KVMhtml
Kernel-based Virtual Machine，基於內核的虛擬機；linux
KVM是做爲內核模塊嵌入進Linux內核的，它不會像Xen那樣剝奪Kernel的CPU以及內存的管理權，因此Kernel尤爲鍾愛KVM；編程
KVM被做爲模塊加載進內核之後，內核儼然就搖身一變成爲了Hypervisor，其管理方式是將運來的用戶空間做爲控制檯，用其對KVM進行管理。包括建立、銷燬、保存、遷移、配置虛擬機；每一個新建立的額虛擬機做爲一個進程運行在用戶空間，其所擁有的虛擬CPU或虛擬內存則被抽象成爲線程，若是咱們想關閉一個虛擬機，則直接kill其對應的進行便可；當建立的虛擬機要執行某些特定（能夠理解成普通的主機中，在陷入內核模式時所執行的命令，好比執行寫操做的時候）的操做時，要經過內核中的KVM模塊才能被調度執行（虛擬機會調用本身的內核空間，而後這個虛擬機內核空間在向宿主機內核中的KVM模塊發起調用）。若是執行的另一些命令（好比作一個簡單的加法操做）不須要上面的特權指令的話，其所在的用戶空間就能夠將其直接交給CPU運行，不須要通過內核中的KVM模塊調度；centos
KVM極其依賴HVM（硬件輔助的虛擬化），也便是說：若是你電腦的CPU不支持VT（Intel-VT-x，AMD-V）技術的話，是沒法使用建立KVM虛擬機的，固然，如今的絕大多數CPU都已經支持VT功能了；緩存
KVM使用一個設備文件/dev/kvm做爲整個KVM的調用接口。/dev/kvm是一個字符設備，工做於Hypervisor（內核空間），在用戶空間可經過ioctl()系統調用來完成虛擬機的建立、啓動等管理功能（好比建立VM、爲VM分配內存、讀寫VCPU的寄存器、向VCPU注入中斷、運行VCPU等）；也就是說，若是你編程能力好的話，徹底能夠經過調用這個文件來自行管理KVM，直接與內核中KVM交互；網絡
KVM虛擬化是創建在操做系統之上的，不像Xen是直接將Hypervisor創建在硬件上；當咱們建立一個KVM虛擬機以後，會在原來的操做系統之上又創建一個操做系統，這樣就會致使在運來的用戶空間有創建一個內核空間和用戶空間。爲了區分它們，咱們將給他們事先定義一下：架構
宿主機：直接運行在物理機器上的操做系統，也就是加載KVM模塊的操做系統；框架
Guest主機：經過KVM建立出來的虛擬機；其包含本身的Guest用戶空間和Guest內核空間；dom
內核模式：宿主機的內核空間； ssh
用戶模式：宿主機的用戶空間；通常用於表明Guest OS請求IO類操做；
KVM虛擬化的IO使用方式：
由於KVM只是一個模塊，因此它根本就沒有提供有關IO調用的方法，所以KVM藉助了QEMU，經過它來使用IO設備。
當KVM虛擬機的用戶空間要進行IO操做時，首先會將請求發送給本身的內核，而後Guest內核再向宿主機的用戶空間的QEMU程序發送請求，讓其爲本身進行進一步的操做，最後宿主機用戶空間的QEMU再對真正的內核進行請求，進而執行IO操做；
KVM的兩類組件：
/dev/kvm：上面已經提到了
qemu：工做於用戶空間主要用於實現模擬PC機的IO設備；
KVM的特性：
內存管理：
支持將分配給VM的內存交換至SWAP；
支持使用Huge Page（大內存頁）機制；
支持使用Intel EPT或AMD RVI技術完成內存地址映射；
支持KSM（Kernel Same-Page Merging）；
將多個MV加載的相同的內存頁(好比相同的庫文件)合併成一個，從而減小內存的佔用；相似於共享內存功能；當某虛擬機要修改本身的內存頁時，會經過寫時複製爲其建立一個副本，供其修改；
硬件管理：
取決於該Linux內核；
存儲：
支持本地存儲
支持網絡附加存儲
支持存儲區域網絡
支持分佈式存儲：GlustFS
遷移：
跨物理主機遷移，可分爲熱遷移和冷遷移；
冷遷移：線下遷移，關機遷移，服務中斷；
熱遷移：線上遷移，服務不中斷，在虛擬機運行過程當中，將其內存中的數據複製（複製時虛擬機會暫停）一份到另外一臺物理主機上，且掛載其位於共享存儲中的磁盤映像文件，從而實現實時遷移，而後原先的虛擬機就能夠關掉了；
設備驅動：
支持IO設備的徹底虛擬化：模擬硬件
支持IO設備的半虛擬化：在Guest OS中安裝驅動，相似於front-end（Guest OS提供）|backed-end（Kernel提供）機制；
經常使用組件爲virtio，其支持塊設備（virtio-blk）的半虛擬化、網絡設備（virtio-net）的半虛擬化、PCI設備（virtio-pci）的半虛擬化、控制檯設備（virtio-console）的半虛擬化、內存空間動態擴展機制（virtio-ballon）的半虛擬化；
KVM的侷限性：
過載使用CPU時會致使性能降低，因此通常不建議虛擬CPU的數量（物理機上的全部VCPU數量）大於物理CPU的數量（此處的數量指的是核心數）；
時鐘不精確，這幾乎時全部虛擬機的弊病，其依賴於時間同步機制（好比NTP）；
MAC地址可能衝突（虛擬機數量特別多的時候才能遇到的問題）；
KVM的工具棧：
QEMU組件：
主要提供了一下功能：
處理器模擬器，用於完成異構；
仿真IO設備；
管理模擬的設備至真實設備；
調試器
與模擬器交互的用戶接口；
工具：
qemu-io
qemu-img
qemu-kvm：專門用於管理KVM的工具；
