kvm安装及虚拟机配置，kvm配置一个虚拟机

***：本文主要涉及KVM安装与虚拟机配置相关内容。首先介绍KVM的安装过程，这是创建虚拟机的基础。接着重点讲述在KVM上配置一个虚拟机的步骤，可能包括虚拟机的硬件资源分配，如内存、磁盘空间、CPU核心数等的设定，以及网络配置等方面，旨在帮助使用者掌握利用KVM构建和配置虚拟机的基本操作流程。

《KVM下虚拟机的详细配置指南：从安装到运行》

一、KVM简介

KVM（Kernel - based Virtual Machine）是一种基于Linux内核的开源虚拟化技术，它利用Linux内核的特性，将Linux系统转换为一个hypervisor（虚拟机监控器），从而能够创建和管理虚拟机，KVM具有高性能、安全性好、开源免费等优点，在企业数据中心和云计算环境中得到了广泛的应用。

二、KVM安装前的准备工作

1、硬件要求

- 支持硬件虚拟化的CPU：现代的大多数CPU都支持硬件虚拟化技术，如Intel的VT - x和AMD的AMD - V，可以通过检查BIOS设置来确保这些功能已启用。

- 足够的内存：根据要运行的虚拟机的数量和需求来分配内存，如果要运行多个虚拟机，主机应该有足够的内存来同时支持主机操作系统和虚拟机的运行，如果要运行两个虚拟机，每个虚拟机分配2GB内存，主机至少应该有6 - 8GB内存（考虑到主机操作系统自身的内存需求）。

- 磁盘空间：为虚拟机的镜像文件和存储数据预留足够的磁盘空间，一个基本的Linux虚拟机可能需要10 - 20GB的磁盘空间，具体取决于安装的软件包和应用程序。

2、操作系统要求

- 选择一个支持KVM的Linux发行版，如CentOS、Ubuntu等，在本指南中，我们以CentOS为例，确保操作系统已安装并更新到最新版本，以获取最新的内核和安全补丁。

3、软件安装包准备

- 在CentOS系统中，需要安装一些必要的软件包来构建和管理KVM环境，这些软件包包括qemu - kvm（KVM的核心组件）、libvirt（用于管理虚拟机的API和工具集）、virt - manager（一个图形化的虚拟机管理工具，可选，但非常方便）等。

三、KVM的安装

1、在CentOS系统中，以root用户登录，执行以下命令安装KVM相关软件包：

- 对于CentOS 7:

yum install qemu - kvm libvirt virt - install virt - manager - y

- 安装过程中，系统会自动解决软件包依赖关系并下载和安装所需的组件。

2、启动libvirt服务并设置开机自启：

systemctl start libvirt

systemctl enable libvirt

3、如果安装了virt - manager，可以通过图形界面启动它（在命令行中输入virt - manager），或者继续使用命令行工具来配置虚拟机。

四、创建虚拟机

1、使用virt - install命令创建虚拟机

- 基本语法：

virt - install --name=<虚拟机名称> --ram=<内存大小（MB）> --vcpus=<虚拟CPU数量> --disk path=<磁盘镜像文件路径>,size=<磁盘大小（GB）> --os - type=<操作系统类型> --os - variant=<操作系统变体> --network network=<网络模式> --graphics vnc,port=<VNC端口号>,listen=<监听地址> --cdrom=<ISO镜像文件路径>

- 创建一个名为“testvm”的虚拟机，分配2GB内存（2048MB），2个虚拟CPU，20GB磁盘空间，操作系统类型为Linux，操作系统变体为CentOS 7，网络模式为默认的NAT模式，使用VNC图形界面（端口号为5901，监听地址为0.0.0.0），并使用CentOS 7的ISO镜像文件进行安装：

virt - install --name = testvm --ram = 2048 --vcpus = 2 --disk path=/var/lib/libvirt/images/testvm.img,size = 20 --os - type = linux --os - variant = centos7.0 --network network = default --graphics vnc,port = 5901,listen = 0.0.0.0 --cdrom=/data/CentOS - 7 - x86_64 - DVD - 1810.iso

