KVM 简介
KVM是开源软件，全称是kernel-based virtual machine（基于内核的虚拟机）。使用半虚拟化技术创建虚拟机的模块，可以将Linux内核转化为一个hypervisor[1]。目前Red Hat只支持在64位的RHEL 5.4及以上的系统运行KVM（其余发行版也可使用），同时硬件需要支持VT技术；
KVM的前身是QEMU，2008年被Red Hat公司收购并获得的一项hypervisor技术，不过Red Hat的KVM被认为是将成为未来Linux hypervisor的主流。准确来说，KVM仅仅是Linux内核的一个模块，想要管理和创建完整的KVM虚拟机，需要更多的辅助工具。
KVM在2007年2月被整合到Linux 2.6.20核心中，以可加载核心模块的方式被移植到FreeBSD及illumos上，它依托CPU和虚拟化指令集（如Inter-VT、AMD-V）实现高性能的虚拟化支持；由于与Linux内核高度整合，因此在性能、安全性、兼容性、稳定性上都有很好的表现。
KVM环境中运行的每个虚拟化操作系统都将表现为单个独立的系统进程。因此它可以很方便地与Linux系统中的安全模块进行整合（SElinux），可以灵活地实现资源的管理及分配。
虚拟化类型
全虚拟化：虚拟机中运行的软件与系统不需经过任何修改，就好比运行在真实硬件一样；但依然使用虚拟硬件设备，并且需要CPU的虚拟化支持（如Intel VT技术或者AMD V技术)，是基于硬件的完全虚拟化，性能更好。
半虚拟化：另一种类似于全虚拟化的热门技术，同样使用 Hypervisor (虚拟机管理程序) 分享存取底层的硬件, 但是它的客户操作系统集成了虚拟化方面的代码，不需要CPU的硬件支持。该方法无需重新编译或引起陷阱，因为操作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作；但半虚拟化需要客户操作系统做一些修改（配合VDSM），这是一个不足之处，但是半虚拟化提供了与原始系统相近的性能，与全虚拟化一样，半虚拟化可以同时能支持多个不同的操作系统。由于qemu模拟io设备效率不高的原因，现在常常采用半虚拟化的virtio方式来虚拟IO设备。
安装 KVM
以下操作的系统环境为CentOS 8.4.2105
cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 8.4.2105
uname -r
4.18.0-305.3.1.el8.x86_64
先查看CPU是否支持虚拟化[2]
cat /proc/cpuinfo | egrep 'vmx|svm'
关闭SELinux
sed -i "/^SELINUX/s/enforcing/disabled/g" /etc/selinux/config
安装KVM所需的软件包
yum -y install qemu-kvm libvirt libvirt-daemon libvirt-daemon-driver-qemu libvirt-client virt-manager libguestfs-tools virt-install virt-viewer virt-v2v bridge-utils
所需软件包详解
qemu-kvm # KVM模块
libvirt # 虚拟机管理工具包
libvirt-daemon
libvirt-daemon-driver-qemu
libvirt-client
virt-manager # 图形界面管理虚拟机
libguestfs-tools # virt-cat等命令的支持软件包
virt-install # 命令行安装虚机
virt-viewer # 图形化连接虚机
virt-v2v # 将其他平台的虚机转换为kvm虚机
bridge-utils # 网桥支持工具包
重启宿主机，以便加载 kvm 模块
reboot
查看KVM模块是否被正确加载
lsmod | grep kvm #输出以下参数，说明KVM模块已经正确加载
kvm_intel 162153 0
kvm 525259 1 kvm_intel
开启kvm服务，并且设置其开机自动启动
systemctl start libvirtd
systemctl enable libvirtd
查看状态，如Active: active (running)，说明运行情况良好
systemctl status libvirtd
配置 KVM网络
宿主服务器安装完成KVM，首先要设定网络，在libvirt中运行KVM网络有两种方法：NAT和Bridge，默认的网络是NAT模式
先删除默认的default网络[3]
virsh net-destroy default
Network default destroyed
virsh net-undefine default
Network default has been undefined
重启服务
systemctl restart libvirtd
#按需求选择是否开启路由转发
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1 #开启路由转发
sysctl -p #立即生效
配置 NAT 模式
宿主机网络配置
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-natbr0
DEVICE=natbr0
NAME=natbr0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
IPADDR=192.168.112.1
TYPE=Bridge
NETMASK=255.255.255.0
ip link set dev natbr0 up
新建网络定义 xml 文件
