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  • 了解虚拟化 VMware Workstation就是虚拟化 虚拟化简单讲,就是把一台物理计算机虚拟成多台逻辑计算机,每个逻辑计算机里面可以运行不同的操作系统,相互不受影响,这样就可以充分利用硬件资源 关键词Hypervisor(VMM)...

    了解虚拟化

    VMware Workstation就是虚拟化
    虚拟化简单讲,就是把一台物理计算机虚拟成多台逻辑计算机,每个逻辑计算机里面可以运行不同的操作系统,相互不受影响,这样就可以充分利用硬件资源
    关键词Hypervisor(VMM) 虚拟机管理器
    虚拟化技术分为全虚拟化和半虚拟化
    早期的CPU硬件不支持虚拟化,虚拟机上的操作系统(guestos)要想使用cpu资源,需要通过VMM来翻译指令,这个过程比较耗费资源,这种虚拟化技术叫做全虚拟化(VMware Workstation)
    半虚拟化技术通过修改guestos内核,让guestos可以直接使用CPU资源,而不需要翻译指令了,从而节省了资源,但修改内核比较鸡肋(XEN)
    后续cpu厂商直接支持虚拟化,不需要通过VMM翻译指令了,无所谓半虚拟化和全虚拟化
    参考 http://www.cnblogs.com/xusongwei/archive/2012/07/30/2615592.html http://itoedr.lofter.com/post/1472ba_69c62fa

    常用的虚拟化软件

    VMware系列
    VMware workstation(适合单台计算机使用)、VMware vsphere(VMware esxi )、VMware Fusion(Mac)
    Xen 开源 半虚拟化
    XenServer 商业,厂商Ctirx,基于Xen的
    KVM 开源 基于linux内核模块
    Hyper-V 商业,厂商微软
    Openvz 开源 基于linux 虚拟机和宿主机共用一个内核
    VirtualBox 开源 Sun公司开发 Oracle收购Sun
    http://developer.huawei.com/ict/forum/thread-23385-1-1.html

    虚拟化架构

    在这里插入图片描述

    kvm 介绍

    KVM是以色列初创公司Qumranet开发,2008年9月RedHat公司收购了Qumranet
    KVM是Linux内核的一个模块,它把Linux内核变成了一个Hypervisor
    KVM是完全开源的,RedHat基于KVM的虚拟化解决方案叫做RHEV
    KVM在Linux操作系统里面以进程的形式出现,由标准的Linux调度程序进行调度,这使得KVM能够使用Linux内核的已有功能
    只有一个KVM内核模块还不能实现虚拟化的全部功能,就好比操作系统只有内核还不能成为一个完整的操作系统一样
    QEMU是一个开源的虚拟化软件,纯软件,可以虚拟化所以的硬件,性能不强
    KVM基于QEMU开发了一个能够运行在用户空间的工具QEMU-KVM
    磁盘、网络设备等都是通过QEMU-KVM这个工具模拟出来的
    KVM和QEMU-KVM通信是通过/dev/kvm实现的
    libvirt是用来管理KVM虚拟机的API,其命令为virsh

    在这里插入图片描述

    centos7上安装kvm

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  • 常用虚拟化工具概述

    千次阅读 2016-03-30 20:09:55
    本文是作者自己在了解虚拟化技术时,查阅百度百科和维基百科时,摘取了作者认为的精华,并高亮了重要信息。 可以简单了解虚拟化技术的一些常用工具。
    本文是作者自己在了解虚拟化技术时,查阅百度百科和维基百科时,摘取了作者认为的精华,并高亮了重要信息。