libvirt工具棧：支持遠程管理，須要在被管理主機上運行libvirtd服務；
virsh、virt-install：字符命令行管理工具
virt-manager、virt-viewer：圖形化的管理工具
建立第一個KVM虛擬機：
開啓VMware的虛擬化引擎，讓VMware中的虛擬機支持HVM：
~]# grep -E "(vmx|svm)" /proc/cpuinfo 查看主機是否支持虛擬化
裝載KVM模塊：
~]# modprobe kvm
~]# modprobe kvm-intel 這兩個模塊通常都是自動裝載完畢的，只要加載了這兩個模塊，此時的Kernel儼然就成爲一個Hypervisor了；能夠查看一下在/dev目錄下是否有kvm文件；
安裝qemu-kvm工具：
~]# yum install qemu-kvm 默認安裝之後qemu-kvm命令是不在PATH路徑中的；
~]# ln -sv /usr/libexec/qemu-kvm /usr/bin/ 爲qemu-kvm建立一個連接
格式：qemu-kvm [options] [disk_image]
Standard options:
-name：設置虛擬機的名稱；
-machine：指定要模擬的主機的類型；
-m：指定虛擬機的RAM大小；
-cpu：指定CPU類型；
能夠經過 ~]# qemu-kvm -cpu ? 查看支持的CPU類型；
-smp：設定虛擬的SMP架構中的CPU個數；
-numa：指定模擬多節點的numa設備；
這種模型會給每一個CPU分配器一段其專用的內存，而且它們還具備一塊共有內存；這樣能夠防止多CPU之間的內存佔用問題，而且能夠經過將某個進程綁定到某一CPU上，提升緩存命中率；
-boot options：用於定義設備的引導次序；
options：
order=：指定引導設備的介質類型，可用取值爲：floppy (a), hard disk (c), CD-ROM (d), network (n)；默認爲c；
once=：指定某引導設備只是用一次，通常是安裝系統時只須要指定一次的介質；
例子：-boot order=dc,once=d 表示使用光驅和硬盤引導系統，第一次優先使用光驅引導；
Block device options:
-hda/-hdb file：use 'file' as IDE hard disk 0/1 image
-hdc/-hdd file：use 'file' as IDE hard disk 2/3 image
-cdrom file：use 'file' as IDE cdrom image
Note：-cdrom與-hdc不可同時使用；
-drive options：use 'file' as a drive image，用於取代上面的-hd#；
options：選項之間使用逗號隔開；
file=：指定磁盤映像文件的路徑；
if=：指定磁盤設備所鏈接的接口類型，即控制器類型；好比IDE、SCSI、SD、MTD、virtio等；
index=：設定同一種控制器類型中不一樣設備的索引號，即標識號；好比sda一、sda2；
media=：定義介質類型爲硬盤(disk)仍是光盤(cdrom)；
snapshot=：指定當前硬盤設備是夠支持快照功能；
cache=：指定如何使用物理機硬盤緩存來訪問數據；可用取值：writethrough(通寫)|writeback(回寫)|none(不啓用)|directsync|unsafe；
format=：指定映像文件的格式，具體可參見qemu-img命令；
Supported formats: vvfat vpc vmdk vhdx vdi ssh sheepdog rbd raw host_cdrom host_floppy host_device file qed qcow2 qcow parallels nbd iscsi gluster dmg tftp ftps ftp https http cloop bochs blkverify blkdebug
Network options:
用於定義網絡設備接口類型以及其相關的各類屬性等信息；
-net nic[,options]：爲虛擬機配置網卡信息；
options：
vlan=：指定網卡屬於哪一個vlan中；
macaddr=：指定網卡的MAC地址；
model=：指定網卡類型；能夠經過~]# qemu-kvm -net nic,model=?來查看支持的類型；
name=：指定網卡名稱，通常用於monitor中；
addr=：指定網卡的IP地址，通常經過DHCP分配：
-net tap[options]：在宿主機內核上配置與虛擬機相對應的網卡(二層設備)信息；
options：
vlan=：指定網卡屬於哪一個vlan中；
ifname=：指定網卡名稱；
script=：使用指定的腳原本配置當前的網絡接口，默認爲：/etc/qemu-ifup，可是這個腳本默認是沒有的，須要本身寫，若是是測試的話能夠指定script=no；
downscript=：使用指定的腳本撤銷當前的網絡接口，默認爲：/etc/qemu-ifdown；
-net user[,options]：用於配置用戶空間的網絡功能的；
