kvm虚拟机教程，kvm虚拟机详解

***：本内容聚焦于KVM虚拟机。KVM（基于内核的虚拟机）是一种开源的系统虚拟化技术。教程会详细讲解KVM虚拟机的多个方面，包括其架构原理，如它如何利用Linux内核功能实现高效的虚拟机管理。还会涉及到KVM虚拟机的创建、配置过程，例如内存分配、磁盘和网络设置等重要操作，旨在让使用者全面深入地理解KVM虚拟机并能熟练运用相关技术。

本文目录导读：

1. KVM简介
2. KVM虚拟机的创建
3. KVM虚拟机的管理
4. KVM虚拟机的性能优化

《KVM虚拟机详解：构建与管理高效的虚拟化环境》

KVM简介

KVM（Kernel - based Virtual Machine）是一种基于Linux内核的开源全虚拟化解决方案，它利用Linux内核中的虚拟化功能，将Linux系统转变为一个hypervisor（虚拟机监控器），从而能够创建和运行多个虚拟机（VM）。

（一）KVM的优势

1、高性能

- 由于KVM直接运行在Linux内核之上，它能够充分利用主机的硬件资源，它可以直接访问CPU的硬件虚拟化特性，如Intel VT - x或AMD - V，这使得虚拟机的运行速度非常接近物理机，与传统的基于软件模拟的虚拟化技术相比，KVM在计算密集型和I/O密集型应用场景下都能表现出卓越的性能。

2、开源与社区支持

- KVM是开源的，这意味着它可以被自由使用、修改和分发，庞大的开源社区为KVM的发展提供了强大的支持，不断有新的功能被开发和完善，社区成员可以共享他们的经验、修复漏洞和优化性能，这使得KVM能够快速适应不断变化的技术需求。

3、与Linux系统的紧密集成

- 作为Linux内核的一部分，KVM与Linux系统的各种组件（如网络、存储等）具有天然的兼容性，它可以方便地利用Linux系统现有的设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等，这不仅简化了虚拟机的管理，还提高了整个系统的稳定性和可靠性。

KVM虚拟机的创建

1、安装KVM相关软件包

- 在基于Debian或Ubuntu的系统上，可以使用以下命令安装KVM及其管理工具：

sudo apt - get install qemu - kvm libvirt - bin virt - manager，这里，qemu - kvm是KVM的核心组件，libvirt - bin提供了管理虚拟机的库和工具，virt - manager是一个图形化的虚拟机管理工具。

- 在基于CentOS或RHEL的系统上，命令为：yum install qemu - kvm libvirt virt - install virt - manager。

2、配置KVM网络

- KVM支持多种网络模式，如桥接模式（Bridge）、NAT模式（Network Address Translation）和仅主机模式（Host - Only）。

- 桥接模式下，虚拟机直接连接到物理网络，就像物理机一样，可以获得独立的IP地址，与网络中的其他设备直接通信，要配置桥接模式，需要在主机上创建一个桥接接口，例如在Ubuntu系统中，可以编辑/etc/network/interfaces文件，添加类似以下内容：

```

auto br0

iface br0 inet dhcp

bridge_ports eth0

```

这里假设主机的物理网卡是eth0，br0是创建的桥接接口。

- NAT模式下，虚拟机通过主机的网络地址转换来访问外部网络，虚拟机的网络流量通过主机转发，这种模式适合于内部网络测试等场景。

- 仅主机模式下，虚拟机只能与主机以及同一仅主机网络中的其他虚拟机通信，适用于创建隔离的网络环境。

3、创建虚拟机

- 可以使用virt - install命令来创建虚拟机。

virt - install --name=myvm --ram = 1024 --vcpus=1 --disk path=/var/lib/libvirt/images/myvm.qcow2,size = 10 --cdrom=/home/user/ubuntu - 18.04 - server - amd64.iso --network network = default --graphics vnc,listen = 0.0.0.0。

