云计算 | OpenStack从零开始使用libvirt创建kvm虚机

环境：
os镜像：CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso
qemu-kvm：qemu-kvm.x86_64 10:1.5.3-175.el7_9.6
Libvirt：libvirt-4.5.0-36.el7.x86_64

1. 背景

1.1 KVM

基于内核的虚拟机KVM (Kernel-Based Virtual Machine)需要两个条件：硬件支持全虚拟化、操作系统为Linux。KVM只支持对虚拟机的虚拟CPU、虚拟内存进行管理和调度；针对其他的虚拟外设，KVM需要借助另一个虚拟化项目Qemu

1.2 Libvirt

针对不同的Hypervisor（如KVM、Xen和其他商业虚拟化软件等），Libvirt提供了一种统一的管理方式（简单理解就是统一接口，都可以使用xml文件来创建虚机）。Libvirt是一个软件集合，包括API库、后台运行程序（Libvirtd）和命令行工具（virsh）。

2. 实践

2.1 准备一台vmware虚机

1、创建一个centos镜像为CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso，2核2G的虚拟机，镜像可以到Centos官网下载http://ftp.sjtu.edu.cn/centos/7.9.2009/isos/x86_64/CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso

2、注意关机状态下开启虚机的虚拟化技术（不同厂商称呼不同，Intel称为Intel-VT，AMD称为AMD-V）

2.2 安装KVM

1、确认虚机正常联网后，直接使用yum工具安装KVM
yum install -y qemu-kvm
2、启用kvm内核模块modprobe kvm

2.3 安装Libvirt

1、使用yum工具直接安装yum install -y libvirt
2、启动libvirtd服务，使用virsh list有正常输出结果就是安装成功了

注：如果没有开启libvirtd服务，直接使用virsh命令，一般会有如下报错：
error: failed to connect to the hypervisor error: Failed to connect socket to '/var/run/libvirt/libvirt-sock': No such file or directory

2.4 准备Libvirt配置文件

前文说到virsh是Libvirt自带的命令行工具。通过virsh命令可以对虚拟机的CPU、内存、网络和磁盘等各种资源进行管理， 而xml配置文件就是对这些资源进行描述的

1、先来准备一个xml文件，各字段简要的含义xml中已有注释，官网：https://libvirt.org/format.html 提供了完整虚机xml文件说明

<domain type='kvm'>  //如果是Xen,则type='xen'
  #虚拟机整体信息
  <name>vm1</name> //虚拟机名称,同一物理机唯一
  <uuid>fd3535db-2558-43e9-b067-314f48211343</uuid>  //同一物理机唯一,可用uuidgen生成
  <memory>524288</memory>  //单位为KB
  <currentMemory>524288</currentMemory>  //memory这两个值最好设成一样
  <vcpu>1</vcpu> //vcpu个数

  #系统信息
  <os>
    <type arch='x86_64'>hvm</type> //arch指出系统架构类型,machine 则是机器类型,查看机器类型:qemu-system-x86_64 -M ?
    <boot dev='cdrom'/>  //启动介质,第一次需要装系统可以选择cdrom光盘启动;之后可以修改为'hd'
    <bootmenu enable='yes'/>  //表示启动按F12进入启动菜单
  </os>

  #硬件资源特性
  <features>
    <acpi/>  //Advanced Configuration and Power Interface,高级配置与电源接口
    <apic/>  //Advanced Programmable Interrupt Controller,高级可编程中断控制器
    <pae/>   //Physical Address Extension,物理地址扩展
  </features>
  <clock offset='localtime'/>  //虚拟机时钟设置,这里表示本地本机时间

  #突发事件处理
  <on_poweroff>destroy</on_poweroff>
  <on_reboot>restart</on_reboot>
  <on_crash>restart</on_crash>

  #设备配置
  <devices>
    <emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator> //如果是Xen则是/usr/lib/xen/binqemu-dm
   
   #硬盘配置
   <disk type='file' device='cdrom'>
     <driver name='qemu' type='raw'/>
     <source file='/home/CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso'/>
     <target dev='hdb' bus='ide'/>
     <readonly/>
     <address type='drive' controller='0' bus='1' unit='0'/>
   </disk>

   <disk type='file' device='disk'>
     <driver name='qemu' type='qcow2'/>
     <source file='/home/vm1.qcow2'/>
     <target dev='vda' bus='virtio'/>
   </disk>

   #添加网络配置,基于网桥
   <interface type='bridge'>
     <source bridge='br0'/>
     <target dev='vnet0'/>
     <alias name='net0'/>
     <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
   </interface>

   #配置vnc
   <graphics type='vnc' port='5900' autoport='yes' listen='0.0.0.0' keymap='en-us'>
     <listen type='address' address='0.0.0.0'/>
   </graphics>
  </devices>
</domain>

• 系统信息里的boot元素有属性dev='cdrom'，意在从光驱启动，安装os。结合硬盘配置里的元素<source file='/home/CentOS-7-x86_64-Minimal-2009.iso'/>，所以我们先要将使用的.iso镜像上传到/home目录下
• xml中共有两个disk元素，第一块是cdrom，第二块是qcow2格式的硬盘，使用cdrom安装的os最终会落到第二块qcow2的盘里，使其成为一个可启动盘。使用命令qemu-img create -f qcow2 vm1.qcow2 10G在home目录下创建vm1.qcow2，对应元素<source file='/home/vm1.qcow2'/>
  
