kvm设置，kvm系统主机

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本文目录导读：

1. KVM系统主机简介
2. KVM系统主机的安装前准备
3. KVM系统主机的设置
4. 创建和管理KVM虚拟机
5. KVM系统主机的性能优化
6. KVM系统主机的安全设置
7. KVM系统主机在不同场景中的应用

《深入探索KVM系统主机：从设置到应用的全方位解析》

KVM系统主机简介

KVM（Kernel - based Virtual Machine）是一种基于内核的开源虚拟机技术，它允许在单个物理主机上运行多个虚拟机，KVM利用Linux内核的虚拟化功能，提供了高效、灵活且安全的虚拟化解决方案，这一技术在数据中心、企业级应用和云计算环境等领域有着广泛的应用。

KVM系统主机的安装前准备

1、硬件要求

处理器支持：需要一个支持虚拟化技术的处理器，Intel的VT - x技术或者AMD的AMD - V技术，可以通过查看处理器的规格说明书或者在BIOS设置中查找相关虚拟化选项来确认。

内存：根据计划运行的虚拟机数量和负载情况确定内存大小，如果要运行多个中等负载的虚拟机，至少需要16GB或更多的内存。

存储：足够的磁盘空间是必须的，可以使用本地硬盘、网络存储（如NAS或者SAN），对于本地硬盘，建议使用高速的SSD或者RAID阵列来提高虚拟机的读写性能。

2、软件环境

操作系统：选择合适的Linux发行版，如CentOS、Ubuntu等，这些发行版对KVM有很好的支持，并且提供了方便的软件包管理工具，在安装操作系统时，确保安装了最新的内核版本，因为较新的内核通常包含了更多的KVM相关的优化和功能修复。

安装工具包：在基于CentOS的系统中，需要安装“qemu - kvm”、“libvirt”和“virt - manager”等软件包。“qemu - kvm”是KVM的核心组件，提供了虚拟机的模拟和运行环境；“libvirt”是一个用于管理虚拟机的API库，它允许通过命令行或者图形界面工具来管理KVM虚拟机；“virt - manager”是一个图形化的虚拟机管理工具，方便用户直观地创建、配置和管理虚拟机。

KVM系统主机的设置

1、BIOS设置

- 进入主机的BIOS设置界面，找到与虚拟化相关的选项，对于Intel处理器，启用“Intel VT - x”；对于AMD处理器，启用“AMD - V”，这一步骤是确保处理器的虚拟化功能能够被KVM所利用的关键。

2、安装和配置KVM组件

- 在CentOS系统中，使用yum命令安装KVM相关组件。

yum install qemu - kvm libvirt virt - manager

- 安装完成后，启动libvirtd服务：

systemctl start libvirtd

- 并且设置为开机自启：

systemctl enable libvirtd

3、网络设置

网络模式选择

桥接模式（Bridge Mode）：在桥接模式下，虚拟机就像直接连接到物理网络中的一台独立主机，虚拟机可以从网络中的DHCP服务器获取IP地址，并且可以与网络中的其他主机直接通信，这种模式适用于需要虚拟机与外部网络完全平等交互的场景，如搭建服务器集群或者在虚拟机中运行网络服务，要设置桥接模式，需要在主机上创建一个桥接接口，将物理网卡与桥接接口绑定，在CentOS中，可以使用“brctl”命令来创建和管理桥接接口。

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来访问外部网络，虚拟机有自己的内部IP地址，并且通过主机的IP地址进行对外通信，这种模式适合于在本地测试环境中使用，因为它不需要为虚拟机单独分配外部IP地址，并且可以提供一定的网络安全性，在KVM中，可以通过libvirt的网络定义来设置NAT模式的网络。

IP地址分配

- 如果选择桥接模式并且使用DHCP，需要确保网络中的DHCP服务器有足够的可用IP地址范围来分配给虚拟机，如果选择手动分配IP地址，需要根据网络的IP地址规划为虚拟机配置正确的IP地址、子网掩码、网关和DNS服务器地址。

创建和管理KVM虚拟机

1、使用virt - manager创建虚拟机

- 打开virt - manager图形界面，点击“新建虚拟机”按钮。

- 在创建向导中，首先选择虚拟机的安装源，可以是本地的ISO镜像文件（如安装操作系统的ISO文件）、网络安装源或者从现有的虚拟机克隆。

- 然后设置虚拟机的内存大小、CPU核心数等硬件资源，根据虚拟机的预期用途合理分配资源，对于一个简单的Web服务器虚拟机，2GB内存和2个CPU核心可能就足够了；而对于数据库服务器虚拟机，可能需要更多的内存和CPU资源。

