品味KVM虚拟化技术部署及其虚拟磁盘扩容私房菜

    一、简介

    虚拟化是指计算机组件在虚拟的基础上而不是在真实的基础上运行，虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可在相互独立的空间运行而相互不影响彼此，从而提高计算机的运行效率。KVM是一个开源的虚拟化软件，英文名为kernel-base
virtual machine，基于内核的虚拟机，KVM在2007年2月被导入Linux 核心中，以可加载核心模块的方式被移植到FreeBSD上。

虚拟化技术分类：

主机虚拟化：完全虚拟化（KVM）、半虚拟化（XEN）

用户空间虚拟化：LXC,OPENVZ

应用程序虚拟化：JVM

      

KVM相关简介：

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-或kvm-）。

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，如以上的内核均已包含了KVM核心。

KVM 内存管理：

 
  KVM 继承了 Linux 系统管理内存的诸多特性，比如，分配给虚拟使用的内存可以被交换至交换空间、能够使用大内存页以实现更好的性能，以及对 NUMA 的支持能够让虚拟机高效访问更大的内存空间等。

    KVM 基于 Intel 的 EPT （ ExtendedPage Table ）或 AMD 的 RVI （ Rapid Virtualization Indexing ）技术可以支持更新的内存虚拟功能，这可以降低 CPU 的占用率，并提供较好的吞吐量。  

    此外，KVM 还借助于 KSM （ Kernel Same-pageMerging ）这个内核特性实现了内存页面共享 。 KSM 通过扫描每个虚拟机的内存查找各虚拟机间相同的内存页，并将这些内存页合并为一个被各相关虚拟机共享的单独页面。在某虚拟机试图修改此页面中的数据时， KSM 会重新为其提供一个新的页面副本。实践中，运行于同一台物理主机上的具有相同 GuestOS
的虚拟机之间出现相同内存页面的概率是很的，比如共享库、内核或其它内存对象等都有可能表现为相同的内存页，因此， KSM 技术可以降低内存占用进而提高整体性能。



KVM组件：

/dev/kvm：管理虚拟机的设备节点，用户空间的程序可通过其ioctl()系统调用集来完成虚拟机的创建启动等管理工作；它是一个字符设备；其主要完成的操作包括：

    qemu进程：工作于用户空间的组件，用于仿真PC机的I/O类硬件设备；

    qemu全称Quick Emulator。是独立虚拟软件，能独立运行虚拟机（根本不需要kvm）。kqemu是该软件的加速软件。kvm并不需要qemu进行虚拟处理，只是需要它的上层管理界面进行虚拟机控制。虚拟机依旧是由kvm驱动。

    二、KVM虚拟化安装

    前提：

    ①确保cpu执行HVM

    grep -E "(svm|vmx)"  /proc/cpuinfo   

    ②内核编译提供了KVM模块

    modinfo kvm   

# grep -E "(vmx|svm)" /proc/cpuinfo #确保支持使用虚拟化
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc rep_good nopl tsc_reliable nonstop_tsc aperfmperf pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 x2apic popcnt aes xsave avx f16c hypervisor lahf_lm svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw xop fma4 tbm arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassists bmi1
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc rep_good nopl tsc_reliable nonstop_tsc aperfmperf pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 x2apic popcnt aes xsave avx f16c hypervisor lahf_lm svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw xop fma4 tbm arat npt svm_lock nrip_save vmcb_clean flushbyasid decodeassists bmi1
[root@node1 ~]#
[root@node1 ~]# modinfo kvm  #确保存在此模块
filename:       /lib/modules/-_64/kernel/arch/x86/kvm/
license:        GPL
author:         Qumranet
rhelversion:    
srcversion:     13ED0467630AC8D418AB2C8
depends:
intree:         Y
vermagic:       -_64 SMP mod_unload modversions
signer:         CentOS Linux kernel signing key
sig_key:        79:AD:88:6A:11:3C:A0:22:35:26:33:6C:0F:82:5B:8A:94:29:6A:B3
sig_hashalgo:   sha256
parm:           ignore_msrs:bool
parm:           min_timer_period_us:uint
parm:           kvmclock_periodic_sync:bool
parm:           tsc_tolerance_ppm:uint
parm:           lapic_timer_advance_ns:uint
parm:           halt_poll_ns:uint
[root@node1 ~]# ll /dev/kvm  #虚拟主机节点管理
crw-rw-rw-+ 1 root kvm 10, 232 Dec 11 15:11 /dev/kvm

[root@node1  ~]#  systemctl stop NetworkManager 
[root@node1 ~]# virsh iface-bridge eno16777736 br0 -no-stp  #配置成桥接接口
[root@node1 ~]# ifconfig
br0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet   netmask   broadcast 
        inet6 fe80::20c:29ff:fe2e:3557  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:2e:35:57  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 694  bytes 57740 ( KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 101  bytes 13261 ( KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
#此时物理机接口就类似于交换机使用
eno16777736: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        ether 00:0c:29:2e:35:57  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 270458  bytes 37652584 ( MiB)
        RX errors 0  dropped 85  overruns 0  frame 0
        TX packets 5761  bytes 826732 ( KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
[root@node1 ~]#virt-manager  #启动图形化界面创建虚拟机

[b]