硬件虚拟化

一、虚拟化VT开启确认 　　KVM 本身也有一些弱点，那就是相比裸金属虚拟化架构的 Xen 、 VMware ESX 和 HyperV ， KVM 是运行在 Linux 内核之上的寄居式虚拟化架构，会消耗比较多的计算资源；不过针对这一点， Intel 、 AMD 已经在处理器设计上有专门的VT-x 和 AMD-V 扩展，这种特性在每次硬件更新的时候也会更新，往往每次更新后都对虚拟化性能和速度上有明显的提升，所以长远来看，也不是什么大问题。 　　KVM 的虚拟化需要硬件支持（需要处理器支持虚拟化：如 Intel 厂商的 Intel-VT （ vmx ）技术&&AMD 厂商的 AMD-V （ svm ）技术。是基于硬件的完全虚拟化。而 Xen 早期则是基于软件模拟的半虚拟化（ Para-Virtualization ），新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但 Xen 本身有自己的进程调度器，存储管理模块等，所以代码较为庞大。 　　 你当前的 CPU 是否支持 VT 技术？当不确定你当前 CPU 是否支持 VT 技术时 　　1. 可以在 windows 下使用 cpu-z 软件来进行测试 　　2. 可以在 Linux 下查看 CPU 的相信信息来确定 　　 CPU 虚拟化给我们带来了哪些好处？ 　　CPU 的虚拟化技术可以将单 CPU 模拟多 CPU 并行

KVM虚拟机： 1.KVM是Kernel-based Virtual Machine的简称，是一个开源的系统虚拟化模块，自Linux 2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使用Linux自身的调度器进行管理，所以相对于Xen，其核心源码很少。KVM已成为学术界的主流VMM之一 2.KVM的虚拟化需要硬件支持（如Intel VT技术或者AMD V技术)。是基于硬件的完全虚拟化。而Xen早期则是基于软件模拟的Para-Virtualization，新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但Xen本身有自己的进程调度器，存储管理模块等，所以代码较为庞大。广为流传的商业系统虚拟化软件VMware ESX系列是基于软件模拟的Full-Virtualization 虚拟化发展过程： IDC数据中心设备租用 → 提出虚拟化方案，出现OpenVZ → 共享优化出现Xen，提出半虚架构，但是操作复杂 → 进入全虚KVM，不需要和内核接触，只需要安装管理工具 案例概述 1.公司部分Linux服务器利用率不高，为充分利用这些Linux服务器，可以部署KVM，在物理机上运行多个业务系统 2.例如在运行Nginx的服务器.上部署KVM，然后在虚拟机上运行Tomcat 案例前置知识点 KVM虚拟化架构 KVM模块直接整合在Linux内核中 KVM Driver： 1.虚拟机创建 2

KVM虚拟化架构 •KVM模块直接整合在Linux内核中 KVM的组成 KVM Driver •虚拟机创建 •虚拟机内存分配 •虚拟机CPU寄存器读写 •虚拟CPU运行 QEMU（经过简化与修改） •模拟PC硬件的用户控件组件 •提供I/O设备模型及访问外设的途径 KVM虚拟化三种模式 •客户模式： 虚拟机 •用户设置： 设置 •内核模式： KVM Driver 内核态 KVM工作原理 实验操作 1、在虚拟机开机前，先在虚拟机上添加一个硬盘，并将硬盘格式化，并挂载到/data/目录下 开启虚拟机的虚拟化 [root@localhost ~]# fdisk -l 磁盘 /dev/sdb：107.4 GB, 107374182400 字节，209715200 个扇区 Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes 扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节 I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节 磁盘 /dev/sda：42.9 GB, 42949672960 字节，83886080 个扇区 Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes 扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节 I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节 磁盘标签类型：dos 磁盘标识符：0x000be35b 设备

软件定义网络与网络功能虚拟化概述 Software-Defined Networking，SDN(软件定义网络) (1),什么是SDN？ SDN字面意思是软件定义网络，其试图摆脱硬件对网络架构的限制，这样便可以像升级、安装软件一样对网络进行修改，便于更多的APP（应用程序）能够快速部署到网络上。 如果把现有的网络看成手机，那SDN的目标就是做出一个网络界的Android系统，可以在手机上安装升级，同时还能安装更多更强大的手机APP。 过去30年里，IP网络一直是全分布式的，战功卓著，解决了各种客户需求，今天SDN是为了未来更好更快的实现用户需求。并不是有什么需求通过传统方法不能做到，只是SDN做得更快、更好、更简单。 SDN的本质是网络软件化，提升网络可编程能力，是一次网络架构的重构，而不是一种新特性、新功能。SDN将比原来网络架构更好、更快、更简单的实现各种功能特性。 (2), Network Function Virtualization, NFV(网络功能虚拟化) NFV即网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization），将许多类型的网络设备（如servers，switches和storage等）构建为一个Data Center Network，通过借用IT的虚拟化技术虚拟化形成VM（虚拟机，Virtual Machine）

