云计算之路虚拟化环境搭建及虚拟机创建

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旭燥壬
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1 云计算之路虚拟化环境搭建及虚拟机创建

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4 1. 前言在计算机技术中, 虚拟化 (Virtualization) 是一种资源管理技术, 它将计算机相关的各种资源 (CPU 内存磁盘网络适配器等) 进行抽象转换后重新分配使用, 大大增加了使用的灵活性虚拟化有很多类别, 包括硬件虚拟化操作系统级虚拟化应用虚拟化服务虚拟化等本文中所讨论的虚拟化环境指硬件虚拟化环境, 即通过使用虚拟机监视器 (Virtual Machine Monitor), 隐藏底层硬件信息, 虚拟出通用的计算环境 ( 即虚拟机 ) 虚拟机中运行的操作系统称为客户机操作系统 (Guest OS), 虚拟机监视器 (Virtual Machine Monitor) 所在的操作系统成为宿主机操作系统 (Host OS) 当前硬件虚拟化技术有很多实现, 包括 VMware ESXi XEN QEMU/KVM Microsoft Hyper-V VirtualBox 等其中,QEMU/KVM 由于 KVM 代码简洁, 复用了 Linux Kernel 中的 CPU 和内存调度等功能, 进入了 Linux Kernel 主干, 因此最受欢迎在笔者撰写此文时,AWS 刚刚宣布放弃 XEN, 改用 KVM 作为其虚拟化引擎本文在此也主要介绍 QEMU/KVM 虚拟化环境的搭建 QEMU(Quick Emulator) 是最早由 Fabrice Bellard 所编写的硬件虚拟化软件, 通过对指令进行动态翻译来实现虚拟化 ; 同时, 还支持模拟多种设备尽管 QEMU 的动态指令翻译已经做得很好了, 然而还是不可避免的存在性能损失, 而 KVM 和硬件辅助虚拟化技术解决了该问题 KVM(Kernel-based Virtual Machine) 是 Linux Kernel 中的一个模块, 它借助 CPU 的虚拟化特性, 实现客户机和宿主机运行状态的切换有了 KVM,QEMU 只需要负责模拟其他硬件,CPU 和内存的虚拟化借助 KVM 即可完成, 大大提高了虚拟化的性能 4

5 2. 虚拟化环境安装 2.1 宿主机操作系统安装选用 CentOS 7 X86_64 位版本作为宿主机操作系统进行安装和部署从 CentOS 官方网站下载其发行版的 ISO 文件 ( 初学者建议下载 Everything ISO, 其中包含了所需的所有软件包, 省去了安装时联网下载过程 ) 宿主机操作系统建议安装在硬件 (PC 或者服务器 ) 之上, 若没有硬件环境, 可在 VMware Workstation 中进行安装在安装过程中软件选择时, 请勾选虚拟化主机中的虚拟化平台 GNOME 桌面中的 GNOME 应用程序与传统 X Windows 系统的兼容性, 如图所示 : 图 1 宿主机操作系统安装 (1) 5

图 2 宿主机操作系统安装 (2) 若在安装过程中没有创建新的系统用户, 则在首次进入 GNOME 图形界面后会要求创建, 待创建用户之后, 即可开始使用 2.1.

6 图 2 宿主机操作系统安装 (2) 若在安装过程中没有创建新的系统用户, 则在首次进入 GNOME 图形界面后会要求创建, 待创建用户之后, 即可开始使用 QEMU/KVM 安装由于 KVM 是 Linux Kernel 的一个模块, 因此在系统安装好后,KVM 也安装完成 ; 同时, 对于 KVM 的版本号, 由于 KVM 随着 Linux Kernel 一起发布, 所谓 KVM 的版本就是 Linux Kernel 的版本因为前文在系统安装时选择了虚拟化平台选项, 因此 QEMU 也已经自动被安装若读者需要在已有的 CentOS 系统中安装 QEMU, 建议使用以下命令手动安装 ( 其他不同发行版的 Linux 操作系统, 安装命令会有所不同 ): [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ sudo yum install qemu-kvm 要检验是否已经安装 QEMU, 可以使用 rpm 命令查询, 如下图所示 : [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ sudo rpm -qa grep qemu ipxe-roms-qemu git4e85b27.el7.noarch 6