vim /tmp/natbr0.xml
<network>
<name>nat</name>
<bridge name="natbr0"/>
<forward/>
<ip address="192.168.112.1" netmask="255.255.255.0">
<dhcp>
<range start="192.168.112.2" end="192.168.112.254"/>
</dhcp>
</ip>
</network>
配置 Linux-Bridge 模式
宿主机网络配置
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br1
DEVICE=br1
NAME=br1
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
IPADDR=192.168.120.1
TYPE=Bridge
NETMASK=255.255.255.0
ip link set dev br1 up
新建网络定义 xml 文件
vim /tmp/br1.xml
<network>
<name>br1</name>
<forward mode="bridge"/>
<bridge name="br1"/>
</network>
配置 Ovs-Bridge 模式
宿主机网络配置
使用ovs网桥需安装 openvswitch 软件包
ovs-vsctl add-br ovs-br1 #创建ovs网桥
新建网络定义 xml 文件
vim /tmp/ovs-br1.xml
<network>
<name>ovs-br1</name>
<forward mode="bridge"/>
<bridge name="ovs-br1"/>
<virtualport type="openvswitch"/>
</network>
定义 KVM网络
virsh net-define /tmp/br1.xml
Network BR1 defined from /tmp/br1.xml
启动网络
virsh net-start BR1
Network BR1 started
自启动网络
virsh net-autostart BR1
Network BR1 marked as autostarted
查看
virsh net-list
Name State Autostart Persistent
----------------------------------------------------------
BR1 active yes yes
default active yes yes
创建 KVM 虚机
安装前要设置环境语言为英文LANG="en_US.UTF-8"[4]
vim /etc/locale.conf
LANG="en_US.UTF-8"
新建磁盘及镜像存储目录
mkdir -pv /kvm/{store,iso}
新建虚拟磁盘(下面会详细介绍该命令)
qemu-img create -f qcow2 /kvm/store/CentOS-7.9.qcow2 20G
给与镜像文件权限，特别注意.iso镜像文件一定放到/home 或者在根目录重新创建目录，不然会因为权限报错，无法创建虚拟机。
chown root:root /iso/CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso
使用 virt-install 创建虚拟机（也可以通过 virt-manager 图形化工具创建）
virt-install --virt-type=kvm --name=CentOS7.9 --os-type=linux --vcpus=1 --memory=1024 --location=/kvm/iso/CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso --disk=/kvm/store/CentOS-7.9.qcow2,size=20,format=qcow2 --network bridge=br0,model=virtio --accelerate --autostart --extra-args='console=ttyS0'
virt-install 参数
--name # 指定虚拟机名称
--memory # 分配虚拟机内存大小，以 MB 为单位
--vcpus # 分配CPU核心数，最大与实体机CPU核心数相同
--cpuset # 设置哪个物理CPU能够被虚拟机使用
--location # 指定安装介质路径，如光盘镜像或网络安装，有本地、nfs、http、ftp几种
--extra-args=EXTRA # 当执行从"--location"选项指定位置的客户机安装时，用于传递额外的内核命令行参数到安装程序根，例如指定kickstart文件的位置，--extra-args "ks=http://172.16.0.1/class.cfg"
--autostart # 指定虚拟机是否在物理启动后自动启动
--cdrom # 指定安装镜像iso(和上面的选项相同，不过这个特指iso镜像)
--pxe # 基于PXE安装
--livecd # 把光盘当作LiveCD，直接启动系统
--boot cdrom,hd,network # 指定引导次序
--disk # 指定虚拟机的磁盘存储位置，size，以GB为单位，format，磁盘的格式。
--nodisks # 不使用本地磁盘安装，在LiveCD模式中常用
--network # 虚拟机使用的网络类型，其中子选项，bridge=br0 指定桥接网卡的名称。
--nonetworks # 虚拟机不使用网络功能
