽤进⼊内核，由 KVM 负责将虚拟机置于处理的特殊模式运⾏。当虚机进⾏ I/O 操作时，KVM 会从上次系统调⽤出⼝处返回 QEMU，由 QEMU 来负责解析和模拟这些设备。
从 QEMU ⾓度看，也可以说是 QEMU 使⽤了 KVM 模块的虚拟化功能，为⾃⼰的虚机提供了硬件虚拟化加速。除此以外，虚机的配置和创建、虚机运⾏所依赖的虚拟设备、虚机运⾏时的⽤户环境和交互，以及⼀些虚机的特定技术⽐如动态迁移，都是 QEMU ⾃⼰实现的。
KVM：
KVM 内核模块在运⾏时按需加载进⼊内核空间运⾏。KVM 本⾝不执⾏任何设备模拟，需要 QEMU 通过 /dev/kvm 接⼝设置⼀个 GUEST OS 的地址空间，向它提供模拟的 I/O 设备，并将它的视频显⽰映射回宿主机的显⽰屏。它是KVM 虚机的核⼼部分，其主要功能是初始化 CPU 硬件，打开虚拟化模式，然后将虚拟客户机运⾏在虚拟机模式下，并对虚机的运⾏提供⼀定的⽀持。以在 Intel 上运⾏为例，KVM 模块被加载的时候，它：
⾸先初始化内部的数据结构；
做好准备后，KVM 模块检测当前的 CPU，然后打开 CPU 控制及存取 CR4 的虚拟化模式开关，并通过执⾏ VMXON 指令将宿主操作系统置于虚拟化模式的根模式；
最后，KVM 模块创建特殊设备⽂件 /dev/kvm 并等待来⾃⽤户空间的指令。
接下来的虚机的创建和运⾏将是 QEMU 和 KVM 相互配合的过程。两者的通信接⼝主要是⼀系列针对特殊设备⽂件 /dev/kvm 的 IOCTL 调⽤。其中最重要的是创建虚机。它可以理解成KVM 为了某个特定的虚机创建对应的内核数据结构，同时，KVM 返回⼀个⽂件句柄来代表所创建的虚机。
针对该句柄的调⽤可以对虚机做相应地管理，⽐如创建⽤户空间虚拟地址和客户机物理地址、真实物理地址之间的映射关系，再⽐如创建多个 vCPU。KVM 为每⼀个 vCPU ⽣成对应的⽂件句柄，对其相应地 IOCTL 调⽤，就可以对vCPU进⾏管理。其中最重要的就是“执⾏虚拟处理器”。通过它，虚机在 KVM 的⽀持下，被置于虚拟化模式的⾮根模式下，开始执⾏⼆进制指令。在⾮根模式下，所有敏感的⼆进制指令都被CPU捕捉到，CPU 在保存现场之后⾃动切换到根模式，由 KVM 决定如何处理。
除了 CPU 的虚拟化，内存虚拟化也由 KVM 实现。实际上，内存虚拟化往往是⼀个虚机实现中最复杂的部分。CPU 中的内存管理单元 MMU 是通过页表的形式将程序运⾏的虚拟地址转换成实际物理地址。在
虚拟机模式下，MMU 的页表则必须在⼀次查询的时候完成两次地址转换。因为除了将客户机程序的虚拟地址转换了客户机的物理地址外，还要将客户机物理地址转化成真实物理地址。
1. 验证Linux系统是否⽀持硬件虚拟化
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
如果上⾯的命令返回数字０，就表⽰CPU不⽀持硬件虚拟化，那么我们就只能使⽤或VMware来创建虚拟机了．如果返回的数字⼤于０，那么表⽰CPU⽀持硬件虚拟化，我们就能使⽤KVM来创建虚拟机．有的主板可能会禁⽤了CPU的硬件虚拟化功能，所以在创建KVM虚拟机之前，要确认BIOS⾥启⽤了硬件虚拟化．
请使⽤以下命令安装 kvm-ok 实⽤程序，它⽤于确定您的服务器是否能够运⾏硬件加速的 KVM 虚拟机：
sudo apt install cpu-checker
运⾏ kvm-ok 命令并验证输出：
sudo kvm-ok
--------------
INFO: /dev/kvm exists
KVM acceleration can be used
2. 安装KVM及其所需的软件包
运⾏以下命令安装 KVM 及其依赖项：
sudo apt update
sudo apt install qemu qemu-kvm qemu-system libvirt-bin bridge-utils virt-manager spice-client-gtk
qemu-kvm为KVM管理程序提供硬件仿真的软件。
libvirt-bin⽤于管理虚拟化平台的软件。
bridge-utils⼀组⽤于配置以太⽹桥的命令⾏⼯具。
virt-manager提供了⼀个易于使⽤的GUI界⾯并⽀持命令⾏实⽤程序，⽤于通过libvirt管理虚拟机。