7 libvirt-daemon-driver-qemu el7.x86_64 qemu-img el7.x86_64 qemu-kvm el7.x86_64 qemu-kvm-common el7.x86_64 qemu-guest-agent el7.x86_ virt-viewer 安装在启动虚拟机之后, 可以使用远程桌面连接软件来交付虚拟机桌面由于 QEMU 支持基于 VNC 和 Spice 的交付方式, 这里使用支持上述两种交付模式的 virt-viewer 包中的 remote-viewer 程序作为连接的客户端使用如下命令安装 virt-viewer 即可 ~]$ sudo yum install virt-viewer 3. 创建虚拟机 3.1 镜像准备建议初学者使用现有镜像来创建虚拟机, 待熟悉之后再手动制作镜像现有镜像可以从 OpenStack 官方网站上下载, 推荐下载 CirrOS 镜像, 其是体积非常小的 Linux 镜像, 非常适合用于测试场景 3.2 启动虚拟机使用 QEMU 命令启动虚拟机通过 QEMU 启动虚拟机的命令如下 : [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ /usr/libexec/qemu-kvm -hda cirros x86_64-disk.img -m 256 -boot c -vnc :0 Could not access KVM kernel module: No such file or directory failed to initialize KVM: No such file or directory Back to tcg accelerator. 7

其中, 后面三行打印日志是说当前环境下的 KVM 支持未启用, 将采用指令翻译模式运行针对该问题, 若要启用 KVM 支持, 则需要结合宿主主机操作系统所在的环境进行考虑 :(1) 若宿主机操作系统直接安装在物理硬件之上, 则需要在 BIOS 中设置开启虚拟化支持 ;(2) 若宿主机操作系统安装在 VMware Workstation 中, 需要在 VMware 环境设置的处理器设置

8 其中, 后面三行打印日志是说当前环境下的 KVM 支持未启用, 将采用指令翻译模式运行针对该问题, 若要启用 KVM 支持, 则需要结合宿主主机操作系统所在的环境进行考虑 :(1) 若宿主机操作系统直接安装在物理硬件之上, 则需要在 BIOS 中设置开启虚拟化支持 ;(2) 若宿主机操作系统安装在 VMware Workstation 中, 需要在 VMware 环境设置的处理器设置选项中勾选虚拟化 Intel VT-x/EPT 或 AMD-V/RVI(V) 选项启动命令中各参数含义如下 : /usr/libexec/qemu-kvm :QEMU 二进制可执行文件完整路径 ; -hda cirros x86_64-disk.img : 使用下载的 cirros 镜像作为第 1 块虚拟硬盘 ; -m 256 : 内存设置为 256MB; -boot c : 设置为首先从硬盘启动 ; -vnc :0 : 在端口 0( 连接的时候使用 5900) 上开启 vnc 服务 ; 虚拟机运行之后, 即可使用 remote-viewer 进行连接在本地 Linux 环境下在 shell 中运行 remote-viewer 命令, 然后输入连接地址 vnc:// :5900 即可连接到虚拟机, 如图所示 : 8

9 图 3 使用 remote-viewer 连接虚拟机 (1) 图 4 使用 remote-viewer 连接虚拟机 (2) 若要关闭虚拟机, 可在虚拟机窗口中执行关机命令, 或在执行 QEMU 命令的 Shell 窗口运行 Ctrl+C 命令 ( 注意 : 此操作结束 QEMU 命令相当于对 PC 进行断电操作, 会丢失 Guest OS 中未及时保存的数据 ) 即可使用 libvirt 启动虚拟机 libvirt 是为了更方便地管理虚拟化平台而设计的开源应用程序接口守护进程和管理工具, 不仅提供了对虚拟化客户机的管理, 也提供了对虚拟化网络和存储的管理 libvirt 支持多种底层虚拟化技术, 屏蔽了底层细节, 使得对虚拟机的管理更加方便默认情况下,CentOS 并未安装 libvirt, 读者可使用如下命令进行安装 : [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ sudo yum install libvirt 安装完成后, 可使用如下命令查看 libvirt 版本本文撰写时,CentOS 官方 9

10 libvirt 已经更新到版本 ~]$ virsh --version libvirt 通过 xml 文件来对虚拟机的配置进行管理, 在启动虚拟机之前, 我们首先需要创建一个 xml 文件, 内容如下所示其中红色的注释, 简单解释了 xml 各个字段的含义 <domain type='kvm'>  <name>lingyuecloud</name>  <os> <type arch='x86_64' machine='pc'>hvm</type>  <boot dev='hd'/>  </os> <features>  <acpi/> <apic/> </features> <memory unit='kib'>262144</memory>  <vcpu>1</vcpu>  <clock offset='utc'>  <timer name='pit' tickpolicy='delay'/> <timer name='rtc' tickpolicy='catchup'/> <timer name='hpet' present='no'/> </clock> <on_poweroff>destroy</on_poweroff>  <on_reboot>restart</on_reboot>  <on_crash>destroy</on_crash>  <devices>  <emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator>  <disk type='file' device='disk'>  <driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>  <source file='/home/lingyuecloud/cirros x86_64-disk.img'/> <target dev='vda' bus='virtio'/>  </disk> <controller type='ide' index='0'/> <controller type='usb' index='0'/> <input type='tablet' bus='usb'/>  <input type='mouse' bus='ps2'/>  <graphics type='vnc' port='-1' autoport='yes' listen=' ' keymap='en-us'/>  10