--accelerate # KVM或KQEMU内核加速,推荐最好加上。如果KVM和KQEMU都支持，KVM加速器优先使用。
--vnc # 开启vnc远程管理
--vncport # 指定VNC监控端口，默认端口为5900，端口不能重复。
--vnclisten # 指定VNC绑定IP，默认绑定127.0.0.1，这里改为0.0.0.0。
--graphics # 指定图形显示相关的配置，此选项不会配置任何显示硬件（如显卡），而是仅指定访问的接口
--nographics # 指定没有控制台被分配给客户机
--video=VIDEO # 指定显卡设备模型，可用取值为cirrus、vga、qxl或vmvga
--uuid # 客户端UUID 默认不写时，系统会自动生成
--noautoconsole # 禁止自动连接至虚拟机的控制台
--hvm # 全虚拟化
--paravirt # 半虚拟化
--force # 禁止命令进入交互式模式，如果有需要回答yes或no选项，则自动回答为yes
--debug # 显示debug信息
--host-device=HOSTDEV # 附加一个物理主机设备到客户机。HOSTDEV是随着libvirt使用的一个节点设备名（具体设备如’virsh nodedev-list’的显示的结果）
--os-type=OS_TYPE（linux,windows） # 针对一类操作系统优化虚拟机配置（非必要）
--os-variant=OS_VARIANT（rhel7,winx7,win2k8） # 针对特定操作系统变体进一步优化虚拟机配置（非必要）
图形化控制台，服务器未安装图形化则无法开启，但可通过远程连接软件强制开启(不稳定)
virt-manager
查看镜像的信息
virt-filesystems --long --parts --blkdevs -h -a Centos_7.qcow2
kvm虚拟机的配置文件位置
ls /etc/libvirt/qemu/
KVM 基本管理命令
virsh list # 查看已开启的虚拟机
virsh list --all # 查看所有虚拟机
virsh net-list # 查看已开启的虚拟网络
virsh net-list --all # 查看所有虚拟网络
virsh net-define default.xml # 定义kvm网络
virsh net-undefine default # 删除kvm网络
virsh net-start default # 启动kvm网络
virsh net-autostart default # 自启动kvm网络
virsh domiflist Centos # 查看虚机内的网卡
virsh dumpxml vm-name # 查看kvm虚拟机配置文件
virsh start vm-name # 启动kvm虚拟机
virsh shutdown vm-name # 关闭kvm虚拟机（正常关机）
virsh destroy vm-name # 强制关闭虚拟机（非正常关机，相当于直接拔掉电源）
virsh undefine vm-name # 移除定义kvm虚拟机（只会删除配置文件，不会删除磁盘文件）
virsh define file-name.xml # 根据xml配置文件定义虚拟机
virsh suspend vm-name # 挂起虚拟机
virsh resumed vm-name # 恢复被挂起的虚拟机
virsh autostart vm-name # 开机自启动kvm虚拟机
virsh console vm-name # 使用console控制台连接虚拟机，键入 Ctrl+5 退出
virsh dumpxml vm-name > ~/vm.xml #导出虚拟机的配置文件
virsh setvcpus vm-name --maximum 4 --config # 更改CPU
virsh setmaxmem vm-name 1024 --config # 更改内存
virsh dominfo vm-name # 查看信息
KVM 高级功能管理
磁盘格式转换
- KVM虚拟机常用磁盘格式为raw与qcow2格式，默认使用raw格式，那么其中raw格式的磁盘性能最好、速度最快，但不支持AES加密、zlib磁盘压缩等新功能，而qcow2格式磁盘存储空间更小，并支持AES加密、zlib、快照等新功能，缺点是性能较差
- 如果想管理指定虚拟机磁盘（如分区情况、磁盘数量等），可以使用"libguestfs-tools"工具（一般默认安装），下面举例，说明如和转换磁盘格式
查看指定磁盘文件的信息（如磁盘格式、占用磁盘大小等）
qemu-img info /kvm/store/Centos.img
qemu-img 命令可以对kvm的磁盘镜像进行管理
qemu-img convert -f raw -O qcow2 <raw格式磁盘镜像路径> <qcow2格式磁盘镜像路径>
选项：
-c：对输出的镜像文件进行压缩，但只有qcow2和qcow格式支持
-f：指定源磁盘格式
-O：指定转换后磁盘格式
将指定raw格式文件转换为qcow2磁盘格式文件（注意该虚拟机需关机）
qemu-img convert -f raw -O qcow2 /kvm/store/Centos.img /kvm/store/Centos.qcow2
注意：转换后，需更改KVM虚拟机配置文件，因为虚拟机中还是用原磁盘格式文件，需要更改为新转换后的磁盘文件，才能使用新磁盘格式
编辑指定名为Centos虚拟机配置文件
virsh edit Centos
<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>
<source file='/kvm/store/Centos.qcow2'/>
启动虚机
virsh start Centos
