企業(yè)KVM 虛擬機(jī)部署與管理

■ 顧武雄

編者按：想要在Linux 操作系統(tǒng)中通過KVM 虛擬化平臺的使用，來部署多部虛擬機(jī)以充分使用硬件資源，來提供更多的應(yīng)用服務(wù)與測試環(huán)境，相信Ubuntu 的64 位版本Linux 會是最佳的選擇。本文將指引讀者們，如何通過最簡易與最快速的方法，來部署與管理KVM 虛擬化平臺，打造絕佳的虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境。

下面詳細(xì)介紹下具體內(nèi)容。

認(rèn)識云服務(wù)基礎(chǔ)

現(xiàn)今各行各業(yè)在強(qiáng)烈的市場競爭之下，公司與對手之間要較量的就是創(chuàng)新、速度、穩(wěn)定以及營銷等等，而在這一些成功要件之中，背后的關(guān)鍵助力就是云服務(wù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的經(jīng)營營銷策略，已經(jīng)無法讓大多數(shù)的企業(yè)在夾縫中求生存了。整個(gè)云服務(wù)若有良好設(shè)計(jì)，對內(nèi)將可提升移動協(xié)同商務(wù)的效率(B2E)，對外則可提供完善的顧客服務(wù)(B2C)以及與合作伙伴間的資源集成(B2B)。即便您的公司只是一個(gè)不知名的中小企業(yè)，若是不懂得好好善用云商機(jī)，未來勢必被競爭的市場所淘汰。

然而云服務(wù)的部署就好比蓋房子一樣，地基若是不穩(wěn)固再偉大的應(yīng)用設(shè)計(jì)也是惘然。只是一個(gè)高效能且穩(wěn)固的云基礎(chǔ)建設(shè)，是否一定得昂貴到讓中小企業(yè)無法接受呢？其實(shí)并非如此，因?yàn)槠髽I(yè)IT只要掌握兩項(xiàng)要訣，就可以為企業(yè)節(jié)省掉可觀的部署成本。第一是完全虛擬化，第二則是善用開放原始碼。

完全虛擬化的服務(wù)器部署，每一年可為企業(yè)節(jié)省掉的硬件采購以及維護(hù)費(fèi)用是相當(dāng)可觀的，這還不包括相關(guān)電費(fèi)的成本支出。而對于虛擬化平臺的選擇而言，若采用以開放原始碼為主的系統(tǒng)，也將可以大幅節(jié)省龐大的軟件授權(quán)費(fèi)用。至于技術(shù)支持以及資源的問題，只要我們選擇的開源虛擬化平臺是在業(yè)界所被廣泛使用的，那么相關(guān)技術(shù)人才的尋找便不是問題。同樣的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源(例如：社群討論區(qū)、在線技術(shù)文件)也肯是相當(dāng)豐富的。

在此建議您不妨試試Linux 中的KVM(Ker nel-based Virtual Machine)虛擬化平臺。在核心架構(gòu)設(shè)計(jì)上，它完全支持CPU 的虛擬化技術(shù)(Intel VT 或AMD-V)，因此它是直接通過與中央處理器的溝通方式，來進(jìn)行各種虛擬化核心模塊與命令的執(zhí)行，讓同時(shí)多個(gè)虛擬機(jī)的運(yùn)行之間互不干擾，進(jìn)一步則是搭配同樣是開放原始碼的QEMU程序包，來負(fù)責(zé)處理虛擬化周邊與物理接口設(shè)備之間的溝通，借此提供一套完整且高效能虛擬化運(yùn)作平臺。

部署KVM 的任務(wù)準(zhǔn)備

在接下來的實(shí)戰(zhàn)講解中，筆者將以Ubuntu的64位版本，來作為執(zhí)行KVM 虛擬化平臺的操作系統(tǒng)。在正式安裝KVM所需要的相關(guān)程序包之前，我們最好能夠先檢測一下，目前的CPU 是否已支持虛擬化技術(shù)。首先請開啟命令窗口并執(zhí)行egrep '(vmx|svm)'--color=always /proc/cpuinfo 命令參數(shù)，并查看是否內(nèi)容中有vmx 的關(guān)鍵詞，如果有即表示它使用的是Intel處理器并且是支持的。若是找到的是svm 關(guān)鍵詞，則表示此處理器是AMD 系列，也同樣是支持的，

接著建議您可以進(jìn)一步通過“Ubuntu 軟件中心”界面，來搜索并安裝一個(gè)名為cpuchecker 的程序包，當(dāng)然您也可以改選擇在命令提示界面中執(zhí)行sudo apt-get install cpu-checker。

完成cpu-checker 程序包的安裝之后，就可以開啟命令窗口來執(zhí)行kvm-ok 命令，便可以知道目前此計(jì)算器的BIOS中，是否已經(jīng)啟用了支持KVM 的虛擬化技術(shù)了。若是系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目前的計(jì)算器BIOS 尚未啟用此功能，則在結(jié)果信息之中，將會有KVM (vmx) is disabled by your BIOS信息出現(xiàn)。