KVM虚拟机： 1.KVM是Kernel-based Virtual Machine的简称，是一个开源的系统虚拟化模块，自Linux 2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使用Linux自身的调度器进行管理，所以相对于Xen，其核心源码很少。KVM已成为学术界的主流VMM之一 2.KVM的虚拟化需要硬件支持（如Intel VT技术或者AMD V技术)。是基于硬件的完全虚拟化。而Xen早期则是基于软件模拟的Para-Virtualization，新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但Xen本身有自己的进程调度器，存储管理模块等，所以代码较为庞大。广为流传的商业系统虚拟化软件VMware ESX系列是基于软件模拟的Full-Virtualization 虚拟化发展过程： IDC数据中心设备租用 → 提出虚拟化方案，出现OpenVZ → 共享优化出现Xen，提出半虚架构，但是操作复杂 → 进入全虚KVM，不需要和内核接触，只需要安装管理工具 案例概述 1.公司部分Linux服务器利用率不高，为充分利用这些Linux服务器，可以部署KVM，在物理机上运行多个业务系统 2.例如在运行Nginx的服务器.上部署KVM，然后在虚拟机上运行Tomcat 案例前置知识点 KVM虚拟化架构 KVM模块直接整合在Linux内核中 KVM Driver： 1.虚拟机创建 2

为什么会出现Docker 任何事物的出现都是由需求直接或间接驱动的 需求是什么 虚拟化的巨大损耗 什么是虚拟化 为了方便管理、贴合日益增多的软件开发场景的基础设施需求, 我们使用虚拟化将原本需要每次初始化服务端软件运行环境进行制作标本, 每次通过加载标本加快软件部署, 通过软件模拟硬件环境, 统一适配了多环境多语言多版本以及敏捷开发的部署需求 为什么虚拟化 软件开发需要高频尝试, 不同版本的软件安装会冲突, ​ 卸载 既浪费时间又无法保证达到效果, ​ 修改配置文件浪费时间以及容易出错 ​ 某些软件必然会冲突 ​ 不熟悉的软件有冲突的不确定性 纯硬件过于复杂 需要隔离 性能(CPU/Memory/网络/磁盘)/环境/场景 Docker之前虚拟化技术的缺陷型 也叫做重型虚拟化(典型代表: OpenStack) 文件系统浪费 系统启动慢以及有系统使用的多余步骤 裸机性能损耗高 … Docker怎么做到的 如何解决文件系统浪费和系统启动慢和系统使用的多余步骤 1、裁剪传统系统, 包括了功能的删减和适配 2、基于AUFS(AnotherUnionFS) (联合文件系统)基础镜像层只读和运行容器层可写 实现共用 3、通过共用多个镜像的Dockerfile中相同的部分 实现共用 这样的好处就是: ​ 当一个机器上的Docker虚拟化容器非常多时, ​ 1

部署KVM虚拟化平台 KVM虚拟化架构 KVM模块直接整合在Linux内核中 KVM的组成 KVM Driver 虚拟机创建 虚拟机内存分配 虚拟机CPU寄存器读写 虚拟CPU运行 QEMU（经过简化与修改） 模拟PC硬件的用户控件组件 提供I/O设备模型及访问外设的途径 KVM虚拟化三种模式 客户模式： 虚拟机 用户设置： 设置 内核模式： KVM Driver 内核态 KVM工作原理 案例环境 使用一台物理机器，安装CentOS7.4的64位系统（即bdqn），test01是在宿主机上安装的虚拟机 主机 操作系统 IP地址 主要软件 bdqn CentOS7.4 x86_64 192.168.45.129 Xshell、Xmanager test01 CentOS7.4 x86_64 192.168.45.140 Xshell、Xmanager 案例需求 安装KVM 安装Linux虚拟机 使用KVM命令集管理虚拟机 KVM文件管理 查看当前磁盘格式 virt-cat命令 vrit-edit命令 virt-df命令 案例搭建 虚拟机需求为内存最小为4G 1、在虚拟机开机前，先在虚拟机上添加一个硬盘，并将硬盘格式化，并挂载到/data/目录下 开启虚拟机的虚拟化 2、将我们需要安装的系统镜像包挂载到虚拟机上 #挂载软件包 mount . cifs //192.168.100.3

