kvm虚拟化配置，kvm虚拟机配合工具免费版中文版

***：本文涉及kvm虚拟化配置相关内容，重点提到了kvm虚拟机配合工具。强调是免费版且为中文版，可能旨在为用户提供关于kvm虚拟化中虚拟机工具的资源信息，方便在进行kvm虚拟化配置时使用免费的中文版本工具，不过未详细阐述配置过程以及工具的具体功能等更多细节内容。

《KVM虚拟机配合工具免费版中文版全解析：从安装到高级配置与应用》

一、KVM虚拟化技术概述

1、什么是KVM

- 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内核的功能，如内存管理、进程调度等，来创建和管理虚拟机，KVM在Linux环境下将内核转变为一个虚拟机监控器（Hypervisor），允许在单个物理主机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都可以运行自己的操作系统，如Windows、Linux等不同版本。

- 与其他虚拟化技术相比，KVM的优势在于它紧密集成于Linux内核，这使得它能够充分利用Linux内核的优化和安全特性，如内核的内存管理机制能够高效地分配和管理虚拟机的内存，并且内核的安全模块可以为虚拟机提供一定程度的安全防护，由于KVM是开源的，用户可以根据自己的需求定制和扩展其功能，同时也受益于开源社区的不断改进和更新。

2、KVM的架构

- KVM的架构主要由两部分组成：内核模块（kvm.ko）和用户空间工具，内核模块负责处理虚拟机的核心功能，如CPU和内存的虚拟化，当虚拟机执行特权指令时，内核模块会捕获这些指令并进行相应的处理，以确保虚拟机的正确运行。

- 用户空间工具则用于管理虚拟机的创建、启动、停止等操作，qemu - kvm是KVM中常用的用户空间工具，它与内核模块协同工作，Qemu提供了虚拟机的模拟功能，包括模拟各种硬件设备，如磁盘、网络接口等，通过与KVM内核模块的结合，qemu - kvm能够以接近原生的性能运行虚拟机，还有一些其他的用户空间工具，如libvirt，它提供了一个统一的管理接口，可以方便地管理KVM虚拟机以及其他类型的虚拟机。

二、KVM虚拟机的安装与配置

1、系统要求与准备

- 硬件要求：要运行KVM虚拟机，首先需要满足一定的硬件条件，主机需要支持硬件虚拟化技术，如Intel VT - x或AMD - V，可以通过查看BIOS设置来确认是否已启用硬件虚拟化功能，足够的内存和磁盘空间也是必要的，如果要同时运行多个虚拟机，每个虚拟机分配1GB内存，那么主机至少需要拥有比所有虚拟机内存总和更多的物理内存，以确保主机系统本身的正常运行，对于磁盘空间，需要根据虚拟机中安装的操作系统和应用程序的需求来确定。

- 软件要求：需要安装一个支持KVM的Linux发行版，如CentOS、Ubuntu等，以CentOS为例，确保系统已更新到最新版本，安装相关的软件包，检查内核是否支持KVM，可以使用命令“egrep - c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo”，如果结果大于0，则表示CPU支持硬件虚拟化，安装KVM相关软件包，在CentOS中可以使用命令“yum install qemu - kvm libvirt virt - install bridge - utils”。

2、创建第一个KVM虚拟机

- 使用virt - install工具创建虚拟机，要创建一个安装CentOS 7的虚拟机，可以使用以下命令：

- virt - install --name=centos7 - vm --ram = 1024 --vcpus = 1 --disk path=/var/lib/libvirt/images/centos7 - vm.qcow2,size = 10 --network network = default --graphics none --location='http://mirrors.centos.org/centos/7/os/x86_64/' --extra - args='console=ttyS0,115200n8 serial'