例子：~]# qemu-kvm -m 128 -cpu host -smp 2 -name "test" -drive file=/root/cirros-no_cloud-0.3.0-x86_64-disk.img,if=virtio,media=disk,format=qcow2,cache=writeback -nographic -net nic, macaddr=52:54:00:11:22:33 -net tap,ifname=vif0.0
Display options:
-sdl：跨平臺且開源的多媒體程序庫文件；
-spice：啓用spice遠程桌面協議；
-vnc display options：啓用vnc功能，指定qemu監聽在VNC的某一接口上；
display格式：
1.host:Num
這裏的Num是以5900爲基礎，一次遞增的；
例子：192.168.80.134:0，192.168.80.137:1，其中冒號後面的0|1表示桌面號；
2.unix：/path/to/socket_file 僅用於本機
3.none
options：
password：鏈接是須要驗證的密碼，在monitor接口上使用change設定密碼；
reverse：反向鏈接至某處於監聽狀態的vncview上；
-vga [std|cirrus|vmware|qxl|xenfb|none]：指定要仿真的VGA接口類型；
Debug/Expert options:
-monitor dev：表示在標準輸入輸出上顯示monitor界面；
例子：~]# qemu-kvm -m 128 -smp 2 -name "test" -hda cirros-no_cloud-0.3.0-x86_64-disk.img -vnc 192.168.80.134:0 -monitor stdio
-nographic：直接在控制檯上啓動命令接口；
使用Ctrl + a --> c能夠在console和monitor之間切換；
下載共有映像文件：
這個映像文件就是一個裝好的操做系統，直接加載使用便可；我使用的是cirros-no_cloud-0.3.0-x86_64-disk.img；
安裝VNC組件：須要安裝桌面環境（yum groups install "GNOME Desktop"-->reboot）
~]# yum install tigervnc.x86_64
啓動虛擬機：
~]# qemu-kvm -m 128 -smp 2 -name "test" -hda cirros-no_cloud-0.3.0-x86_64-disk.img
~]# vncviewer :5900 使用VNC連接虛擬機，此處的5900接口是虛擬機test所監聽的接口，若是有第二個虛擬機，則端口號會一次遞增爲5901；
Note：使用Ctrl + Alt + num能夠切換到其餘窗口
Note：上圖中-drive的順序尤其重要，若是有-boot選項的話，關於iso的drive要放在其後；
KVM-Virtio及管理工具
基礎框架：
Note：使用Virtio之後虛擬機中的驅動會顯示爲相應的Virtio設備（好比virtio_net、virtio_pci等）；
virsh、virt-manager、virt-install、libvirtd、libvirt
其中libvirt是一個庫文件，能夠爲虛擬化管理提供各類接口；libvirtd是一個運行在各個支持虛擬化主機上的服務，支持遠程管理虛擬機，相似客戶端代理，能夠執行管理端發來的命令；virsh是基於libvirt的虛擬機命令行管理工具，virt-manager是基於libvirt的虛擬機圖形管理工具，virt-install是用於建立虛擬機的工具；通常virt-install會與virsh配合使用；
安裝及啓動服務：
~]# yum install libvirt-client virt-manager libvirt-daemon virt-install qemu-kvm
~]# systemctl start libvirtd.service
~]# virt-manager
圖形化界面，相似Vmware！
默認建立的虛擬機鏡像文件存儲位置：/var/lib/libvirt/images/
相關命令：
virsh：選項特別多；
~]# virsh help
~]# virsh help interface
~]# virsh help iface-bridge
根據XML文件建立：
create：建立並啓動虛擬機；
define：建立但不啓動虛擬機；
關閉domain：
destory：強制關閉虛擬機
shutdown：將虛擬機關機
reboot：重啓虛擬機
刪除虛擬機：
undefine：刪除虛擬機
鏈接至console：
console：鏈接虛擬機控制檯；
附加或拆除磁盤：
attach-disk：爲虛擬機附加一個磁盤；
detach-disk：拆除虛擬機上的磁盤；
附加或查出網卡接口：
attach-interface：爲虛擬機添加一個網卡接口；
detach-interface：拆除虛擬機上的網卡接口；
保存及恢復虛擬機狀態至磁盤文件：
save：保存虛擬機狀態至磁盤文件；
restore：恢復虛擬機狀態至磁盤文件；
virt-install：
格式：virt-install [options]
options：
General Options:
-n NAME：指定虛擬機名稱，全局惟一；
-r MEMORY：指定虛擬機的內存大小，默認單位爲MB；
--vcpus [maxcpus=n][,cpuset=][,sockets=n][,cores=n][,threads=n]：指定虛擬機中vcpu的數量；
經過~]# virt-install --vcpus help獲取更多參數信息
--cpu CPU Module：指定CPU的模式及特性
Installation Method Options:
-c CDROM，--cdrom=CDROM：使用光盤安裝；
-l LOCATION，--location=LOCATION：指定安裝源的URL，支持FTP、HTTP等；
--pxe：基於PXE安裝；
--livecd：把光盤當作LiveCD；
--os-type=DISTRO_TYPE：指定安裝的系統類型；好比linux、Windows等；
--os-variant=DISTRO_VARIANT：指定要安裝的操做系統的distribution；好比centos六、redhat7等；
-x EXTRA，--extra-args=EXTRA：根據--location指定的方式安裝Guest OS時，用於傳遞給內核額外選項；例如指定kickstart文件的位置，--extra-args "ks=http://192.168.80.128/Centos6_install.cfg"
--boot =BOOTOPTS：指定安裝過程完成後的配置選項，好比指定引導設備次序、使用指定的而非安裝的kernel/initrd來引導系統啓動；
例子：--boot cdrom,hd,network
--boot kernel=KERNEL,initrd=INITRD,kernel_args="console=/dev/ttyS0"
Device Options:
--disk=DISKOPTS：指定存儲設備及其屬性；
格式爲：--disk /some/storage/path,opt1=val1,opt2=val2;
經常使用選項：
device：設備類型，如cdrom、disk等，默認爲disk；
bus：磁盤總線類型，其值能夠爲ide、scsi、bus、virtio等；
perms：訪問權限，如rw、ro或sh(共享的可讀寫)，默認爲rw；
size：新建磁盤映像的大小，單位爲GB；
cache：緩存模型，其值有none、writeback、writethrough；
format：磁盤映像格式，如raw、qcow二、vmdk等；
sparse：指定磁盤映像使用稀疏格式，即不當即分配指定大小的空間；
--nodisks：不使用本地磁盤，在LiveCD模式中經常使用；
-w NETWORK，--network=NETWORK：將虛擬機連入宿主機的網絡中；
格式：--network=NETWORK,opt1=val1,opt2=val2
options：
bridge=BRIDGE：鏈接至名爲"BRIDGE"的橋設備；
network=NAME：鏈接至名爲"NAME"的網絡；
model：指定Guest OS中看到的網絡設備型號，如e1000、virtio等；
mac：指定固定的MAC地址；不指定則使用隨機地址，可是對KVM來講前三段固定爲52:54:00；
--nonetworks：虛擬機不使用網絡模型；
--graphics TYPE,opt1=val1,opt2=val2：指定圖形顯示相關的配置，此選項不會配置任何顯示硬件，而是指虛擬機啓動後對其進行訪問的接口；
TYPE：指定顯示類型，好比VNC、sdl、spice或nooe等，默認爲VNC；
port：當TYPE爲VNC或spice時，爲其指定的監聽端口；
listen：當TYPE爲VNC或spice時，爲其指定的監聽地址；默認爲127.0.0.1，能夠通過/etc/libvirt/qemu.conf進行修改；
--serial=CHAROPTS：附加一個串行設備到當前虛擬機；
--serial pty：建立僞終端；
--serial dev,path=HOSTPATH：附加主機設備至此虛擬機；
Virtualization Platform Options:
-v，--hvm：當虛擬機同時支持使用半虛擬化和徹底虛擬化時，指定使用徹底虛擬化；
-p，--paravirt：指定使用半虛擬化；
--virt-type：指定使用的Hypervisor類型，好比kvm、xen、qemu等；
Miscellaneous Options:
--print-xml：不建立虛擬機，僅打印XML配置文件的內容；
--force：禁止進入交互模式，須要回答yes或no的默認回答爲yes
--dry-run：dry-run模式；
例子：~]# virt-install --name centos6.1 --virt-type kvm --ram 512 --graphics vnc --cdrom /root/CentOS-6.10-x86_64-bin-DVD1.iso --disk path=/images/kvm/centos6.img,size=20
關於Virtio的不錯的文章：http://www.javashuo.com/article/p-rybncnll-eb.html
根據馬哥視頻作的學習筆記，若有錯誤歡迎指正；侵刪