- 在这个命令中，--name指定虚拟机的名称，--ram设置虚拟机的内存大小（单位为MB），--vcpus设置虚拟CPU的数量，--disk指定虚拟机磁盘镜像的路径和大小，--cdrom指定安装光盘镜像的路径（用于安装操作系统），--network设置网络模式，--graphics指定使用VNC图形界面来显示虚拟机的控制台，并且监听所有IP地址（0.0.0.0）以便可以从其他机器连接到虚拟机的控制台。

KVM虚拟机的管理

1、启动、停止和重启虚拟机

- 使用virsh命令行工具可以方便地管理虚拟机，要启动名为myvm的虚拟机，可以使用virsh start myvm命令，要停止虚拟机，可以使用virsh shutdown myvm命令，这个命令会向虚拟机内部的操作系统发送关机信号，让其正常关机，如果虚拟机没有响应正常关机信号，可以使用virsh destroy myvm命令强制关闭虚拟机，但这种方式可能会导致虚拟机内部数据丢失或文件系统损坏，所以应尽量避免使用，要重启虚拟机，可以使用virsh reboot myvm命令。

2、虚拟机的磁盘管理

- 可以使用qemu - img工具来管理虚拟机的磁盘镜像，要创建一个新的磁盘镜像，可以使用命令：qemu - img create - f qcow2 new_disk.qcow2 10G，这里- f qcow2指定磁盘镜像的格式为qcow2（KVM常用的磁盘格式，具有节省空间、支持快照等优点），10G指定磁盘镜像的大小为10GB。

- 如果要扩展虚拟机磁盘的大小，可以先关闭虚拟机，然后使用qemu - img resize命令，要将名为myvm.qcow2的磁盘镜像扩展到20GB，可以使用命令：qemu - img resize myvm.qcow2 + 10G。

3、虚拟机的克隆

- 要克隆一个虚拟机，可以使用virt - clone命令。virt - clone --original=myvm --name=newvm --file=/var/lib/libvirt/images/newvm.qcow2，这个命令会基于名为myvm的原始虚拟机创建一个名为newvm的新虚拟机，新虚拟机的磁盘镜像存储在/var/lib/libvirt/images/newvm.qcow2文件中。

KVM虚拟机的性能优化

1、CPU优化

- 合理分配虚拟CPU的数量是提高虚拟机性能的关键，如果分配过多的虚拟CPU，可能会导致虚拟机之间的资源竞争加剧，反而降低性能，根据虚拟机内部应用的需求和主机的CPU资源情况来分配虚拟CPU，对于一个简单的Web服务器虚拟机，1 - 2个虚拟CPU可能就足够了。

- 启用CPU的超线程技术（如果主机CPU支持）也可以提高虚拟机的性能，在KVM中，可以通过在虚拟机的配置文件中设置相应的参数来利用超线程技术。

2、内存优化

- 避免过度分配内存给虚拟机，可以使用内存 ballooning技术，它允许虚拟机在运行时动态调整内存使用量，当主机内存资源紧张时，虚拟机可以释放一部分内存给主机，当主机内存资源充足时，虚拟机可以申请更多的内存。

- 使用大页内存（Huge Pages）也可以提高KVM虚拟机的性能，大页内存可以减少内存管理的开销，提高内存访问速度，在Linux系统中，可以通过配置内核参数来启用大页内存，并在KVM虚拟机的配置中使用大页内存。

3、I/O优化

- 对于磁盘I/O，可以使用高性能的磁盘格式，如qcow2或raw格式，qcow2格式具有压缩、快照等功能，而raw格式具有更高的磁盘I/O性能，但不支持快照等高级功能，根据实际需求选择合适的磁盘格式。

- 对于网络I/O，可以优化网络配置，在桥接模式下，选择高性能的网络设备，优化网络驱动程序，还可以使用网络流量控制工具来调整虚拟机的网络带宽，确保每个虚拟机都能获得合理的网络资源。

KVM虚拟机为用户提供了一个灵活、高效且成本低廉的虚拟化解决方案，无论是用于企业的数据中心，还是个人的开发测试环境，掌握KVM虚拟机的构建、管理和性能优化等知识都具有重要的意义。