- 这里对命令中的参数进行解释：

- --name指定虚拟机的名称为“centos7 - vm”。

- --ram设置虚拟机的内存为1024MB。

- --vcpus指定虚拟机的虚拟CPU数量为1个。

- --disk定义虚拟机磁盘的路径、格式和大小，这里使用qcow2格式，磁盘大小为10GB。

- --network指定虚拟机的网络连接方式，这里使用默认网络。

- --graphics none表示不使用图形界面，通过串口控制台进行交互。

- --location指定安装源的位置，这里是CentOS 7的安装镜像源。

- --extra - args设置额外的内核参数，用于串口控制台的配置。

3、虚拟机的网络配置

- KVM虚拟机有多种网络配置模式。

桥接模式（Bridge Mode）

- 在桥接模式下，虚拟机就像连接在物理网络中的一台独立主机，虚拟机的网络接口直接连接到物理网络的桥接设备上，它可以从网络中的DHCP服务器获取IP地址，也可以设置静态IP地址与物理网络中的其他主机进行通信，要配置桥接模式，首先需要在主机上创建一个桥接设备，在CentOS中，可以使用“brctl addbr br0”命令创建一个名为“br0”的桥接设备，然后将物理网络接口（如eth0）添加到桥接设备中，使用“brctl addif br0 eth0”命令，在创建或编辑虚拟机时，将网络模式设置为桥接模式，并指定桥接设备为“br0”。

NAT模式（Network Address Translation Mode）

- NAT模式下，虚拟机通过主机的网络地址转换功能与外部网络通信，虚拟机在内部网络中有自己的IP地址，主机充当虚拟机与外部网络之间的网关，这种模式下，虚拟机可以方便地访问外部网络，但外部网络中的主机无法直接访问虚拟机，除非进行端口转发等额外设置，默认情况下，KVM中的libvirt会创建一个名为“virbr0”的虚拟网络，它使用NAT模式，虚拟机可以连接到这个虚拟网络上，在创建虚拟机时，如果不特别指定网络模式，虚拟机将默认使用NAT模式。

仅主机模式（Host - Only Mode）

- 仅主机模式下，虚拟机只能与主机进行通信，无法直接访问外部网络，这种模式适用于一些特定的测试场景，如在主机和虚拟机之间进行本地网络测试，要配置仅主机模式，可以创建一个仅主机网络，在CentOS中，可以使用“virsh net - create /path/to/host - only - net.xml”命令，/path/to/host - only - net.xml”是一个定义仅主机网络配置的XML文件。

三、KVM虚拟机配合工具中文版免费版介绍

1、libvirt

功能概述

- libvirt是一个开源的虚拟化管理库，提供了对多种虚拟化技术（包括KVM）的统一管理接口，它可以用多种编程语言进行调用，如C、Python等，在KVM环境中，libvirt能够方便地管理虚拟机的生命周期，包括创建、启动、停止、暂停、恢复等操作，它还可以管理虚拟机的资源分配，如CPU、内存、磁盘和网络等资源的分配和调整。

安装与配置

- 在CentOS中，安装libvirt可以使用“yum install libvirt - devel libvirt - client”命令，安装完成后，可以通过“virsh”命令行工具来管理虚拟机，使用“virsh list”命令可以列出当前正在运行的虚拟机，“virsh start vm - name”可以启动名为“vm - name”的虚拟机，libvirt的配置文件通常位于“/etc/libvirt/”目录下，通过修改配置文件可以调整libvirt的一些参数，如默认的存储池、网络等设置。

使用Python调用libvirt

- 如果想要通过Python来管理KVM虚拟机，可以使用libvirt - python库，首先需要安装这个库，在CentOS中可以使用“yum install python - libvirt”命令，以下是一个简单的Python示例代码，用于列出所有的KVM虚拟机：

```python

import libvirt

conn = libvirt.open('qemu:///system')

if conn is None:

print('Failed to open connection to qemu:///system')

exit(1)

domains = conn.listAllDomains(0)

for domain in domains:

print(domain.name())

conn.close()

```

2、virt - manager

图形化界面管理工具

- virt - manager是一个用于管理KVM和其他虚拟化技术的图形化界面工具，它提供了直观的操作界面，方便用户创建、配置和管理虚拟机，对于不熟悉命令行操作的用户来说，virt - manager是一个非常实用的工具，在CentOS中，可以通过在终端中输入“virt - manager”命令来启动它。

主要功能

- 虚拟机创建向导：virt - manager提供了一个简单的虚拟机创建向导，用户可以通过这个向导选择虚拟机的操作系统类型、内存大小、磁盘大小、网络模式等参数，在创建一个Windows虚拟机时，用户可以选择Windows的版本（如Windows 10），然后根据自己的需求设置虚拟机的资源分配。

- 虚拟机监控：它可以实时监控虚拟机的运行状态，包括CPU使用率、内存使用率、磁盘I/O等信息，通过图形化的仪表盘，用户可以直观地了解虚拟机的性能状况，如果发现虚拟机的某个资源使用率过高，可以及时调整虚拟机的资源分配。