- 接着设置虚拟机的存储，选择虚拟机磁盘的存储位置和大小，可以使用本地磁盘的一个分区或者创建一个新的磁盘镜像文件。

- 最后设置虚拟机的网络连接方式，如桥接模式或者NAT模式。

2、虚拟机的启动、停止和重启

- 在virt - manager中，可以方便地对虚拟机进行启动、停止和重启操作，点击虚拟机对应的操作按钮即可执行相应的操作，也可以使用命令行工具来实现这些操作，使用“virsh”命令：

- 启动虚拟机：virsh start <虚拟机名称>

- 停止虚拟机：virsh shutdown <虚拟机名称>

- 强制停止虚拟机（类似于断电）：virsh destroy <虚拟机名称>

- 重启虚拟机：virsh reboot <虚拟机名称>

3、虚拟机的克隆和迁移

克隆：克隆虚拟机可以快速创建与现有虚拟机具有相同配置和数据的新虚拟机，在virt - manager中，可以通过右键点击虚拟机并选择“克隆”选项来进行克隆操作，克隆时可以选择是否克隆虚拟机的磁盘数据，如果只需要相同的配置而不需要数据，可以选择不克隆磁盘数据，这样可以节省磁盘空间。

迁移：虚拟机迁移是KVM的一个重要功能，它允许将正在运行的虚拟机从一台物理主机迁移到另一台物理主机，这对于负载均衡、主机维护和灾难恢复等场景非常有用，要实现虚拟机迁移，需要在源主机和目标主机之间建立合适的网络连接，并且确保目标主机上也安装了KVM和相关组件，迁移可以是冷迁移（虚拟机停止状态下的迁移）或者热迁移（虚拟机运行状态下的迁移），热迁移需要满足更多的条件，如共享存储、相同的网络配置等。

KVM系统主机的性能优化

1、CPU优化

CPU亲和性设置：可以通过设置虚拟机的CPU亲和性来提高性能，CPU亲和性是指将虚拟机的CPU任务绑定到特定的物理CPU核心上，这样可以减少CPU缓存的刷新次数，提高CPU的执行效率，在Linux系统中，可以使用“taskset”命令来设置虚拟机进程的CPU亲和性，将一个虚拟机的进程绑定到物理CPU核心0和1上：taskset - c 0,1 <虚拟机进程ID>

超线程技术的利用：如果处理器支持超线程技术，可以在KVM中合理利用超线程来提高虚拟机的CPU性能，超线程技术可以使一个物理CPU核心模拟出两个逻辑CPU核心，从而在多任务处理时提高效率，在KVM中，可以根据虚拟机的负载情况为虚拟机分配超线程的CPU核心。

2、内存优化

内存分配策略：根据虚拟机的内存使用模式来调整内存分配策略，对于内存使用较为稳定的虚拟机，可以使用固定内存分配，这样可以避免内存的动态分配和回收带来的性能开销，而对于内存使用波动较大的虚拟机，可以使用动态内存分配，如KVM中的“ballooning”技术。“ballooning”技术可以根据虚拟机的实际内存需求动态地调整分配给虚拟机的内存大小。

内存共享：对于多个虚拟机运行相同操作系统或者相同应用程序的情况，可以利用内存共享技术来减少内存的占用，KVM支持通过KSM（Kernel Same - Page Merging）技术来实现内存共享，KSM可以在后台扫描虚拟机的内存页面，发现相同的页面就进行合并，从而节省内存。

3、磁盘和I/O优化

磁盘缓存设置：在KVM中，可以为虚拟机的磁盘设置缓存策略，可以设置为“write - back”（写回缓存）或者“write - through”（直写缓存）。“write - back”缓存策略可以提高磁盘的写操作速度，因为数据先写入缓存，然后在合适的时机再写入磁盘，但是这种策略存在数据丢失的风险，如果主机突然断电等情况可能导致缓存中的数据丢失。“write - through”缓存策略则是直接将数据写入磁盘，虽然写速度相对较慢，但是数据安全性更高，可以根据虚拟机的应用场景来选择合适的磁盘缓存策略。