管理虚机文件
查看指定KVM虚拟机磁盘文件里指定路径内容
virt-cat -a {磁盘文件路径} {文件绝对路径}
栗：查看Centos.qcow2磁盘文件中/etc/sysconfig/network内容
virt-cat -a /kvm/store/Centos.qcow2 /etc/sysconfig/network
编辑指定KVM虚拟机磁盘文件里指定路径内容
virt-edit -a {磁盘文件路径} {文件绝对路径}
栗：编辑Centos的/etc/sysconfig/network文件
virt-edit -a /kvm/store/Centos.qcow2 /etc/sysconfig/network
查看指定KVM虚拟机磁盘使用情况
virt-df -h vm-name
虚机克隆和快照
创建克隆
virt-clone -o CentOS7.9_01 -n test1 -f /kvm/store/test1.qcow2
virt-clone 参数
--version # 查看版本
--help # 查看帮助信息
--connect=URI # 连接到虚拟机管理程序 libvirt 的URI
-o # 原始虚拟机名称 原始虚拟机名称，必须为关闭或者暂停状态
--name # 新虚拟机名称
--auto-clone # 从原来的虚拟机配置自动生成克隆名称和存储路径
--uuid=NEW_UUID # 克隆虚拟机的新的UUID，默认值是一个随机生成的UUID
--mac=NEW_MAC # 设置一个新的mac地址，默认为随机生成 MAC
--file=NEW_DISKFILE # 为新客户机使用新的磁盘镜像文件地址。
--force-copy=TARGET # 强制复制设备。
--nonsparse # 不使用稀疏文件复制磁盘映像。
创建快照
virsh snapshot-create test1
Domain snapshot 1624247774 created
virsh snapshot-list test1
Name Creation Time State
------------------------------------------------------------
1624247774 2021-06-21 11:56:14 +0800 shutoff
恢复快照
virsh snapshot-list test1
Name Creation Time State
------------------------------------------------------------
1624249154 2021-06-21 12:19:14 +0800 shutoff
virsh snapshot-revert test1 1624249154
删除快照
virsh snapshot-list test3
Name Creation Time State
------------------------------------------------------------
1624249270 2021-06-21 12:21:10 +0800 shutoff
1624249928 2021-06-21 12:32:08 +0800 shutoff
virsh snapshot-delete test3 1624249928
Domain snapshot 1624249928 deleted
virsh snapshot-list test3
Name Creation Time State
------------------------------------------------------------
1624249270 2021-06-21 12:21:10 +0800 shutoff
网卡热插拔
vim net-device.xml
<interface type='network'>
<source network='vC_Lo_Manage' bridge='vC_Lo_Manage'/>
<target dev='vnet1'/>
<model type='virtio'/>
</interface>
virsh attach-device <vm-name> net-device.xml
virsh detach-device <vm-name> net-device.xml
--config 写入配置文件永久保存
Error 随笔
添加 ovs-br 后启动虚拟机时报错
virsh start --domain test2
error: Failed to start domain test2
error: Unable to add bridge br0 port vnet2: Operation not supported
启动虚拟机时 libvirt 会尝试 linux 默认的LinuxBridge，而不是openvswitch
virsh edit test1 #编辑虚拟机配置文件，在<interface>加入<virtualport type='openvswitch'/>
<interface type='bridge'>
<virtualport type='openvswitch'/>
</interface>
-
Hypervisor，又称"虚拟机监视器"（virtual machine monitor，缩写为 VMM），是用来建立与执行虚拟机器的软件、固件或硬件。
-
KVM 是基于 x86 虚拟化扩展(Intel VT 或者 AMD-V) 技术的虚拟机软件，所以查看 CPU 是否支持 VT 技术，就可以判断是否支持KVM。有返回结果，如果结果中有vmx（Intel）或svm(AMD)字样，就说明CPU的支持的。