成功安装上述软件包后，您登录的本地⽤户将⾃动添加到 libvirtd 组中，并⾃动启动并启⽤libvirtd服务，如果libvirtd服务没有开启，则运⾏以下命令开启。
sudo service libvirtd start
sudo update-rc.d libvirtd enable
可以⽤如下命令查看验证 libvirtd 服务的状态：
service libvirtd status
3. ⽹络配置
KVM安装完成后，⾸先需要进⾏⽹络配置，KVM⽀持四种⽹络模式：
桥接模式
NAT模式
⽤户⽹络模式
直接分配设备模式
桥接（Bridge）模式
Bridge模式下，虚拟机需要配置⾃⼰的IP，然后虚拟出⼀个⽹卡，与宿主机的⽹卡⼀起挂到⼀个虚拟⽹桥上（类似于交换机）来访问外部⽹络。这种模式下，虚拟机拥有独⽴的
IP，局域⽹其它主机能直接通过IP与其通信。简单理解，就是桥接模式下，虚机跟宿主机⼀样平等地存在，虚拟机和宿主机有平级的IP。
原本宿主机是通过⽹卡eth0连接外部⽹络的，⽹桥模式会新创建⼀个⽹桥br0，接管eth0来连接外部⽹络，然后将宿主机和虚拟机的⽹卡eth0都绑定到⽹桥上。
NAT（Network Address Translation）模式
NAT模式是KVM默认的⽹络模式，KVM会创建⼀个名为virbr0的虚拟⽹桥，但是宿主机和虚拟机对于⽹桥来说不是平等的了，⽹桥会把虚拟机藏在背后，虚拟机会被分配⼀个内
⽹IP，⽽从外⽹访问不到虚拟机。
⼀般我们创建虚机是⽤来部署服务供使⽤的，所以都是⽤Bridge模式。
Ubuntu 18.04中，⽹络配置通过netplan来实现了，需要修改配置⽂件
/etc/netplan/01-network-manager-all.yaml
# Let NetworkManager manage all devices on this system
network:
ethernets:
eno1:
dhcp4: true
enp7s0:
dhcp4: no
dhcp6: no
version: 2
bridges:
br0:
interfaces: [eno1]
dhcp4: no
addresses: [/23]
gateway4: 1
nameservers:
addresses: [,8.8.8.8]
renderer: NetworkManager
将宿主机原有⽹卡eno1挂到⽹桥br0上，并指定⽹桥br0的IP地址为192.168.40.241，nameservers指定DNS服务器。修改完后，通过sudo netplan apply重启⽹络服务⽣效，然后通
过ifconfig查看。
原来挂在eno1⽹卡下的IP现在挂到了br0上，宿主机及所有其它虚拟机都通过该⽹桥来与外部通讯。我们也可以通过brctl show来直观地查看。
⽬前因为还没虚拟机，所以只有宿主机的⽹卡eno1挂在⽹桥br0上。
4. 虚拟机安装
创建 KVM 虚拟机的⽅式⼀共有种：
virt-manager（GUI 实⽤程序）
virt-install 命令（CLI 实⽤程序）
从已有的image (debian10_base.qcow2)创建虚拟机
使⽤virt-manager创建虚拟机
要使⽤ virt-manager ⼯具创建虚拟机，可以在「终端」中执⾏如下命令打开：
sudo virt-manager
接下来就是简单的图形化操作，与其它虚拟机的使⽤⽅法类似，这⾥就不赘述了。
使⽤virt-install命通过CLI创建虚拟机
如果您配置的是 Ubuntu 18.04 Server，当然就需要类似使⽤以下 virt-install 命令从终端为 KVM 创建 VM 虚拟机。
sudo virt-install -n Sysgeek-Server --description "Test VM for Sysgeek" --os-type=Linux --os-variant=rhel7 --ram=1096 --vcpus=1 --disk path=/var/lib/libvirt/images/ sgserver.img,bus=virtio,size=10 --network bridge:br0 --graphics none --location /h 请根据您的设置替换 VM 名称、描述，ISO ⽂件的位置和⽹桥信息。
从已有的image (debian10_base.qcow2)创建虚拟机