- 虚拟机操作：用户可以在virt - manager中方便地对虚拟机进行操作，如启动、停止、暂停、恢复、重启等操作，还可以对虚拟机进行克隆，快速创建与现有虚拟机相似的新虚拟机，这在大规模部署虚拟机时非常有用。

四、KVM虚拟机的高级配置

1、CPU和内存的优化配置

CPU亲和性设置

- 在KVM虚拟机中，可以设置CPU的亲和性，即将虚拟机的虚拟CPU绑定到特定的物理CPU核心上，这有助于提高虚拟机的性能，特别是在多核心CPU的环境下，可以使用“taskset”命令来设置虚拟机进程的CPU亲和性，需要找到虚拟机的进程ID（PID），可以通过“ps - ef | grep qemu - kvm”命令查找，使用“taskset - cp cpu - list pid”命令将虚拟机进程绑定到指定的CPU核心列表“cpu - list”上，这种设置可以减少CPU缓存的失效，提高CPU的执行效率。

内存气球技术

- 内存气球技术是KVM中的一种内存管理技术，它允许虚拟机的内存可以根据主机和虚拟机的需求动态调整，在虚拟机内部，有一个特殊的设备称为内存气球，当主机内存紧张时，主机可以通过压缩虚拟机的内存气球来回收虚拟机的部分内存；当虚拟机需要更多内存时，可以通过膨胀内存气球来请求更多的内存，这种动态调整内存的方式可以提高主机内存的利用率，同时也可以在一定程度上满足虚拟机不同阶段的内存需求。

2、磁盘I/O优化

缓存模式选择

- 在KVM虚拟机中，磁盘的缓存模式对磁盘I/O性能有很大的影响，Qemu - kvm支持多种磁盘缓存模式，如none、writeback、writethrough等。

- none模式：这种模式下，磁盘I/O直接写入磁盘，没有任何缓存，虽然这种模式可以保证数据的安全性，但磁盘I/O性能相对较低。

- writeback模式：数据先写入缓存，然后再异步写入磁盘，这种模式可以提高磁盘I/O的速度，但在主机突然断电等情况下可能会导致数据丢失。

- writethrough模式：数据同时写入缓存和磁盘，这种模式在一定程度上兼顾了数据安全和磁盘I/O性能，在选择磁盘缓存模式时，需要根据虚拟机的应用场景来确定，如果是对数据安全要求极高的数据库服务器虚拟机，可能选择writethrough或none模式；如果是普通的应用服务器虚拟机，可以考虑writeback模式以提高磁盘I/O性能。

磁盘I/O调度算法调整

- 在Linux主机上，可以调整磁盘I/O调度算法来优化虚拟机的磁盘I/O性能，不同的调度算法适用于不同的工作负载，对于顺序读写较多的虚拟机，可以使用CFQ（Completely Fair Queuing）调度算法；对于随机读写较多的虚拟机，可以考虑使用deadline调度算法，可以通过修改“/sys/block/device - name/queue/scheduler”文件来调整磁盘I/O调度算法，device - name”是磁盘设备的名称。

3、网络性能优化

网络驱动优化

- KVM虚拟机支持不同的网络驱动，如e1000、virtio等，virtio网络驱动是专门为虚拟化环境设计的高性能网络驱动，与传统的e1000网络驱动相比，virtio网络驱动可以显著提高虚拟机的网络性能，在创建虚拟机时，可以选择使用virtio网络驱动，对于已经创建的虚拟机，如果想要切换到virtio网络驱动，可以先关闭虚拟机，然后修改虚拟机的配置文件，将网络设备的驱动类型从e1000更改为virtio，再重新启动虚拟机。

网络带宽限制与优先级设置

- 在多虚拟机环境下，可能需要对不同虚拟机的网络带宽进行限制和设置优先级，可以使用Linux的流量控制工具（如tc）来实现，可以创建一个流量控制规则，限制某个虚拟机的网络上行和下行带宽，需要确定虚拟机网络接口的名称，可以通过查看虚拟机的网络配置或者在虚拟机内部使用“ifconfig”命令获取，使用“tc”命令创建流量控制规则，如“tc qdisc add dev eth0 root tbf rate 10mbit burst 10kb latency 50ms”，这里将虚拟机的网络接口“eth0”的带宽限制为10Mbps，可以通过设置不同的流量类和过滤器来为不同的虚拟机设置网络优先级。

