openstack系列(1)-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：1
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
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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
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sudo yum install qemu-kvm qeum-kvm-tools virt-manager libvirt
启动kvm虚拟化软件
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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1
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8# 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。
1 | # brctl show |
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。1
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。
1 | # iptables -nvL -t nat |
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。
1 | 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1
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6qemu-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1
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。
1 | # netstat -ntlp|grep 5900 |
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1
virsh list --all
启动虚拟机1
virsh start [NAME]
列表启动状态的虚拟机1
virsh list
- 常用命令查看
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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。
1 | # ll |
注意：不能直接修改xml文件，需要通过提供的命令！
1 | 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
1 | yum install virt-top -y |
- 查看虚拟机资源使用情况
1 | virt-top |
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1
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1
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5brctl 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
1 | brctl addbr br0 #创建一个网桥 |
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
1 | 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
1 | # virsh edit Centos-6.6-x68_64 # 命令 |
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：1
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4# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
br0 8000.000c29f824c9 no eth0
virbr0 8000.525400353d8e yes virbr0-nic
启动后：1
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8# 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.1
# ifup eth0
从宿主机登陆此服务器，可以成功。1
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3# ssh 192.168.2.108
[email protected]'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。