一 、部署KVM虚拟化平台 hyper-v是windows中的虚拟化 1、KVM模块直接整合在Linux内核中，kvm是内核模块，虚拟机与kvm模块之间为管理工具 2、KVM组成 1.KVM Driver ---虚拟机创建 ---虚拟机内存分配 ---虚拟CPU寄存器读写 ---虚拟CPU运行 2.QEMU (经过简化与修改) ---模拟PC硬件的用户控件组件 ---提供I/O设备模型及访问外设的途径 二、虚拟化的三种模式 **1、客户模式：典型的虚拟机环境（虚拟网卡、内存、硬盘）； 2、用户模式:工具层，下面是内核（驱动进行的资源分配）； 3、kvm driver：内核态，人为不可控制（kvm驱动接收用户态操作指令，控制虚拟机在内核态的资源分配）。 4、虚拟机就是一个独立的进程，虚拟机内的用户各个硬件叫做线程 5、全虚和半虚的区别 全虚拟化一般对硬件虚拟化功能进行了特别优化，性能上比半虚拟化要高； 半虚拟化因为基于普通的操作系统，会比较灵活，比如支持虚拟机嵌套。 嵌套意味着可以在KVM虚拟机中再运行KVM。 三、KVM工作原理 工作流程： 首先启动一个虚拟化管理软件，开始启动一个虚拟机，通过ioctl等系统调用向内核中申请指定的资源，搭建好虚拟环境，启动虚拟机内的系统，虚拟机内的系统向内核反馈相关资源申请处理，如果是io请求，则提交给用户模式下的qemu处理

案例概述 公司部分Linux服务利用率不高，为充分利用这些Linux的服务器，可以部署KVM，在物理机上运行多个业务系统 KVM虚拟化架构 KVM模块直接整合在Linux内核中 KVM组成 KVM Driver（核心内核） 虚拟机创建 虚拟机内存分配 虚拟CPU寄存器读写 虚拟CPU运行 QEMU（经过简化与修改）工具 模拟PC硬件的用户控件组件 提供I/O设备模型及访问外设的途径 KVM虚拟化三种模式 客户模式 用户模式 内核模式 KVM工作原理 安装KVM 设置KVM网络 KVM网络包括：用户模式与桥接模式 本实验中使用桥接模式 KVM图形化管理 KVM基本功能管理 查看命令帮助 查看KVM的配置文件存放目录 查看虚拟机状态 虚拟机关机与开机 强制实例系统关闭电源 通过配置文件启动虚拟机系统实例 挂起虚拟机 恢复虚拟机 配置虚拟机实例伴随宿主机自动启动 导处虚拟机配置 虚拟机的删除与添加 修改虚拟机配置信息 KVM文件管理 查看当前磁盘格式 virt-cat命令 virt-edit命令 virt-df命令 实验 1，设置开启支持虚拟化，并添加一块磁盘 [root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb ##磁盘分区 [root@localhost ~]# mkfs /dev/sdb1 ##格式化 [root@localhost ~]# mkdir /data

KVM虚拟化架构 KVM模块直接整合在Linux内核中 KVM组成 1.KVM Driver ·虚拟机创建 ·虚拟机内存分配 ·虚拟CPU寄存器读写 ·虚拟CPU运行 2.QEMU (经过简化与修改) ·模拟PC硬件的用户控件组件 ·提供I/O设备模型及访问外设的途径 KVM虚拟化三种模式 ·客户模式 ·用户模式（工具层） ·内核模式 KVM工作原理 KVM基本功能管理 查看命令帮助 查看KVM的配置文件存放目录 查看虚拟机状态 虚拟机关机与开机 强制实例系统关闭电源 通过配置文件启动虚拟机系统实例 挂起虚拟机 恢复虚拟机 配置虚拟机实例伴随宿主机自动启动 导出虚拟机配置 虚拟机的删除与添加- 修改虚拟机配置信息 部署实验环境 第一步:插入一块新硬盘,并开启虚拟化功能 第二步:格式化并挂载硬盘 #查看硬盘信息 fdisk -l #分区硬盘 fdisk /dev/sdb #格式化硬盘 mkfs /dev/sdb1 #创建挂载目录 mkdir /data #挂载硬盘 mount /dev/sdb1 /data #远程挂载微软宿主机上的镜像,后面再用 mount.cifs //192.168.142.1/ISO /mnt 第三步:安装KVM #安装桌面环境组件包 yum groupinstall "GNOME Desktop" -y #安装KVM模块 yum install qemu