    可以简单了解虚拟化技术的一些常用工具。
    希望和大家一起学习,请大神指点)
    名称 作者 主CPU 目标CPU 主系统 目标系统 许可
    名称 作者 主CPU 目标CPU 主系统 目标系统 许可
    CHARONStromasysx86,x86-64DEC PDP11,Alpha, VAX, SUN SPARC,HP3000WindowsLinux, SolarisSolaris/SunOS,Tru64,
    OpenVMS,Ultrix
    私有
    BochsKevin Lawton任何x86x86-64WindowsWindows MobileLinuxIRIX
    AIXFreeBSDOpenBSDBeOSMac OS XAndroid
    DOS,Windows,xBSD,LinuxLGPL
    DOSBoxPeter Veenstra和Sjoerd与社区帮助任何x86Linux,Windows,Mac OS Classic,Mac OS X,
    BeOS,FreeBSD,OpenBSD,Solaris,QNX
    IRIX,MorphOS,AmigaOS
    DOSGPL
    DOSEMU社区项目x86,x86-64x86LinuxDOSGPL v2
    HerculesRoger Bowler任何z(IBM大型计算机)Linux,Mac OS X,Solaris,WindowsOS/360,OS/390,z/OS,z/LinuxQPL
    Hyper-V微软x86-64+硬件辅助虚拟(AMD-VIntel VTx86-64x86Windows Server 2008Windows Server 2012Windows 8Windows 2000Windows 2003
    Windows 2008Windows XP
    Windows VistaLinux
    私有(免费)
    KVMRed HatIntel/AMD处理器与x86虚拟化x86/x86-64LinuxLinux,WindowsGPL v2
    Logical Domains太阳计算机系统公司UltraSPARC T1UltraSPARC T2兼容SolarisSolaris,Linux,FreeBSD?
    OpenVZ社区项目,SWsoft支持Intel x86,x86-64,IA-64,PowerPC64,SPARC/64Intel x86,x86-64,IA-64,PowerPC64,SPARC/64Linux各种Linux发行版GPL
    Oracle VM甲骨文公司Intel x86,x86-64,Intel VT-xIntel x86,x86-64,Intel VT-x无(裸机安装)Microsoft Windows
    Oracle Enterprise Linux
    Red Hat Enterprise Linux
    免费,商业
    Parallels WorkstationParallels公司x86,Intel VT-xx86Windows,LinuxWindows,Linux,FreeBSD,
    OS/2eComStation
    MS-DOS,Solaris
    私有
    PearPCSebastian Biallasx86,x86-64,PowerPCPowerPCWindows,Linux,Mac OS X,NetBSDMac OS X,Darwin,LinuxGPL
    QEMUFabrice Bellard(其他开发者帮助)x86,x86-64,IA-64,PowerPC,Alpha,SPARC 32 and 64,ARM,S/390,M68kx86,x86-64,ARM,SPARC 32 and 64,PowerPC,MIPSWindows,Linux,Mac OS X,Solaris,FreeBSD,OpenBSD,BeOS经常变化[1]GPL/LGPL
    QEMUkqemu模块)Fabrice BellardIntel x86,x86-64Intel x86,x86-64Linux,FreeBSD,OpenBSD,Solaris,Windows经常变化[2]GPL/LGPL
    QEMUqvm86模块)Paul Brookx86x86Linux,NetBSD,Windows经常变化GPL
    SimNowAMDx86-64x86-64Linux(64位),Windows(64位)Linux,Windows(32位和64位)AMD公司专有
    Sun xVM Server太阳计算机系统公司x86-64,SPARCx86-64,SPARC无:裸机执行Windows XP & 2003 Server(仅x86-64),Linux,SolarisGPL v3
    Oracle VirtualBox甲骨文公司x86,x86-64,VT-x,AMD-Vx86,(x86-64仅在VirtualBox 2及x86-64主机上)Windows,Linux,
    Mac OS X(Intel),
    Solaris, FreeBSD
    DOS,Windows,Linux,
    OS/2,FreeBSD,Solaris
    GPL v2;完整版本中的额外特性是专有的(免费供个人与教育机构使用和评价)
    User Mode LinuxJeff Dike(其他开发者帮助)x86,x86-64,PowerPCx86,x86-64,PowerPCLinuxLinuxGPL v2
    Virtual IronVirtual Iron 3.1Virtual Iron软件公司(已被Oracle收购May 13, 2009)x86 VT-x,x86-64 AMD-Vx86,x86-64无:裸机执行Windows,Red HatSuSE完整的产品是私有的[3];几个组成部分是GPL v2[4]
    Virtual PC 2007Microsoftx86,x86-64x86Windows Vista(商业版,企业版,旗舰版),
    XP Pro,XP Tablet PC版
    DOS,Windows,OS/2,
    Linux(Suse,Xubuntu),
    OpenSolaris(Belenix)
    私有(从2006年7月起免费)
    Virtual Server2005 R2MicrosoftIntel x86,x86-64Intel x86Windows 2003,XPWindows NT,2000,2003,
    Linux(Red Hat and SUSE)
    私有(免费)
    VirtuozzoSWsoftx86,IA-64,x86-64x86,IA-64,x86-64Linux & Windows各种Linux发行版;Windows私有
    VMware ESX ServerVMwarex86, x86-64x86, x86-64无:裸机安装Windows,Red Hat,SuSE,Ubuntu,
    Netware,Solaris,FreeBSD
    私有
    VMware ESXi ServerVMwarex86,x86-64x86,x86-64无:裸机安装(嵌入式)Windows,Red Hat,SuSE,Ubuntu,
    Netware,Solaris,FreeBSD
    私有
    VMware FusionVMwarex86,Intel VT-xx86,x86-64Mac OS X(Intel)Windows,Linux,Netware,Solaris私有
    VMware ServerVMwarex86,x86-64x86,x86-64Windows,LinuxDOS,Windows,Linux,FreeBSD,
    Netware,Solaris,虚拟设备
    私有(免费)
    VMware Workstation 6.0VMwarex86,x86-64x86,x86-64Windows,LinuxDOS,Windows,Linux,FreeBSD,
    Netware,Solaris,Darwin,虚拟设备
    私有
    VMware Player2.0VMwarex86,x86-64x86,x86-64Windows,LinuxDOS,Windows,Linux,FreeBSD,
    Netware,Solaris,Darwin,虚拟设备
    私有(免费)
    Xen英国剑桥大学IntelAMDx86,x86-64x86,x86-64NetBSD,Linux,SolarisLinux,Solaris,
    Windows XP & 2003 Server
    (需要3.0版和VanderpoolPacifica),
    九号项目FreeBSD
    GPL
    VMM:
    VMM(Virtual Machine Monitor,虚拟机监控器)它 包括规划、部署、管理和优化虚拟基础结构等端到端功能
    Hypervisor,又称虚拟机器监视器(英语:virtual machine monitor,缩写为 VMM),在电脑上的
    软件,固件或是硬件,能用来 建立与执行 虚拟机器。

    拥有Hypervisor,能被用来执行一个或多个虚拟机器,这样的电脑被定义为是一台主体机器 (host machine)。在上面执行的虚拟机器,则称为客体机器(guest machine)。 hypervisor可以用一个客体操作系统(guest operating systems)的外貌出现, 提供虚拟的作业平台 ,负责管理其他客体操作系统的运作。 在它之上运作的多个操作系统 ,共同分享了虚拟化之后的硬件资源。

    类型-1:本地或裸机Hypervisor
    这些虚拟机管理程序
    直接运行在主机的硬件 来控制硬件和管理客体操作系统上。例如Xen。

    类型-2:Hosted Hypervisor
    这些虚拟机管理程序
    运行在传统的操作系统 上,就像其他计算机程序那样运行。例如VMware Workstation。


    操作系统支持
    有几个因素导致了2005年左右,在使用虚拟化技术在Unix,Linux,以及其他类Unix操作系统之间的复苏:

    1.扩展中的硬件功能,
    允许每个单台机器做更多同时的工作
    2.努力控制成本,和通过整合服务器来简化管理
    3.在需要
    控制在大型多处理器处理和群集安装 ,例如服务器农场和着色农场
    4.改进的安全性,可靠性和设备无关性可以从管理Hypervisor架构
    5.在
    不同的硬件或操作系统环境运行复杂 ,依赖于操作系统的应用程序的能力
    6.主要的Unix厂商,包括太阳计算机系统,惠普,IBM和SGI,从2000年以前就一直在销售虚拟化硬件。

    KVM虚拟机

     

     · KVM是开源软件,全称是kernel-based virtual machine(基于内核的虚拟机)。
    · 是x86架构且硬件支持虚拟化技术(如 intel VT 或 AMD-V)的Linux全虚拟化解决方案。
    ·
    它包含一个为处理器提供底层虚拟化 可加载的核心模块kvm.ko (kvm-intel.ko或kvm-AMD.ko)。
    · KVM还需要一个经过修改的
    QEMU 软件(qemu-kvm), 作为虚拟机上层控制和界面。
    · KVM能在不改变linux或windows镜像的情况下同时运行多个虚拟机,( 它的意思是多个虚拟机使用同一镜像 )并为每一个虚拟机配置个性化硬件环境(网卡、磁盘、图形适配器……)。
    · 在主流的Linux内核,如2.6.20以上的内核均已包含了KVM核心。

    Kernel-based Virtual Machine的简称,是一个 开源 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技术或者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,新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但Xen本身有自己的进程调度器,存储管理模块等,所以代码较为庞大。 广为流传的商业系统虚拟化软件VMware ESX系列是基于软件模拟的Full-Virtualization

    Xen:
    Xen是一个开放源代码虚拟机监视器,由剑桥大学开发。它打算在单个计算机上运行多达128个有完全功能的操作系统
    在旧(无虚拟硬件)的处理器上执行Xen,操作系统必须进行显式地修改(“移植”)以在Xen上运行(但是提供对用户应用的兼容性)。这使得Xen无需特殊硬件支持,就能达到高性能的虚拟化。

    Xen的半虚拟化
    Xen通过一种叫做半虚拟化的技术获得高效能的表现(较少的效能损失,典型的情况下大约损失2%,在最糟的情况下会有8%的效能耗损;与其它使用完全的虚拟化却造成最高到20%损耗的其他解决方案形成一个明显的对比),甚至在某些与传统虚拟技术极度不友好的架构上(x86),Xen也有极佳的表现。 与那些传统透过软件模拟实现硬件的虚拟机不同,在3.0版本及在Intel VT-X支援前的Xen需要让客户端操作系统(guest operating systems)与Xen API进行连接 。到目前为止,这样连结已经可以运用在NetBSDGNU/LinuxFreeBSD贝尔实验室Plan 9系统上。在Brainshare 2005会议上,Novell展示了NetWare与Xen的连通。与Windows XP连通的技术曾在Xen开发初期进行,但微软的协议未能允许它发布。Sun微系统公司也正积极研究Solaris与Xen的连结,使其能在Xen平台上运作。

    Xen的完全虚拟化
    Intel 对Xen贡献修改以支持其VT-X架构扩展,而AMD则修改以支持其AMD-V架构扩展。如系统处理器支持虚拟硬件扩展(Intel和AMD对本地支持虚拟化的扩展),这项技术将允许未修改的操作系统运行在Xen虚拟机中。事实上,那意味着性能的提升,并且你可以在没有进行任何协议不允许的修改的情况下对Windows进行虚拟。




    Hyper-V
    Hyper-V是微软的一款虚拟化产品,是微软第一个采用类似Vmware和Citrix开源Xen一样的基于hypervisor的技术。这也意味着微软会更加直接地与市场先行者VMware展开竞争,但竞争的方式会有所不同。

    Hyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术,能够实现桌面虚拟化。Hyper-V最初预定在2008年第一季度,与Windows Server 2008同时发布。Hyper-V Server 2012完成RTM版发布
    系统要求
    1.Intel或者AMD64位处理器 [1]  
    2.Windows Server 2008 R2及以上(服务器操作系统);Windows 7及以上(桌面操作系统)。
    3.硬件辅助虚拟化。这是在现有的处理器,包括一个虚拟化的

    微软虚拟化构架
    选择工具体来说,Intel vt或AMD-v( AMD-v,以前的代号为“ Pacifica ”的 ) 。
    4.CPU必须具备硬件的数据执行保护( DEP )功能,而且该功能必须启动。
    5.内存最低限度为2GB。



    pastedGraphic.png


    QEMU
    QEMU是一套由法布里斯·贝拉(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。BochsPearPC等与其类似,但不具备其许多特性,比如高速度及跨平台的特性,通过KQEMU这个闭源的加速器,QEMU能模拟至接近真实电脑的速度。

    目前,0.9.1及之前版本的qemu可以使用kqemu加速器。在qemu1.0之后的版本,都无法使用kqemu,主要利用qemu-kvm加速模块,并且加速效果以及稳定性明显好于kqemu


    软件优点

    默认支持多种架构。可以模拟 IA-32 (x86)个人电脑,AMD 64个人电脑,MIPS R4000, 升阳的SPARCsun3 与PowerPC(PReP 及 Power Macintosh)架构
    可扩展,可自定义新的指令集
    开源,可移植,仿真速度快
    在支持硬件虚拟化的x86构架上可以使用KVM加速配合内核ksm大页面备份内存,速度稳定远超过VMware ESX
    增加了模拟速度,某些程序甚至可以实时运行
    可以在其他平台上运行Linux的程序
    可以储存及还原运行状态(如运行中的程序)
    可以虚拟网络卡