virt-install --name demo --memory 512 --disk /home/user/VMs/mydisk.img --import
安装完成后，我们再通过brctl show来查看⽹桥挂载情况，br0下⾯已经多了⼀个vnet0虚拟⽹卡了。
开启虚拟机的virsh console登录
systemctl disable systemd-networked-wait-online
systemctl enable serial-getty@ttyS0.service
systemctl start serial-getty@ttyS0.service
开启后，可通过宿主机的console的⽅式直接登录虚拟机。
5. 虚拟机管理
virsh list --all            # 列出所有虚拟机
ubuntu网络配置virsh console              # 从宿主机进⼊虚拟机virsh console，后⾯接虚拟机ID或名称
virsh start|shutdown        # 启动与关闭虚拟机
virsh autostart dev-server1 # libvirtd启动时，⾃动启动虚拟机
virsh suspend dev-server1    # 挂起虚拟机
virsh resume dev-server1    # 恢复挂起的虚拟机
virsh undefine dev-server1  # 彻底销毁虚拟机，会删除虚拟机配置⽂件，但不会删除虚拟磁盘
virsh edit debian9          # 编辑虚拟机配置⽂件
brctl show                  # 虚拟机⽹络查看
virsh dumpxml +虚拟机名称    # 查看当前虚拟机的配置⽂件
virsh domblklist +虚拟机名称  # 查看当前虚拟机的磁盘存储位置
virsh domiflist + 虚拟机名称  # 查看当前虚拟机的⽹络状态
virsh snapshot-create-as + 虚拟机名称 + snapshot_name  # 创建快照，内部快照，将会占⽤你当前磁盘的空间
virsh snapshot-revert + 虚拟机名称 + snapshot_name或–current # 恢复快照（最近的⼀次快照）
为虚拟机加⼊⼀块新的磁盘
⾸先创建image：qemu-img create -f qcow2(raw) /var/lib/libvirt/images/your_add_disk.qcow2(raw) 500G
创建attach xml，可仿照现有虚拟机的磁盘配置拷贝
使⽤virsh attach-device +虚拟机名称 + l  --config(会永久⽣效，否则只本次⽣效)
注意:
virsh edit debian9(虚拟机名字) # 编辑虚拟机配置⽂件
<mac address='52:54:00:42:0e:d2'/>
<source bridge='br0'/>
<model type='rtl8139'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
</interface>
interface type='network' 要改为interface type='bridge‘
要改为
克隆虚拟机
虚拟机必须在关闭的状态下克隆，如果不关闭虚拟机直接克隆会报错，例如：ERROR Domain with devices to clone must be paused or shutoff.
virt-clone --original dev-server1 --name dev-server2 --file /var/lib/libvirt/images/dev-server2.img
# --original  要克隆虚拟机名字
# --name      克隆后的虚拟机名字
# --file      指定存放路径
克隆虚拟机，新虚拟机名称为dev-server2。
克隆完成后，dev-server2中的⽹卡MAC地址是重新⽣成的，但是IP地址和dev-server1是⼀样的。可以使⽤console⽅式登录dev-server2来修改IP地址。

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