五、KVM虚拟机的备份与恢复

1、基于快照的备份与恢复

快照原理

- 在KVM虚拟机中，可以创建虚拟机的快照，快照是虚拟机在某个特定时刻的状态记录，包括虚拟机的磁盘状态、内存状态等，当创建快照时，qemu - kvm会将虚拟机当前的磁盘数据和内存数据保存到特定的文件或存储区域，对于磁盘数据，快照通常会记录磁盘块的变化情况，而对于内存数据，可以选择是否保存，如果保存内存数据，那么在恢复快照时可以快速恢复虚拟机到快照创建时的运行状态，包括内存中的数据。

创建与恢复快照操作

- 使用“virsh snapshot - create vm - name”命令可以创建名为“vm - name”的虚拟机的快照，在创建快照时，可以指定一些参数，如快照的名称、是否包含内存数据等。“virsh snapshot - create --name=snapshot1 --memory vm - name”命令创建了一个名为“snapshot1”且包含内存数据的虚拟机快照，要恢复快照，可以使用“virsh snapshot - revert vm - name snapshot - name”命令，这里“vm - name”是虚拟机名称，“snapshot - name”是要恢复的快照名称。

2、基于镜像文件的备份与恢复

镜像文件备份方法

- KVM虚拟机的磁盘通常以镜像文件（如qcow2格式）的形式存在，可以直接复制这些镜像文件来实现备份，如果虚拟机的磁盘镜像文件位于“/var/lib/libvirt/images/”目录下，可以使用“cp”命令将镜像文件复制到其他存储位置，在备份过程中，需要确保虚拟机处于关闭状态，以避免数据不一致。

镜像文件恢复操作

- 如果需要恢复虚拟机，可以将备份的镜像文件复制回原来的位置，然后使用“virsh define vm - xml - file”命令重新定义虚拟机，vm - xml - file”是一个描述虚拟机配置的XML文件，这个XML文件可以通过“virsh dumpxml vm - name”命令获取，然后根据需要修改其中的磁盘镜像文件路径等参数，再使用“virsh start vm - name”命令启动虚拟机。

六、KVM虚拟机的安全配置

1、虚拟机隔离与安全策略

隔离机制

- KVM通过多种机制实现虚拟机之间的隔离，在内存方面，每个虚拟机都有自己独立的内存空间，KVM内核模块通过内存管理机制防止虚拟机之间的内存访问冲突，在CPU方面，虚拟机的虚拟CPU执行特权指令时会被内核模块捕获和处理，防止虚拟机之间的CPU资源抢占和恶意指令执行，在网络和磁盘方面，虚拟机通过各自的网络接口和磁盘镜像文件进行数据传输和存储，也实现了一定程度的隔离。

安全策略设置

- 可以通过设置安全策略来进一步增强虚拟机的安全，使用SELinux（Security - Enhanced Linux），在KVM环境中，SELinux可以对虚拟机的进程、文件和网络访问等进行严格的权限控制，可以通过修改SELinux的策略文件来定制安全策略，如限制虚拟机进程对某些敏感文件的访问权限，或者限制虚拟机之间的网络通信权限等。

2、防止虚拟机逃逸

虚拟机逃逸风险

- 虚拟机逃逸是指虚拟机中的恶意代码突破虚拟机的限制，访问到主机或其他虚拟机的资源，这是一种严重的安全威胁，在KVM中，可能存在的虚拟机逃逸风险包括利用内核漏洞、未授权的设备访问等，如果KVM内核模块存在漏洞，恶意代码可能通过这个漏洞执行特权指令，从而获取主机的控制权。

防范措施

- 为了防止虚拟机逃逸，首先要保持主机系统和KVM软件的更新，及时修复已知的漏洞，要严格控制虚拟机的资源访问权限，如限制虚拟机对主机硬件设备（如USB设备、PCI设备等）的访问，还可以使用安全监控工具，如入侵检测系统（IDS），对虚拟机和主机的活动进行监控，及时发现和阻止可疑的行为。

七、KVM虚拟机在不同场景下的应用

1、开发与测试环境

- 在软件开发和测试过程中，KVM虚拟机提供了一个灵活的环境，开发人员可以在虚拟机中快速创建不同操作系统和配置的测试环境，而不会影响主机系统。