    软件缺点

    对微软视窗及某些主机操作系统的不完善支持(某些模拟的系统仅能运行)
    对不常用的架构的支持并不完善
    除非使用kqemuKVM加速器,否则其模拟速度仍不及其他虚拟软件,如VMware
    比其他模拟软件难安装及使用





    VirtualBox
    VirtualBox 是一款开源虚拟机软件。VirtualBox 是由德国 Innotek 公司开发,由Sun Microsystems公司出品的软件,使用Qt编写,在 Sun 被 Oracle 收购后正式更名成 Oracle VM VirtualBox。Innotek 以 GNU General Public License (GPL) 释出 VirtualBox,并提供二进制版本及 OSE 版本的代码。使用者可以在VirtualBox上安装并且执行SolarisWindowsDOSLinux、OS/2 Warp、BSD等系统作为客户端操作系统。现在则由甲骨文公司进行开发,是甲骨文公司xVM虚拟化平台技术的一部份。

    VirtualBox号称是最强的免费虚拟机软件,它不仅具有丰富的特色,而且性能也很优异!它简单易用,可虚拟的系统包括Windows(从Windows 3.1到Windows10、Windows Server 2012,所有的Windows系统都支持)、Mac OS X、Linux、OpenBSDSolaris、IBM OS2甚至Android等操作系统!使用者可以在VirtualBox上安装并且运行上述的这些操作系统! 与同性质的VMware及Virtual PC比较下,VirtualBox独到之处包括远端桌面协定(RDP)、iSCSI及USB的支持,VirtualBox在客户端操作系统上已可以支持USB 2.0的硬件装置,不过要安装 VirtualBox Extension Pack。



    VMware:
    VMware Workstation
    VMware工作站(VMware Workstation)是VMware公司销售的商业软件产品之一。该工作站软件包含一个用于英特尔x86兼容电脑的虚拟机套装,其允许用户同时创建和运行多个x86虚拟机。每个虚拟机可以运行其安装的操作系统,如(但不限于)WindowsLinuxBSD变生版本。用简单术语来描述就是,VMware工作站允许一台真实的电脑在一个操作系统中同时打开并运行数个操作系统。其它VMware产品帮助在多个宿主电脑之间管理或移植VMware虚拟机。
    VMware Player
    用于为虚拟机提供宿主服务的免费软件产品VMware Player,可运行由其它VMware产品产生的客户虚拟机,同时也可以自行创建新的虚拟机。
    VMware官方网站提供多个经过预先配置的操作系统和应用程序的免费虚拟盘映像,这之中有不少是社会募捐的
    [7] 。也存在着可用来创建虚拟机,以及对VMware虚拟硬盘和软盘映像文件进行挂装、操作及转换的免费工具。VMware Player可免费用于个人用途,但VMware Player Plus许可才能用于商业用途。
    VMware Fusion
    是VMware面向苹果电脑推出的一款虚拟机软件。
    VMware Server
    在2006年2月6日VMware发布了VMware Server产品的1.0版本,取代原先的VMware GSX Server。VMware服务器可以创建、编辑、运行虚拟机。除了具有可以运行由其它VMware产品创建的虚拟机的功能外,它还可运行由微软Virtual PC产品创建的虚拟机。VMware国际公司将VMware服务器产品作为可免费获得的产品,这是因为希望用户们最终能选择升级至VMware ESX服务器产品。
    VMware国际公司不正式支持运行于Windows XP或专业版Windows 2000上的VMware服务器产品,这不同于VMware工作站产品。然而,已有用户报告在专业版Windows XP下成功安装并提供VMware服务器功能的例子(但有个别限制要求)
    [9] 。VMware国际公司提供一个受支持的宿主操作系统的清单 [10]
    在2010年1月,VMware宣布2011年6月30日结束对VMware Server的支持。
    VMware ESX服务器
    ESX服务器使用了派生自史丹佛大学开发的SimOS核心,该核心在硬件初始化后替换原开机的Linux内核。ESX服务器2.x的服务控制平台(亦称为“COS”或“vmnix”)是基于Red Hat Linux 7.2的。ESX服务器3.0的服务控制平台源自一个Red Hat Linux 7.2的经过修改的版本——它是作为一个用来加载vmkernel的引导加载程序运行的,并提供了各种管理界面(如CLI、浏览器界面MUI远程控制台)。该虚拟化系统管理的方式提供了更少的管理开销以及更好的控制和为虚拟机分配资源时能达到的粒度(指精细的程度);这也增加了安全性,从而使VMware ESX成为一种企业级产品。

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  • 虚拟化技术详解

    万次阅读 多人点赞 2018-07-14 17:10:52
    看到这篇文章的朋友,大部分应该都用过虚拟化软件,然后才会想知道虚拟化技术的。windows下的常用的虚拟化技术VmWare,VirtualBox等等,那么这篇文章将会介绍这些技术基本的实现原理,并普及虚拟化相关的术语描述。 ...

    看到这篇文章的朋友,大部分应该都用过虚拟化软件,然后才会想知道虚拟化技术的。windows下的常用的虚拟化技术有VmWare,VirtualBox等等,那么这篇文章将会介绍这些技术基本的实现原理,并普及虚拟化相关的术语描述。

    目录

    虚拟化技术简介

    首先,什么是计算机?现在使用的计算机都离不开冯诺依曼体系结构,如图1所示,有输入设备、输出设备、存储器、cpu这就算是完整的计算机硬件环境了(当然还需要网卡、显卡等等)。虚拟化技术就是在一台机器上模拟出独立的cpu、存储器等使得同一台主机能虚拟为多台主机或者多台主机能虚拟为一台主机。本文只讨论第一种,让一台主机能够虚拟多台主机的环境。
    这里写图片描述
    图1 冯诺依曼体系结构

