深入浅出 kvm qemu libvirt
在所謂的kvm技術中，應用到的其實有2個東西：qemu+kvm
kvm負責cpu虛擬化+內存虛擬化，實現了cpu和內存的虛擬化，但kvm不能模擬其他設備；
qemu是模擬IO設備（網卡，磁盤），kvm加上qemu之后就能實現真正意義上服務器虛擬化。
因為用到了上面兩個東西，所以一般都稱之為qemu-kvm。
libvirt則是調用kvm虛擬化技術的接口用于管理的，用libvirt管理方便，直接用qemu-kvm的接口太繁瑣。
Qemu
Qemu是一個模擬器，它向Guest OS模擬CPU和其他硬件，Guest OS認為自己和硬件直接打交道，其實是同Qemu模擬出來的硬件打交道，Qemu將這些指令轉譯給真正的硬件。
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由于所有的指令都要從Qemu里面過一手，因而性能較差。
KVM
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KVM是linux內核的模塊，它需要CPU的支持，采用硬件輔助虛擬化技術Intel-VT，AMD-V，內存的相關如Intel的EPT和AMD的RVI技術，Guest OS的CPU指令不用再經過Qemu轉譯，直接運行，大大提高了速度，KVM通過/dev/kvm暴露接口，用戶態程序可以通過ioctl函數來訪問這個接口。見如下偽代碼：
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| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | open("/dev/kvm") ioctl(KVM_CREATE_VM) ioctl(KVM_CREATE_VCPU) for?(;;)?{ ????ioctl(KVM_RUN) ????????switch?(exit_reason)?{ ????????case?KVM_EXIT_IO:? ????????case?KVM_EXIT_HLT: ????} } |
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?KVM內核模塊本身只能提供CPU和內存的虛擬化，所以它必須結合QEMU才能構成一個完成的虛擬化技術，這就是下面要說的qemu-kvm。
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qemu-kvm
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Qemu將KVM整合進來，通過ioctl調用/dev/kvm接口，將有關CPU指令的部分交由內核模塊來做。kvm負責cpu虛擬化+內存虛擬化，實現了cpu和內存的虛擬化，但kvm不能模擬其他設備。qemu模擬IO設備（網卡，磁盤等），kvm加上qemu之后就能實現真正意義上服務器虛擬化。因為用到了上面兩個東西，所以稱之為qemu-kvm。
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Qemu模擬其他的硬件，如Network, Disk，同樣會影響這些設備的性能，于是又產生了pass through半虛擬化設備virtio_blk, virtio_net，提高設備性能。
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libvirt
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libvirt是目前使用最為廣泛的對KVM虛擬機進行管理的工具和API。Libvirtd是一個daemon進程，可以被本地的virsh調用，也可以被遠程的virsh調用，Libvirtd調用qemu-kvm操作虛擬機。
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簡單的講，openstack nova最核心的功能就是對一大堆的虛擬機進行管理，虛擬機可以是各種各樣（kvm, qemu, xen, vmware...），而且管理的方法也可以是各種各樣（libvirt, xenapi, vmwareapi...），因為我的電腦不支持CPU的VT，而且以前在visualbox中裝OpenStack，也只能使用qemu，所以這次測試的主要是qemu的使用，另外nova中默認使用的管理虛擬機的API是libvirt，所以這里的測試使用libvirt。
首先來簡單說一下我對libvirt和qemu這兩個的理解：
1. libvirt
libvirt是一套用C語言寫的API，旨在為各種虛擬機提供一套通用的編程接口，而且支持與Java，Python等語言的綁定。基于libvirt的虛擬機管理工具也有很多：virt-manager（GUI工具），virsh（命令行工具）。其架構示意圖如下：
（左圖是沒有使用libvirt的情況）
這里涉及到幾個概念：
（1）Domain：虛擬機的一個運行實例，簡單的理解，就是一個虛擬機虛擬出來的操作系統。它的叫法可是多種多樣：instance，guest OS，virsual machine，其實都指的同一個概念。
（2）Hypervisor：指的就是虛擬機本身，比如qemu, kvm, xen...