• 元素interface意在给虚机添加一个虚拟网卡，这里配置的是基于网桥的虚拟网卡。元素<source bridge='br0'/>表明该虚拟网卡落在linux网桥br0上。所以我们先使用命令brctl addbr br0添加网桥br0，然后up网桥同时给网桥添加一个地址ifup br0 && ip a add 192.16.1.10/24 dev br0（这种是临时方式，可以通过添加配置文件使网桥永久生效，建议使用配置文件的方式，实际操作时后续vnc里安装os会导致网桥ip丢失，导致vnc断链）
  

[root@localhost home]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br0
TYPE=Bridge
BOOTPROTO=static
NAME=br0
DEVICE=br0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.1.10
NETMASK=255.255.255.0
[root@localhost home]#

2.5 使用xml文件开启虚拟机

1、使用virsh define纳管vm1

• 注意步骤2.1里开启虚拟化技术，否则会报错:
  error: Failed to define domain from vm1.xml error: invalid argument: could not find capabilities for arch=x86_64 domaintype=kvm
• xml文件中的元素<emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator>，可以使用find / -name qemu-kvm找到qemu-kvm的具体位置
  

2、使用命令virsh start vm1开启套娃虚拟vm1

3、通过vnc工具查看虚拟机
首先使用命令yum install -y tigervnc-1.8.0-21.el7.x86_64安装vncviewer(具体版本可以使用yum provides查看下)

4、使用virsh vncdisplay vm1查看vm1的vnc端口，此处为:0

5、使用vncviewer ip:port查看套娃虚机，可以看到进入了os安装界面（这里直接在vmware里操作可能会无法启动vnc，可以使用mobaxterm等终端工具）

这里省略了os安装的过程（就跟用这个iso镜像起vmware虚机类似），安装完成后如下图

注：如果在vmware虚机里打开vnc还是不行，可以从你的pc机上使用vnc。首先关闭vmware虚机的firewalld防火墙，然后官网下载一个vnc工具https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/，安装后打开，输入ip:port即可登录vm1虚机

6 安装完成后，原来的vm1.qcow2变成了1.7G大小，后面就可以用这个可启动盘来创建虚机

2.6 使用vm1.qcow2创建vm2

1、可以先复制一份镜像cp /home/vm1.qcow2 /home/vm2.qcow2
2、修改xml文件（主要包括name、uuid、boot、disk、interface等元素）

<domain type='kvm'>  //如果是Xen,则type='xen'
  #虚拟机整体信息
  <name>vm2</name> //虚拟机名称,同一物理机唯一
  <uuid>fd3535gb-2558-43e9-b067-314f48211343</uuid>  //同一物理机唯一,可用uuidgen生成
  <memory>524288</memory>  //单位为KB
  <currentMemory>524288</currentMemory>  //memory这两个值最好设成一样
  <vcpu>1</vcpu> //vcpu个数

  #系统信息
  <os>
   <type arch='x86_64'>hvm</type> //arch指出系统架构类型,machine 则是机器类型,查看机器类型:qemu-system-x86_64 -M ?
   <boot dev='hd'/>  //启动介质,第一次需要装系统可以选择cdrom光盘启动
   <bootmenu enable='yes'/>  //表示启动按F12进入启动菜单
  </os>

  #硬件资源特性
  <features>
   <acpi/>  //Advanced Configuration and Power Interface,高级配置与电源接口
   <apic/>  //Advanced Programmable Interrupt Controller,高级可编程中断控制器
   <pae/>   //Physical Address Extension,物理地址扩展
  </features>
  <clock offset='localtime'/>  //虚拟机时钟设置,这里表示本地本机时间

  #突发事件处理
  <on_poweroff>destroy</on_poweroff>
  <on_reboot>restart</on_reboot>
  <on_crash>restart</on_crash>

  #设备配置
  <devices>
   <emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator> //如果是Xen则是/usr/lib/xen/binqemu-dm

   <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2'/>
      <source file='/home/vm2.qcow2'/>
      <target dev='vda' bus='virtio'/>
   </disk>

   #添加网络配置,基于网桥
   <interface type='bridge'>
    <source bridge='br0'/>
    <target dev='vnet1'/>
    <alias name='net1'/>
    <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
   </interface>

   #配置vnc
   <graphics type='vnc' port='5900' autoport='yes' listen='0.0.0.0' keymap='en-us'>
    <listen type='address' address='0.0.0.0'/>
   </graphics>
  </devices>
</domain>

3、启动vm2虚机

4、使用vncviewer登录vm2，可以看到os直接起来了

5、给vm2的虚拟网卡添加ip

6、从vmware虚机中ping vm2虚机，同时ssh

3. 总结

• 一开始没有可启动盘时，将vm从光驱启动，从vnc进入虚机，开始安装，可以获得可启动盘，也就是制作了带系统的image镜像
• 有了这个带系统的image镜像，可以多次拷贝重复利用，创建虚机时直接从硬盘启动

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