    现实生活中有各种各样的虚拟化技术,不同的虚拟化技术面对的应用场景也不一样。你可能用过VmVare或者VirtualBox来完成大学里面linux或者操作系统的学习,目的是为了在电脑上装上不同的操作系统。也有可能你是一名运维人员,你用过阿里云或者腾讯云,那么你作为租户,使用的其实是阿里云提供给你的一台虚拟机,阿里从大量的服务器集群中,分出了一定的cpu、内存等等资源给你,就成了一台完整的虚拟机。
    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。

    虚拟化分类

    在刘鹏的《云计算》书中,把虚拟化分为了两类,一类是建立在宿主机上的,也就是宿主机是有操作系统的,另一类是宿主机没有操作系统的,我们把前者称为寄居虚拟化,后者称为裸机虚拟化。

    寄居虚拟化

    寄居虚拟化如图2所示,最底层是物理硬件,物理硬件之上是主机的操作系统,操作系统之上是VMM(virtual machine monitor,虚拟机管理层),再往上就是客户的虚拟户了。
    这里写图片描述
    图2 寄居虚拟化

    在这种技术里面,虚拟机对各种物理设备(cpu、内存、硬盘等)的调用,都是通过VMM层和宿主机的操作系统一起协调才完成的。VMvare和VirtualBox都是基于这种方式实现的。

    裸机虚拟化

    裸机虚拟化指的是,直接将VMM安装在硬件设备与物理硬件之间,如图3所示。VMM在这种模式下又叫做Hypervisor,虚拟机有指令要执行时,Hypervisor会接管该指令,模拟相应的操作。
    这里写图片描述
    图3 裸机虚拟化

    Hypervisor是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisor不但协调着这些硬件资源的访问,也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存,CPU,网络和磁盘。

    如果要进行虚拟化,必须要给虚拟机一个假的独立的环境,让他误以为自己处在一个独立的环境当中,于是就需要模拟cpu、内存、硬盘、网络等资源,模拟一个独立完整的硬件环境。

    cpu虚拟化

    cpu虚拟化指的就是把物理的cpu虚拟为多个虚拟cpu,从而实现一个cpu能被多台虚拟机共用,但是却相互隔离的场景。cpu的运转是以时间为单位的,cpu虚拟化要解决的问题主要是隔离和调度问题,隔离指的是让不同的虚拟机之间能够相互独立的执行命令,调度指的是VMM决定cpu当前在哪台虚拟机上执行。
    由于x86体系设计的cpu在虚拟化上具有一定的缺陷,所以我们有两种方法来实现cpu的虚拟化。其一是采用完全虚拟化的方式,利用动态指令转换或者硬件辅助来帮助实现cpu的虚拟化;其二是采用半虚拟化得方式,在客户的操作系统内核上进行一定的更改使得操作系统自己明白自己是虚拟机的角色,能够在VMM的管理下尽可能的访问硬件。
    如果某些同学对于cpu虚拟化想要有更加深入的了解,可以看一下这些博客:

    内存虚拟化

    内存提出的原因

    首先,内存存在的原因是cpu运转速度极快,超过了磁盘的读取速度,如果cpu直接读取硬盘的话,大部分的时间cpu都在等待。同时,程序访问又拥有局部性原理(80%的访问都在访问数据中20%的数据),于是乎就有牛人想到能不能用一小块儿读取速率快的存储设备来存放经常被读取的数据,这样cpu处理数据的速度就能和存储器读取设备的速度相匹配。系统性能达到最大化。

    虚拟内存

    虚拟内存是计算机OS经常要讲到的一块儿内容,为什么需要虚拟内存呢?,建议花几分钟时间读下面这篇博客,来帮助你理解我要说的内容。
    内存的发展
    通过上面这篇文章,你应该已经了解到一个内容,假设我们设定的虚拟内存是4G,虚拟内存就是给系统当中的每一个进程分配4G的虚拟地址,这样每个进程都感觉自己是独立的使用一块儿内存,具有良好的隔离性,同时,每个进程都是从0的虚拟地址开始的,这样就更有助于管理进程。但程序要运行,必须要运行在真实的内存上,所以会建立一种映射机制来帮助实现虚拟地址到物理地址之间的映射。
    通过虚拟内存的方式实现了进程之间的地址隔离。

    内存的虚拟化

    内存的虚拟化指的是把物理内存包装成若干虚拟内存来使用,把物理内存抽象出来,给每一台虚拟机都分配一个连续的内存空间。其具体的实现,可以参照下面的博文。
    内存虚拟化的实现

    硬盘虚拟化

    硬盘虚拟化相对简单一些,拿VMvare来举例,在VMvare当中,会使用物理硬盘上的一个文件来当做虚拟机当中的一个硬盘,如图4所示,虚拟机通过调用相关进程(如VMvare进程)访问相关的宿主机的文件系统,再通过文件系统调用windows内核,再调用驱动,然后在磁盘上进行读写。
    这里写图片描述
    图4 虚拟硬盘读写流程

    网络虚拟化

    网络虚拟化是让一个物理网络能够支持多个逻辑网络,虚拟化保留了网络设计中原有的层次结构、数据通道和所能提供的服务,使得最终用户的体验和独享物理网络一样,同时网络虚拟化技术还可以高效的利用网络资源如空间、能源、设备容量等。
    网络虚拟化的目的,是要节省物理主机的网卡设备资源。从资源这个角度去理解,可能会比较好理解一点。
    详情请参见这篇文章:网络虚拟化

    展开全文
  • Linux 桌面虚拟化技术 KVM

    万次阅读 2021-08-11 07:35:49
    Linux 桌面虚拟化技术 KVM

    • KVM:是 Kernel-based Virtual Machine 的简称,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已成为学术界的主流VMM之一。
    • VM的虚拟化需要硬件支持(如Intel VT技术或者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,新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但Xen本身有自己的进程调度器,存储管理模块等,所以代码较为庞大。广为流传的商业系统虚拟化软件VMware ESX系列是基于软件模拟的Full-Virtualization。