I/O调度器选择：在主机的操作系统中，选择合适的I/O调度器可以提高磁盘I/O性能，对于KVM虚拟机，常用的I/O调度器有“cfq”（完全公平队列调度器）、“deadline”（截止时间调度器）和“noop”（空操作调度器）。“cfq”调度器适用于多任务环境，它可以公平地分配I/O资源；“deadline”调度器则更注重I/O请求的截止时间，对于实时性要求较高的应用比较合适；“noop”调度器适合于具有自己内部I/O调度机制的存储设备，如SSD，可以根据磁盘的类型和虚拟机的I/O负载情况来选择合适的I/O调度器。

KVM系统主机的安全设置

1、网络安全

防火墙设置：在主机上设置防火墙规则来保护KVM虚拟机，可以使用Linux系统自带的防火墙工具，如CentOS中的“firewalld”或者“iptables”，对于虚拟机的网络流量，可以根据需要允许或禁止特定端口的访问，如果虚拟机运行的是Web服务器，需要允许80端口（HTTP）和443端口（HTTPS）的外部访问，要防止外部恶意攻击，如DDoS攻击、端口扫描等。

网络隔离：如果在同一个物理主机上运行多个不同安全级别的虚拟机，需要进行网络隔离，可以使用VLAN（Virtual Local Area Network）技术来实现虚拟机之间的网络隔离，在桥接模式下，可以将不同安全级别的虚拟机划分到不同的VLAN中，这样可以防止低安全级别的虚拟机对高安全级别的虚拟机进行网络攻击。

2、虚拟机安全

操作系统安全加固：在虚拟机内部，对操作系统进行安全加固，及时更新操作系统的补丁，关闭不必要的服务和端口，设置强密码等，对于Windows虚拟机，要开启Windows防火墙，安装杀毒软件和安全防护软件；对于Linux虚拟机，要进行文件权限管理、用户账号管理等安全措施。

虚拟机之间的隔离：虽然KVM提供了一定程度的虚拟机隔离，但是为了确保安全，还需要在虚拟机之间进行额外的隔离措施，使用SELinux（Security - Enhanced Linux）等强制访问控制机制来限制虚拟机之间的资源访问，SELinux可以根据预定义的安全策略来控制进程、文件和网络等资源的访问权限，防止虚拟机之间的恶意访问。

KVM系统主机在不同场景中的应用

1、企业级数据中心

- 在企业级数据中心，KVM可以用于整合服务器资源，通过将多个物理服务器上的应用和服务迁移到KVM虚拟机中，可以减少物理服务器的数量，降低硬件成本、电力消耗和机房空间占用，KVM的高可用性和灾难恢复功能可以确保企业数据中心的业务连续性，可以使用KVM的虚拟机迁移功能在主机维护或者发生故障时快速将虚拟机迁移到其他主机上，减少业务中断时间。

2、云计算环境

- 在云计算环境中，KVM是构建云平台的重要技术之一，云服务提供商可以利用KVM来创建和管理虚拟机实例，为用户提供按需分配的计算资源，KVM的多租户支持、资源隔离和灵活的资源分配功能使其非常适合云计算环境，用户可以通过云平台的控制面板方便地创建、启动、停止和调整自己的虚拟机资源，而云服务提供商可以在后台使用KVM来管理这些虚拟机的运行。

3、开发和测试环境

- 对于开发和测试团队，KVM提供了一个方便、灵活且低成本的环境，开发人员可以在KVM虚拟机中快速搭建各种开发和测试环境，而不需要为每个环境单独购买物理设备，可以在虚拟机中安装不同版本的操作系统、数据库和应用服务器来进行兼容性测试，开发人员可以方便地克隆虚拟机来创建相同的测试环境副本，提高测试效率。

KVM系统主机是一种功能强大、灵活且高效的虚拟化解决方案，从安装前的准备到设置、性能优化、安全设置以及在不同场景中的应用，KVM都有着丰富的内涵和广阔的应用前景，随着企业数字化转型和云计算技术的不断发展，KVM将在整合资源、提高效率和降低成本等方面发挥越来越重要的作用，无论是企业数据中心的管理员、云服务提供商还是开发测试人员，都应该深入了解和掌握KVM技术，以便更好地利用其优势来满足各种业务需求。