11 <video>  <model type='cirrus' vram='32768' heads='1'/> </video> </devices> </domain> 利用 libvirt xml 文件, 通过 virsh 命令即可实现对虚拟机的生命周期管理其中,virsh 有两种使用方式 :( 1) 在 virsh 命令后直接跟相关子命令和参数 ;( 2) 在输入 virsh 命令并敲击回车进入 virsh 环境后, 再输入相关子命令和参数本文使用 virsh 后紧跟子命令的用法利用 virsh 创建虚拟机的步骤包括 define 和 start 两个步骤 (1) 依据创建的虚拟机配置文件, 使用 virsh define 虚拟机配置文件.xml 命令定义后的该虚拟机就在 libvirt 的管理之下了 ; 即使 libvirt 服务重启或者宿主机系统重启,define 过的虚拟机依然存在 define 之后虚拟机不会启动 ; 使用 virsh list 命令查看虚拟机列表时, 该虚拟机默认不显示, 需要加 --all 参数 (2) 虚拟机 define 之后, 使用 virsh start 虚拟机名命令来启动, 上述过程如下所示 : [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ virsh define cirros x86_64-disk.xml 定义域 lingyuecloud( 从 cirros x86_64-disk.xml) [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ virsh list Id 名称状态 [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ virsh list --all Id 名称状态 lingyuecloud 关闭 [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ virsh start lingyuecloud 域 lingyuecloud 已开始 [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ virsh list Id 名称状态 lingyuecloud running [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ virsh domdisplay lingyuecloud vnc://localhost:1 11

之后, 可使用 virsh domdisplay 命令来查看虚拟机 vnc 的连接端口, 根据返回的端口号, 可使用 remote-viewer 连接地址 vnc://127.0.

3 使用 virt-manager 启动虚拟机 virt-manager 是一个图形化的虚拟机管理工具, 相比命令行,virt-manager 操作更加直观且不容易出错 CentOS 系统默认没有安装 virt-manager, 用户需要使用以下命令来安装 : [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ sudo yum

12 之后, 可使用 virsh domdisplay 命令来查看虚拟机 vnc 的连接端口, 根据返回的端口号, 可使用 remote-viewer 连接地址 vnc:// :5901 即可连接到该虚拟机若要关闭虚拟机, 可执行 virsh shutdown 虚拟机名命令 ( 发送关机信号到 Guest OS 中 ) 或者 virsh destroy 虚拟机名命令 ( 强制关闭虚拟机, 可能造成数据丢失 ) 其他 libvirt 命令读者可执行 virsh help 进行查阅使用 virt-manager 启动虚拟机 virt-manager 是一个图形化的虚拟机管理工具, 相比命令行,virt-manager 操作更加直观且不容易出错 CentOS 系统默认没有安装 virt-manager, 用户需要使用以下命令来安装 : [lingyuecloud@lingyuecloud ~]$ sudo yum install virt-manager 安装完成后, 在 shell 中运行命令 sudo virt-manager 来打开 virt-manager 的图形界面, 然后点击文件 -> 新建虚拟机即可创建新的虚拟机创建之前, 先将下载的 CirrOS 镜像复制一份, 创建过程中, 选择导入现有磁盘印象 (E), 然后浏览选择到复制的 CirrOS 镜像, 其他选项默认即可, 如图所示 : 图 5 新建虚拟机 (1) 图 6 新建虚拟机 (2) 虚拟机运行后,virt-manager 会自动连接到虚拟机的控制台, 用户可以看到 12

13 虚拟机启动过程并进行操作在控制台界面上, 点击查看 -> 详情还可查看和编辑虚拟机的详细配置 ( 部分配置需要关机后才能修改部分配置编辑后需要重启生效 ), 如图所示 : 图 7 编辑虚拟机配置 4. 总结本文介绍了简易的虚拟化环境的安装搭建以及虚拟机的创建过程总体上讲, 不论是 QEMU 命令操作 libvirt 命令操作还是利用 virt-manager 图形化管理工具, 对虚拟机的管理都略显复杂, 尤其涉及到更多功能操作时如网络虚拟化存储虚拟化虚拟机连接认证等更是难以管理针对上述问题, 建议采用云计算平台管理工具进行统一管理, 其更加高效简洁, 相关讨论将持续更新, 敬请关注 13

スライド 1

スライド 1 LPIC 304 2015 1 18 ( ) 13:30 16:30 LPI-Japan LPI-Japan 2009. All rights reserved. LPI-Japan 2009. All rights reserved. 2 Linux Linus Torvalds Carl ) in LinuxConJapan nginx Igor Sysoev in Nginx LPI-Japan

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