虚拟化 -- kvm简介
一、虚拟化kvm发展史
2006 年 10 月由以色列的 Qumranet 组织开发的一种新的“虚拟机”方案，并将其贡献给开源世界
2007 年 2 月于 Linux Kernel-2.6.20 中第一次包含了 KVM
2008 年 9 月，红帽收购了 Qumranet ，由此入手了 KVM 的虚拟化技术。在之前红帽决是将Xen 加入到自己的默认特性当中——那是 2006 年，因为当时Xen技术脱离了内核的维护方式，也许是因为采用 Xen 的 RHEL 在企业级虚拟化方面没有赢得太多的市场，也许是因为思杰跟微软走的太近了，种种原因，导致其萌生了放弃 Xen。而且在正式采用 KVM 一年后，就宣布在新的产品线中彻底放弃 Xen ，集中资源和精力进行 KVM 的工作。
2009 年 9 月，红帽发布其企业级 Linux 的 5.4 版本（ RHEL5.4 ），在原先的 Xen 虚拟化机制之上，将 KVM 添加了进来
2010 年 11 月，红帽发布其企业级 Linux 的 6.0 版本（ RHEL6.0 ），这个版本将默认安装的 Xen 虚拟化机制彻底去除，仅提供 KVM 虚拟化机制
2011 年初，红帽的老搭档 IBM 找上红帽，表示 KVM 这个东西值得加大力度去做。于是到了 5 月， IBM 和红帽，联合惠普和英特尔一起，成立了开放虚拟化联盟（ Open Virtualization Alliance ），一起声明要提升 KVM 的形象，加速 KVM 投入市场的速度，由此避免 VMware 一家独大的情况出现。联盟成立之时，红帽的发言人表示， 大家都希望除 “ VMware 之外还有一种开源选择。未来的云基础设施一定会基于开源。
自 Linux 2.6.20 之后逐步取代 Xen 被集成在Linux 的各个主要发行版本中，使用 Linux 自身的调度器进行管理。
二、KVM -- 基于内核的虚拟机（Kernel-based Virtual Machine）
KVM是一个开源软件，基于内核的虚拟化技术，实际是嵌入系统的一个虚拟化模块，通过优化内核来使用虚拟技术，该内核模块使得 Linux 变成了一个Hypervisor，虚拟机使用 Linux 自身的调度器进行管理。
KVM 是基于虚拟化扩展（Intel VT 或者 AMD-V）的 X86 硬件的开源的 Linux 原生的全虚拟化解决方案。KVM 中，虚拟机被实现为常规的 Linux 进程，由标准 Linux 调度程序进行调度；虚机的每个虚拟 CPU 被实现为一个常规的 Linux 进程。这使得 KMV 能够使用 Linux 内核的已有功能。但是，KVM 本身不执行任何硬件模拟，需要客户空间程序通过 /dev/kvm 接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，向它提供模拟的 I/O，并将它的视频显示映射回宿主的显示屏。目前这个应用程序是 QEMU。
三、Linux 上的用户空间、内核空间、虚机：
Guest：客户机系统，包括CPU（vCPU）、内存、驱动（Console、网卡、I/O 设备驱动等），被 KVM 置于一种受限制的 CPU 模式下运行。
KVM：运行在内核空间，提供CPU 和内存的虚级化，以及客户机的 I/O 拦截。Guest 的 I/O 被 KVM 拦截后，交给 QEMU 处理。
QEMU：修改过的为 KVM 虚机使用的 QEMU 代码，运行在用户空间，提供硬件 I/O 虚拟化，通过IOCTL /dev/kvm 设备和 KVM 交互。
kvm.ko：KVM的内核模块，只用于管理虚拟 CPU 和内存。IO 的虚拟化，就交给 Linux 内核和qemu来实现。
Libvirt： KVM 的管理工具(Libvirt 除了能管理 KVM 这种 Hypervisor，还能管理 Xen，VirtualBox 等；OpenStack 底层也使用 Libvirt)，Libvirt包含 3 个东西：后台daemon程序libvirtd、API 库和命令行工具virsh。
(1)libvirtd是服务程序，接收和处理 API 请求；
(2)API 库使得其他人可以开发基于 Libvirt 的高级工具，比如 virt-manager，这是个图形化的 KVM 管理工具。
(3)virsh 是我们经常要用的 KVM 命令行工具。作为 KVM 和 OpenStack 的实施人员，virsh 和 virt-manager 是一定要会用的。
四、虚拟化VT开启确认
KVM 本身也有一些弱点，那就是相比裸金属虚拟化架构的 Xen、VMware ESX 和 HyperV ， KVM 是运行在 Linux 内核之上的寄居式虚拟化架构，会消耗比较多的计算资源；不过针对这一点， Intel 、 AMD 已经在处理器设计上有专门的VT-x 和 AMD-V 扩展，这种特性在每次硬件更新的时候也会更新，往往每次更新后都对虚拟化性能和速度上有明显的提升，所以长远来看，也不是什么大问题。
KVM 的虚拟化需要硬件支持（需要处理器支持虚拟化：如 Intel 厂商的 Intel-VT （ vmx ）技术&&AMD 厂商的 AMD-V （ svm ）技术。是基于硬件的完全虚拟化。而 Xen 早期则是基于软件模拟的半虚拟化（ Para-Virtualization ），新版本则是基于硬件支持的完全虚拟化。但 Xen 本身有自己的进程调度器，存储管理模块等，所以代码较为庞大。
1、如何查看当前的 CPU 是否支持 VT 技术？
（1） windows 可以使用 cpu-z 软件来进行测试
（2） Linux 可以查看CPU的相关信息来确定
2、CPU 虚拟化有哪些好处？
CPU 的虚拟化技术可以将单 CPU 模拟多 CPU 并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
3、虚拟化技术与多任务超线程的技术有何区别？
虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的 CPU 或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单 CPU 模拟双 CPU 来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的 CPU 是不能分离的，只能协同工作
五、KVM虚拟化安装
1、安装kvm前准备工作
(1)确定处理器有 VT
grep vmx /proc/cpuinfo (INTEL 芯片 )