    • 官方网址:http://www.linux-kvm.org/page/Main_Page

    • KVM: 是指基于 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。
    • 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)
    • XEN :需要升级内核,只能支持和物理机系统一样的操作系统。 xen 虚拟上,可以运行windows ?
    • KVM: 支持 linux 以外的其它系统。比如:windows
      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。
      QEMU 和 vmware 一样,都是仿真虚拟化技术,效率比较低。QEMU 也是一种虚拟机技术。

    • 实验环境:
    • VM 虚拟机 CentOS 7.6   SElinux、Firewall以及iptables 均为关闭状态

    • 查看 CPU 是否支持虚拟化
    • egrep "vmx|svm" /proc/cpuinfo
    • intel: vmx
    • AMD: svm
    • 如果显示为空,则表示不支持虚拟化,需要开启 主板 BIOS 虚拟化支持

    • 安装 KVM 模块、管理工具和 libvirt,命令行安装:
    • yum install qemu-kvm libvirt libguestfs-tools virt-install libvirt-python librbd1 -y
    • 注:使用系统镜像,先配置好 yum 本地源

      qemu-kvm : kvm 主程序, KVM 虚拟化模块
      virt-manager: KVM 图形化管理工具,这里不安装不使用
      libvirt: 虚拟化服务
      libguestfs-tools : 虚拟机的系统管理工具
      virt-install : 安装虚拟机的实用工具 。比如 virt-clone 克隆工具就是这个包安装的
      libvirt-python : python 调用 libvirt 虚拟化服务的 api 接口库文件
      librbd1:是一个属于librados的用户态接口库
    • 安装完 KVM 后启动服务
    • systemctl enable libvirtd --now
    • 确定正确加载 kvm 模块
    • lsmod |grep kvm
      kvm_intel             188740  0 
      kvm                   637515  1 kvm_intel
      irqbypass              13503  1 kvm 

    • 如果启动报错,查看 系统日志 /var/log/messages  排查

    • 解决办法:安装最新版本的 librbd1

    • 配置 KVM 网络桥接功能

    • 网桥介绍: 经常说的 Bridge 设备其实就是网桥设备,也就相当于现在的二层交换机,用于连接同一网段内的所有机器,目的就是将第一块网卡 ens33 添加到 br0,此时 br0 就成为了所谓的交换机设备,物理机的 ens33 也是连接在上面的。
    • 添加桥接设备 br0: 相当于一个二层交换机
    • 使用 virsh 命令配置网桥
    • 使用 virsh 命令配置网桥很方便,但 br0 上不会自动配置 DNS,如果需要虚拟机上网需要自己添加DNS,过程如下:
      # yum install libvirt-client -y       #安装包括 virsh 命令的 rpm 包
      # virsh iface-bridge ens33 br0 --no-stp
       注:iface-bridge 网卡接口名 新建网桥名 不启用 stp 生成树协议
      # echo 'DNS1=8.8.8.8' >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
      # systemctl restart network.service 

    •  重启验证 

    • 扩展:virbr0 概述
      virbr0 是一种虚拟网络接口,这是由于安装和启用了 libvirtd 服务后会自动生成一个桥设备名字为 virbr0。
      libvirtd 这个服务,在安装系统时,已经帮你安装好并开机启动了。所以尽管我们没有安装 KVM,一样可以能看到这个 virbr0 这个桥设备。
    •  libvirtd 在服务器上生成一个 virtual network switch (virbr0),kvm 中所有的虚拟机(guests操作系统)通过这个 virbr0 连起来。默认情况下 KVM 中 virbr0 使用的是 NAT 网络模式。所以这种情况下 KVM 中的虚拟机需要通过物理机的网卡才能访问外部。

    • 创建KVM 虚拟机,准备一个硬盘或者分区,用于存放安装好的 Linux 操作系统:
    • mkfs.xfs /dev/sdc
    • mount /dev/sdc /var/lib/libvirt/images/

    • 写入 fstab 实现开机挂载

    • virt-install 命令常用选项:
      -n NAME, --name=NAME 指定 Guest 名字
      -r MEMORY, --ram=MEMORY 指定内存大小
      --vcpus=VCPUS 指定虚拟机的 CPU 数量
      --disk 指定虚拟机磁盘存储文件的路径 , size=5 指定虚拟磁盘的大小,单位是 G;
      例:--disk path=/var/lib/libvirt/images/centos-76.img,size=5
      --accelerate KVM 或 KQEMU 内核加速器,这个选项默认是添加的。另外,如果系统 KVM 和KQEMU 加速器都支持,优先使用 KVM 加速器。
      -c CDROM, --cdrom=CDROM 指定用于全虚拟化 Guest 的虚拟光驱, --cdrom=后指定ISO 或 CDROM 镜像。
      --network #指定虚拟机的网卡模式。如:--network bridge=br0 
      -x EXTRA, --extra-args=EXTRA 用来给加载的 kernel 和 initrd 提供额外的内核命令行参数。比如无人值守安装系统 
    • 准备工作
    • 基于 apache 服务器搭建本地 yum 源镜像
      # yum install httpd -y 
      # systemctl enable httpd --now
      # mkdir /var/www/html/centos7/ 
    • 准备系统镜像:centos7.6 (不建议使用 MINI 版)
      # mount /dev/cdrom /var/www/html/centos7/
    • # iptables -F #关闭防火墙