- 参数解释：

--name：指定虚拟机的名称，方便识别和管理。

--ram：虚拟机的内存大小，根据需求合理分配。

--vcpus：虚拟CPU的数量，同样要根据主机资源和虚拟机负载来确定。

--disk：定义虚拟机的磁盘镜像文件的路径和大小，磁盘镜像文件是虚拟机存储数据的地方。

--os - type和--os - variant：有助于virt - install工具根据指定的操作系统类型和变体来优化虚拟机的安装过程。

--network：确定虚拟机的网络连接模式，常见的网络模式有NAT（网络地址转换）、桥接（直接连接到物理网络）和仅主机（只能与主机通信）。

--graphics vnc：启用VNC图形界面，方便在没有图形化控制台的情况下安装和管理虚拟机，可以通过VNC客户端连接到指定的端口来访问虚拟机的图形界面。

--cdrom：指定用于安装虚拟机操作系统的ISO镜像文件的路径。

2、等待虚拟机创建和安装过程

- 执行virt - install命令后，系统会开始创建虚拟机并启动安装程序，根据虚拟机的配置和ISO镜像文件的大小，这个过程可能需要一些时间，可以通过查看命令行输出了解安装的进度。

五、虚拟机的配置调整

1、内存调整

- 如果在虚拟机运行过程中发现内存不足或过剩，可以调整虚拟机的内存大小。

- 使用virsh命令行工具：

- 查看虚拟机的当前配置：

virsh dominfo <虚拟机名称>

- 关闭虚拟机（如果正在运行）：

virsh shutdown <虚拟机名称>

- 调整内存大小：

virsh setmaxmem <虚拟机名称> <新的内存大小（MB）>

virsh setmem <虚拟机名称> <新的内存大小（MB）>

- 重新启动虚拟机：

virsh start <虚拟机名称>

2、虚拟CPU调整

- 类似于内存调整，虚拟CPU数量也可以根据需求进行更改。

- 关闭虚拟机后，使用virsh命令：

virsh setvcpus <虚拟机名称> <新的虚拟CPU数量>

- 再重新启动虚拟机。

3、磁盘空间扩展

- 如果虚拟机的磁盘空间不足，可以进行扩展。

- 假设虚拟机使用的是qemu - img格式的磁盘镜像文件。

- 关闭虚拟机：

virsh shutdown <虚拟机名称>

- 使用qemu - img命令扩展磁盘镜像文件：

qemu - img resize /var/lib/libvirt/images/<虚拟机磁盘镜像文件名称>.img +<要增加的大小（GB）>G

- 要给名为“testvm”的虚拟机的磁盘镜像文件增加10GB空间：

qemu - img resize /var/lib/libvirt/images/testvm.img+10G

- 对于使用LVM（逻辑卷管理器）存储的虚拟机磁盘，可以使用LVM的相关命令来扩展逻辑卷，从而增加磁盘空间。

4、网络配置调整

- 如果需要更改虚拟机的网络模式，例如从NAT模式切换到桥接模式。

- 关闭虚拟机后，编辑虚拟机的XML配置文件：

virsh edit <虚拟机名称>

- 在XML配置文件中，找到<interface>标签，修改网络模式相关的参数，将NAT模式（<source network='default'/>）修改为桥接模式（<source bridge='br0'/>，其中br0是主机上已创建的桥接网络接口）。

- 修改完成后，保存文件并重新启动虚拟机。

六、虚拟机的备份与恢复

1、备份

- 虚拟机的备份主要是对虚拟机的磁盘镜像文件进行备份。

- 可以使用cp命令或者更高级的备份工具（如rsync）来备份磁盘镜像文件。

- 使用cp命令备份名为“testvm”的虚拟机磁盘镜像文件：

cp /var/lib/libvirt/images/testvm.img /backup/testvm.img - bak

- 如果使用rsync，可以实现增量备份等更高级的功能：

rsync - avz /var/lib/libvirt/images/testvm.img /backup/testvm.img - bak

2、恢复

- 如果虚拟机出现故障需要恢复，可以使用备份的磁盘镜像文件。

- 创建一个新的虚拟机（可以使用与原虚拟机相同的配置，但不安装操作系统）。

- 将备份的磁盘镜像文件替换新虚拟机的磁盘镜像文件。

- 将备份的磁盘镜像文件复制到新虚拟机的磁盘镜像文件位置：

cp /backup/testvm.img - bak /var/lib/libvirt/images/newtestvm.img

- 启动新虚拟机，即可恢复到备份时的状态。

七、虚拟机的克隆

1、使用virt - clone命令克隆虚拟机

- 关闭要克隆的源虚拟机：

virsh shutdown <源虚拟机名称>

- 执行克隆命令：

virt - clone --original=<源虚拟机名称> --name=<克隆后的虚拟机名称> --file=<克隆后的磁盘镜像文件路径>

- 克隆名为“testvm”的虚拟机为“testvm - clone”，磁盘镜像文件存储在/var/lib/libvirt/images/testvm - clone.img：

virt - clone --original = testvm --name = testvm - clone --file=/var/lib/libvirt/images/testvm - clone.img