grep svm /proc/cpuinfo (AMD 芯片 )
cat /proc/cpuinfo | grep -e vmx -e nx -e svm
假如不知道芯片的生产厂商则输入：egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
[root@localhost ~]# egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca
cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss syscall nx pdpe1gb rdtscp lm
constant_tsc arch_perfmon nopl xtopology tsc_reliable nonstop_tsc eagerfpu
pni pclmulqdq vmx ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc
_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm ssbd ibrs
ibpb stibp tpr_shadow vnmi ept vpid fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2
invpcid xsaveopt arat spec_ctrl intel_stibp flush_l1d arch_capabilities
如上图所示：如果 flags:里有 vmx 或者 svm 就说明支持 VT ；如果没有任何的输出，说明你的 cpu 不支持，将无法成功安装 KVM 虚拟机。
(2)当你硬件本身支持虚拟化，但查询相应参数无果时，请检查 BIOS 设定，确认你的 BIOS 中开启了硬件支持虚拟化的功能，将如下选项设为Enabled
Intel(R) Virtualization Tech [Enabled]
2、安装 KVM 的相关要求
（1）64bitCPU( 支持虚拟化 VT-x or AMD-V)
（2）2G 以上空闲内存，确认内存大小
grep -e MemTotal /proc/meminfo
free -m
（3）6GB 空闲存储空间
3、安装 KVM 并检测
（1）YUM 安装 KVM
[root@localhost ~]# yum install kvm virt-manager libvirt libvirt-python python-virtinst libvirt-client qemu-kvm qemu-img
（2）YUM 安装 KVM( 简单版 )
[root@localhost ~]# yum install kvm virt-manager libvirt*
（3）如果无法连入互联网 , 可自行建立源来完成安装并避免各种关联。建立一个本地的 YUM 源：
[root@localhost ~]#vim /etc/yum.repos.d/kvms.repo
[kvms]
name=Red Hat
baseurl=file:///mnt/cdrom/
enabled=1
gpgcheck=0
（4）kvm虚拟化所需组件介绍
kvm: 核心套件
virt-manager: 图形化 KVM 管理软件
libvirt: 提供虚拟机与宿主相互通信的机制
libvirt-python: 允许使用 libvirt API
python-virtinst: CLI 下创建 KVM 的工具
libvirt-client: 提供 client 访问 kvm 服务器的机制 ,并包含 virsh 命令进行管理和控制 VMs
qemu-kvm: 提供用户级 KVM 环境
qemu-img: VMS磁盘管理
3.启动 KVM
（1）modprobe kvm 加载 kvm 模块
（2）lsmod | grep kvm 查看加载成功
（3）systemctl start libvirtd
（4）systemctl status libvirtd
4. 启动并检测 KVM
virsh list --all
如出现
Id Name State
-------------------------------------------------------
则安装成功
5. 在 GUI 模式下安装虚拟机，启动虚拟系统管理器
五、KVM网络模式设置
1. NAT ( 默认上网 ) :虚拟机利用 host 机器的 ip 进行上网 . 对外显示一个 ip,
virbr0 是 KVM 默认创建的一个 Bridge，其作用是为连接其上的虚机网卡提供 NAT 访问外网的功能，默认ip为192.168.122.1
2. 自带的Bridge : 将虚拟机桥接到 host 机器的网卡上 ,vm和 host 机器都通过 bridge 上网 . 对外有同网段的不通 ip，此种方式host却不能和vm联通
3. Linux Bridge : 基本原理就是创建一个桥接接口 br0 ，在物理网卡和虚拟网络接口之间传递数据。此种方式host却可以和vm联通
Linux Bridge 是 Linux 上用来做 TCP/IP 二层协议交换的设备，其功能大家可以简单的理解为是一个二层交换机或者 Hub。多个网络设备可以连接到同一个 Linux Bridge，当某个设备收到数据包时，Linux Bridge 会将数据转发给其他设备
（1）添加 br0 网卡的配置文件
cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp ifcfg-eth0 ifcfg-br0
（2）修改网卡配置文件
Vim ifcfg-eth0
TYPE=Ethernet
NAME=eth0
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
BRIDGE=br0
Vim ifcfg-br0
TYPE=Bridge
NAME=br0
DEVICE=br0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
IPADDR=192.168.254.20
PREFIX=24（NETMASK=255.255.255.0）
GATEWAY=192.168.254.1
DNS=192.168.254.251
（3）重启host：reboot
（4）检查
# ethtool br0
# brctl show
# ifconfig br0