    • 创建 ks.cfg 自动应答文件

    • cat /var/www/html/ks.cfg
      firewall --disabled
      install
      url --url="http://192.168.2.234/centos7"
      rootpw --iscrypted $1$root$j0bp.KLPyr.u9kgQ428D10
      auth  --useshadow  --passalgo=sha512
      text
      firstboot --disable
      keyboard us
      lang en_US.UTF-8
      selinux --disabled
      logging --level=info
      reboot
      timezone  Asia/Shanghai
      network  --bootproto=dhcp --device=eth0 --onboot=on
      bootloader --location=mbr
      zerombr
      clearpart --all --initlabel 
      part /boot --fstype="xfs" --size=500
      #part swap --fstype="swap" --size=1000
      #part / --fstype="ext4" --size=1 --grow

      part pv.156 --fstype="lvmpv" --size=1 --grow
      volgroup centos --pesize=4096 pv.156
      logvol swap  --fstype="swap" --size=1000 --name=swap --vgname=centos
      logvol /  --fstype="xfs" --vgname=centos --size=1 --grow

      %packages
      #CentOS 6.X 这里要使用 @base
      @^minimal
      @core
      %end

    • 创建 centos-7 虚拟机:

    • virt-install --name=centos7 --memory=4096,maxmemory=4096 --vcpus=1,maxvcpus=1 --os-type=linux --os-variant=rhel7 --location=http://192.168.2.234/centos7/ --network bridge=br0 -x "ks=http://192.168.2.234/ks.cfg" --disk path=/var/lib/libvirt/images/centos7.qcow2,size=10 --graphics=none --console=pty,target_type=serial --extra-args="console=tty0 console=ttyS0"

    • KVM 虚拟机常用命令
      # virsh list #列出在运行的虚拟机
      # virsh start centos7 #启动 centos7虚拟机
      # virsh shutdown centos7 #关闭 centos7 虚拟机
      # virsh autostart centos7 #设置 centos7.虚拟机为物理机开机后,自动启动
    • 重启验证

    •  shutdown 需要点时间

    • 设为开机启动 kvm 中 centos7 虚拟机,但是 reboot 物理机后,没有启动。
      解决:
      # chkconfig --list libvirtd #开机启动了
      # libvirtd 0:off 1:off 2:off 3:on4:on5:on6:off
      # vim /etc/fstab #记得设置开机自动挂载 sdc,不然后开机启动不了虚拟机

    • KVM 虚拟机克隆和快照

    • 克隆 kvm 虚拟机
      克隆前,centos7.0 需要提前关机。
      语法:virt-clone -o 原虚拟机 -n 新虚拟机 -f 新虚拟机镜像存放路径
      选项:-o old -n new 
      虚拟机镜像: 就是整个虚拟机文件。 
    • virt-clone -o centos7 -n centos7-1 -f /var/lib/libvirt/images/centos7-1.qcow2

    • KVM 虚拟机组成
      一台 KVM 虚拟机由两部分组成:虚拟机配置文件和镜像 img
      查看虚拟机的配置文件:
    • ll /etc/libvirt/qemu
      总用量 8
      drwxr-xr-x 2 root root   25 8月  11 10:50 autostart
      -rw------- 1 root root 3340 8月  13 12:34 centos7-1.xml
      -rw------- 1 root root 3334 8月  11 10:31 centos7.xml
      drwx------ 3 root root   42 8月  11 07:59 networks

    • vim /etc/libvirt/qemu/centos7-1.xml 

    • 调整虚拟机配置,必须关闭该虚拟机
    • viresh shutdown centos7-1
    • 重新加载配置文件
    • virsh define --file /etc/libvirt/qemu/centos7-1.xml
      定义域 centos7-1(从 /etc/libvirt/qemu/centos7-1.xml)

    • 发现内存已经调整为 1G 

    • 测试链接
    • 修改 IP  HOSTNAME

    •  开启之前关闭的虚拟机
    • virsh start centos7

    •  原虚拟机和克隆完的虚拟机配置文件的区别:

    •  vimdiff /etc/libvirt/qemu/centos7.xml /etc/libvirt/qemu/centos7-1.xml

    • 注:这里可以看出两者的 MAC 地址是不一样的。 所以对克隆或复制出来的虚拟机启动后,要修改网卡配置文件的 MAC 地址,因为克隆出来的虚拟机的真实 MAC 地址和操作系统中的 ifcfg-eth0 中的MAC 地址不一样。
    • 虚拟机常用镜像格式对比
    • 目前主要虚拟机的镜像格式:raw,cow, qcow,qcow2,vmdk 。
      raw 格式镜像
      raw:老牌的镜像格式,用一个字来说就是裸,也就是赤裸裸,你随便 dd 一个 file 就模拟了一个raw 格式的镜像。由于裸的彻底,性能上来说的话还是不错的。centos6 上 KVM 和 XEN 默认的格式还是这个格式。centos7 以上默认是 qcow2 。
      裸的好处还有就是简单,支持转换成其它格式的虚拟机镜像对裸露的它来说还是很简单的(如果其它格式需要转换,有时候还是需要它做为中间格式),空间使用来看,这个很像磁盘,使用多少就是多少(du -h 看到的大小就是使用大小)。
      例: qcow2 转为 vmdk 方法是: qcow2 转为 raw ,然后把 raw 转为 vmdk 。也可以直接 qcow2 转为 vmdk
      raw 格式的缺点:不支持 snapshot 快照。
    • cow、qcow、qcow2 格式
      1、cow 格式:还没有成熟,就被放弃了。后来被 qcow 格式所取代。
      2、qcow 格式:刚刚出现的时候有比较好的特性,但其性能和 raw 格式对比还是有很大的差距,目前已经被新版本的 qcow2 取代。
      3、qcow2 格式:
      现在比较主流的一种虚拟化镜像格式,经过优化,目前 qcow2 的性能上接近 raw 裸格式的性能qcow2 格式支持 snapshot,可以在镜像上做 N 多个快照,具有以下优点:
      更小的存储空间
      支持创建 image 镜像
      支持多个 snapshot,对历史 snapshot 进行管理
      支持 zlib 的磁盘压缩
      支持 AES 的加密
      4、 vmdk 格式:
      VMware 的格式,整体性能最好,因为原本 VMware 就是做虚拟化起家。从性能和功能上来说,vmdk 应该算最出色的,由于 vmdk 结合了 VMware 的很多能力,目前来看,KVM 和 XEN 使用这种格式的情况不是太多。但就 VMware 的企业级虚拟化 Esxi 来看,它的稳定性和各方面的能力都很好 