libvirt?由幾個不同的部分組成，其中包括應用程序編程接口 (API) 庫、一個守護進程 (libvirtd)，以及一個默認命令行實用工具 (virsh)，libvirtd守護進程負責對虛擬機的管理工作，在用各種工具對虛擬機進行管理的時候，這個守護進程一定要跑起來，而且這個進程可以分為兩種，一種是root權限的libvirtd，一種是普通用戶權限的libvirtd，前者權限大，可以虛擬計算機的各種設備。
開啟root權限的libvirtd守護進程要以root身份去運行：sudo libvirtd? --daemon
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2. qemu
qemu是一個仿真器，即可用于來賓操作系統的虛擬化，也可以作為完整的機器仿真器使用，運行使用主機 CPU 或其他 CPU 架構的操作系統。
qemu 支持兩種操作模式：用戶模式仿真和系統模式仿真。用戶模式仿真?允許一個 CPU 構建的進程在另一個 CPU 上執行（執行主機 CPU 指令的動態翻譯并相應地轉換?Linux?系統調用）。系統模式仿真?允許對整個系統進行仿真，包括處理器和配套的外圍設備，這時就應該使用root權限的libvirtd。
qemu相關的命令：
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[python]?view plaincopy創建一個名為disk.img的128M大小的qcow格式的磁盤映像文件，這個文件充當來賓操作系統的硬盤。
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[plain]?view plaincopy-hda指定磁盤映像文件，-cdrom指定光盤鏡像文件，-boot指定從哪里引導系統，d是從CD-ROM引導，c表示從硬盤引導
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[plain]?view plaincopy開始啟動來賓操作系統
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接下來，使用visual manager工具來模仿一下openstack中Flat模式的網絡，因為我在安裝openstack的時候，最后一步總是無法ping或ssh上實例，所以這里通過對實例的直接操作來進行演示，其網絡拓撲圖如下：
（網絡是我的一大浩劫，一遇到和網絡相關的東西，立馬就糾結了，網橋，路由，網關，網段，交換機，nat，dhcp等等，這些東西不實踐一下，完全弄不明白他們是干什么的，還好，通過這一段時間的學習，基本上知道了怎么回事，開學之后，一定要補一下網絡知識。）
從開始安裝，到今晚之前，在這個拓撲圖里，一直有一個不懂的東西，就是那個br100！原來它就是傳說中的網橋，網卡可以橋接到這個網橋上，來連接兩個局域網。網橋工作在物理鏈路層，相當于一個“低層”的路由器，通過mac幀來識別主機，所以橋接到這個網橋上的網卡是不需要配ip的，這解開了我“多年”的疑惑：為什么那個eth1不需要配ip啊？那兩個局域網是怎么連到一塊的？原來如此！
還有一個困惑就是多網卡的問題，一直不明白，為什么一臺電腦要多個網卡，一個網卡不夠用嗎？原來真的不夠用！一個網卡只能負責接入到一個網絡，如果一個電腦要同時接入多個網絡的話，那么就得用多個網卡了，也就是說一臺電腦可以同時處于不同的局域網中。那這樣的話，以前在我腦海中，一臺電腦在網絡中的身份是唯一的，這樣的概念就不成立了啊，一臺電腦也可以有多個身份，是由網卡決定的。
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好了，吐槽完畢，下面是我模擬的簡單的拓撲圖：
我的目的就是讓host能ping通任意一個虛擬機，虛擬機之間能夠相互ping通，并且host能ssh上任意一個虛擬機。
1.? 首先要做的就是建立br100網橋，在安裝nova時，這個網橋是自動創建的，這里來手動創建，創建網橋使用到的工具是bridge-utils，即使用brctl相關的命令：
[plain]?view plaincopyeth0的ip可配可不配。這樣創建的網橋不是永久的，系統重啟的話，就會銷毀了。
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2.? 建立虛擬機：
用visual manager建立3個虛擬機，我用的系統鏡像是cflinux-1.0.iso，一個只有幾兆的linux發行版，磁盤映像是用virtual manager創建的raw格式的image。
需要注意的是在第5步選擇網絡的時候，要選“specify shared device name”，然后在下面的輸入框中輸入剛剛創建好的網橋的名字：br100，如下圖：
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3.? 改虛擬機的ip
不知道為什么visual manager創建的虛擬機初識狀態的ip都是一樣的，都是10.0.0.2，使用ifconfig命令把3個虛擬機的ip改為：
10.0.0.2?????? 10.0.0.3??????? 10.0.0.4
讓他們在同一個網段。
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這樣，主機可以ping通實例，實例之間也可以相互ping通了，通過ssh root@10.0.0.2也能連上虛擬機了！
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問題：
每次虛擬機啟動之后，用ifconfig在主機上查詢網絡信息，會看到vnet0, vnet1等這些信息，還有virbr0, virbr1等，后者我知道表示的是一個網段，但是前者是做什么用的呢？是虛擬機的虛擬出來的網卡嗎？
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的深入浅出 kvm qemu libvirt的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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