- 克隆后的虚拟机与源虚拟机具有相同的配置和操作系统安装，但具有独立的磁盘镜像文件和虚拟机实例。

2、对克隆后的虚拟机进行配置调整

- 由于克隆后的虚拟机与源虚拟机具有相同的网络配置（如MAC地址等），可能需要对克隆后的虚拟机进行一些配置调整，例如更改网络配置中的MAC地址，以避免网络冲突。

- 可以通过编辑克隆后的虚拟机的XML配置文件（virsh edit <克隆后的虚拟机名称>），找到<interface>标签中的<mac>标签，修改MAC地址的值。

八、安全配置

1、防火墙配置

- 在主机上，确保防火墙设置正确，只允许必要的网络流量进出KVM虚拟机。

- 如果使用CentOS系统自带的firewalld防火墙：

- 对于虚拟机的VNC端口（如5901等），如果需要从外部访问虚拟机的图形界面，需要在防火墙上开放相应的端口：

firewall - cmd --permanent --add - port = 5901/tcp

firewall - cmd --reload

- 对于虚拟机的网络流量（如SSH端口22等，如果虚拟机运行SSH服务），也需要根据实际需求在防火墙上进行配置。

2、虚拟机内部安全配置

- 在虚拟机内部，安装必要的安全软件，如防火墙（如iptables或firewalld）、杀毒软件（如果是Windows虚拟机）等。

- 对于Linux虚拟机，确保系统及时更新，设置强密码，限制不必要的用户登录等安全措施，编辑/etc/ssh/sshd_config文件，设置PermitRootLogin no，禁止root用户直接通过SSH登录。

3、资源隔离与限制

- 使用cgroups（控制组）来实现对虚拟机资源（如内存、CPU等）的隔离和限制。

- 通过libvirt的配置，可以为每个虚拟机设置最大内存使用量、CPU使用率上限等，以防止某个虚拟机过度占用主机资源，影响其他虚拟机的运行。

九、性能优化

1、CPU性能优化

- 对于虚拟机的CPU性能，可以调整虚拟机的CPU调度策略。

- 在主机的内核参数中，可以设置kvm - intel或kvm - amd模块的相关参数，对于Intel CPU，可以设置kvm - intel.nested = 1来启用嵌套虚拟化（如果主机支持），这对于在虚拟机中运行其他虚拟化软件非常有用。

- 在虚拟机内部，可以根据应用程序的需求调整CPU亲和性，使应用程序的线程绑定到特定的虚拟CPU上，提高性能。

2、内存性能优化

- 调整虚拟机的内存分配策略，可以使用透明大页（Transparent Huge Pages）技术来提高内存访问效率。

- 在主机上，可以通过编辑/etc/grub.conf或/etc/default/grub（取决于Linux发行版），添加transparent_hugepage = always到内核启动参数中，然后重新启动主机。

- 在虚拟机内部，优化内存使用，如减少不必要的内存缓存，合理调整应用程序的内存分配等。

3、磁盘性能优化

- 使用高速磁盘存储，如SSD（固态硬盘）来存储虚拟机的磁盘镜像文件。

- 在虚拟机内部，优化文件系统，如对于Linux虚拟机，使用ext4或xfs等高性能的文件系统，并进行适当的文件系统参数调整，如调整inode大小、块大小等。

- 对于I/O密集型的虚拟机，可以使用磁盘I/O调度策略调整，如将默认的cfq（完全公平队列）调度策略调整为deadline或noop调度策略（根据磁盘类型和负载情况）。

4、网络性能优化

- 对于虚拟机的网络性能，选择合适的网络模式，桥接模式可以提供更高的网络性能，但可能需要更多的网络配置工作。

- 在主机上，优化网络设备驱动程序，确保网络设备工作在最佳状态。

- 在虚拟机内部，调整网络协议栈参数，如调整TCP窗口大小、缓冲区大小等，以提高网络传输效率。

十、总结

KVM提供了一个强大的虚拟化平台，可以方便地创建、管理和配置虚拟机，通过合理的虚拟机配置、安全设置、性能优化等操作，可以构建出稳定、高效、安全的虚拟机环境，满足不同的应用场景需求，无论是企业的开发测试环境、数据中心的服务器整合，还是云计算环境中的虚拟机实例管理等，在实际操作过程中，需要根据具体的硬件资源、操作系统需求、网络环境等因素，灵活调整虚拟机的各项配置，以达到最佳的效果。