    • KVM 快照:
      快照的作用:1、热备 2、灾难恢复 3、回滚到历中的某个状态

    • 注:快照是存放在 kvm 的磁盘镜像中。
    • kvm 快照,分两种:
      方法 1:使用 lvm 快照,如果分区是 lvm,可以利用 lvm 进行 kvm 的快照备份
      方法 2:使用 qcow2 格式的镜像创建快照。
    • 创建 KVM 快照
    • 要使用快照功能,磁盘格式必须为 qcow2。
    • qemu-img info /var/lib/libvirt/images/centos7-1.qcow2

    • 语法:virsh snapshot-create-as KVM 虚拟机名 快照名
    • virsh snapshot-create-as centos7-1 系统初始
    • 查看快照文件大小
    • ll -h /var/lib/libvirt/qemu/snapshot/centos7-1/

    • 查看当前 kvm 中的虚拟机,是基于哪个快照来运行
    • virsh snapshot-current centos7-1 |head
    • 查看快照占用的大小:
    • emu-img info /var/lib/libvirt/images/centos7-1.qcow2 
      image: /var/lib/libvirt/images/centos7-1.qcow2
      file format: qcow2
      virtual size: 10G (10737418240 bytes)
      disk size: 3.3G
      cluster_size: 65536
      Snapshot list:
      ID        TAG                 VM SIZE                DATE       VM CLOCK
      1         系统初始           226M 2021-08-13 13:17:37   00:15:30.624
      Format specific information:
          compat: 1.1
          lazy refcounts: true

    • 恢复虚拟机快照必须关闭虚拟机
    • 安装一些软件后创建快照

    • 关闭虚拟机后执行恢复快照
    • virsh snapshot-revert 虚拟机名称 快照名称
    • virsh shutdown centos7-1 
      域 centos7-1 被关闭

      virsh domstate centos7-1 
      关闭

      virsh snapshot-revert centos7-1 系统初始

      virsh snapshot-current centos7-1 |head

    • 删除快照
    • virsh snapshot-delete centos7-1 vim_lrzsz 

    • virsh 常用命令
      # virsh list #查看已启动的虚拟机列表
      # virsh list --all #查看所有虚拟机列表
      # virsh start centos7 #启动名称为 centos7 虚拟机
      # virsh shutdown centos7 #关闭 名称为 centos7 虚拟机
      # virsh dumpxml centos7 > /opt/centos7.xml #导出centos7 虚拟机配置文件
      # virsh undefine centos7 #取消域 centos7.0 的定义。
      注:virsh undefine centos7.0 会删除虚拟机 centos7.0 的配置文件,虚拟机 centos7.0 的磁盘
      镜像文件还在。另外,发现“虚拟系统管理器”中管理的 kvm 虚拟机,没有 centos7.0

    •  不能直接删除有快照的虚拟机,要先删除快照

    •  列表、配置文件已经删除,但是磁盘文件依然存在

    • 把虚拟机重新加入到 virt-manager 目录列表。
      语法:virsh define 虚拟机.xml 的绝对路径
    • # virsh destroy centos7 #强制关机,强制关闭 虚拟机。 当使用 virsh shutdown 正常关机,不行时,用这个。
      # virsh autostart centos7#设置开机自启动 centos7.0
      # virsh autostart --disable centos7.0 #取消虚拟机随宿主机开机自启
      # virsh suspend centos7.0 #挂起虚拟机
      # virsh resume centos7.0 #恢复虚拟机

    • qcow2 格式转换成 raw

    • qemu-img convert -f qcow2 -O raw /var/lib/libvirt/images/centos7-1.qcow2 /var/lib/libvirt/images/centos7-1.raw
    • 查看转换后的格式,已经转换成了 raw 
    • qemu-img info /var/lib/libvirt/images/centos7-1.raw
      image: /var/lib/libvirt/images/centos7-1.raw
      file format: raw
      virtual size: 10G (10737418240 bytes)
      disk size: 1.2G

    • 修改虚拟机配置文件-使用新的磁盘格式启动虚拟机 
    • virsh edit centos7-1
    • #注意 vim 直接编辑配置文件/etc/libvirt/qemu/xuegod63-kvm2.xml 不生效
      修改后,需要重启服务

    • 其他镜像格式转换方法
      例 1:将 vmdk 转换为 qcow2
      qemu-img convert -f vmdk -O qcow2 source-name.vmdk target-name.qcow2 
      例 2:将 qcow2 转换为 vmdk
      ]# cd /var/lib/libvirt/images/
      ]# qemu-img convert -f qcow2 -O vmdk centos7.img centos7.vmdk

    • 使用 X11 图形转发

    • 需要安装 virt-manager 和 tigervnc
    • yum -y install virt-manager tigervnc
    • 注:5900为 tigervnc默认监听端口,使用的不是真正的虚拟机图形界面,虚拟机并没有安装图形界面

    • kvm 使用的系统字体,对中文支持不是很友好,需要单独准备字体,这里使用win系统的微软雅黑,将字体文件导入到 /usr/share/fonts/dejavu/ 目录下,然后重启一下

    • 重启之后检查xshell设置X11 转发,使用 virt-manager 命令启动
    • 注意这里调用的是 Xmanager - Passive 程序 

    • 图形界面点点鼠标即可 

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