接下來我們要開始動手安裝KVM 虛擬化平臺所需要的幾個(gè)程序包。首先是ubuntu-virt-server 這個(gè)共享的必備程序包，您可以在“Ubuntu 軟件中心”界面中進(jìn)行搜索與安裝，或是在命令提示列中執(zhí)行apt-get install ubuntu-virt。接著請如安裝KVM-IPXE 程序包，建議您可以同樣在“Ubuntu 軟件中心”界面中進(jìn)行搜索與安裝即可。最后則是必須搜索virtmanager 關(guān)鍵詞，來安裝一個(gè)KVM 專屬的虛擬機(jī)管理員工具。

請注意！在執(zhí)行虛擬機(jī)管理員程序包的安裝過程中，可能會出現(xiàn)需要安裝額外程序包的提示信息。請務(wù)必點(diǎn)擊“安裝”，才能夠讓此管理工具順利完成安裝與使用。

除了KVM 相關(guān)程序包的安裝之外，為了讓后續(xù)的各個(gè)虛擬機(jī)中的Guest OS，能夠經(jīng)由物理網(wǎng)絡(luò)來與Internet 進(jìn)行聯(lián)機(jī)，在此還必須加裝一套以太網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)橋工具，您可以直接在“Ubuntu 軟件中心”頁面中輸入bridge-utils 關(guān)鍵詞，或是選擇在命令提示界面中執(zhí)行apt-get install bridge-utils 命令，來完成此工具程序的安裝。

接著請?jiān)诿畲翱谥?，?zhí)行sudo adduser 'joviku'libvirt 與sudo adduser'joviku' kvm 兩個(gè)命令參數(shù)，來將選定的用戶JoviKu 入至KVM 虛擬化平臺的兩個(gè)默認(rèn)組之中，以便讓這個(gè)用戶帳戶后可以來管理虛擬機(jī)的添加、刪除以及修改等操作。在完成將用戶加入這兩個(gè)組之后，建議您可以通過執(zhí)行g(shù)rep joviku /etc/group 來查看目前這一位用戶，是否確實(shí)是這兩個(gè)組的成員。

最后我們最好檢查一下虛擬化系統(tǒng)的運(yùn)作是否正常。請執(zhí)行virsh -c qemu:///system list 命令，若沒有出現(xiàn)錯誤信息，即表示沒有問題！可以開始準(zhǔn)備來創(chuàng)建虛擬機(jī)了。

虛擬網(wǎng)絡(luò)配置

還記得我們在前面的步驟當(dāng)中有安裝以太網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)橋工具(bridgeutils)，為了讓后續(xù)所創(chuàng)建的虛擬機(jī)，都能夠通過物理聯(lián)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)卡來與外部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，我們還必須進(jìn)一步修改網(wǎng)絡(luò)界面的相關(guān)設(shè)定。請通過vi或vim 之類的文本編輯器，開啟位于在/etc/network/路徑下的interfaces 配置文件。

請將其中的address、network、netmask、broadcast、gateway、dns-nameservers 域值，修改成您實(shí)際所要給予服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)使用的TCP/IP 設(shè)定，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)(eth0)也將會因?yàn)槠渲械腷ridge_ports eth0與bridge_stp off 的設(shè)定，使得虛擬機(jī)的Guest OS 可以通過它來連接外部網(wǎng)絡(luò)以及Internet。

完成了以太網(wǎng)絡(luò)的橋接與TCP/IP 的設(shè)定之后，緊接著請重新啟動系統(tǒng)，或是重新啟動網(wǎng)絡(luò)界面。前者可以執(zhí)行sudo reboot 命令，后者則可以sudo /etc/init.d/networking restart 命令即可。

圖1 虛擬機(jī)管理員

完成重新啟動之后請執(zhí)行ifconfig，來查看前面步驟中所創(chuàng)建的br0 橋接網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)啟用。

確認(rèn)完成橋接網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建之后，后續(xù)我們便可以對于現(xiàn)有的虛擬機(jī)開啟網(wǎng)絡(luò)配置頁面。其中在NIC 的設(shè)備項(xiàng)頁面中，請先選取“源設(shè)備”為“選定分享的設(shè)備名稱”，然后再輸入所創(chuàng)建的橋接網(wǎng)絡(luò)名稱，例如br0。

創(chuàng)建虛擬機(jī)

一切就緒后我們就可以開始在KVM 的虛擬化平臺上創(chuàng)建新虛擬機(jī)，請從Ubuntu系統(tǒng)選單中，點(diǎn)擊開啟我們所安裝的“虛擬機(jī)管理員”程序繼續(xù)。

開啟“虛擬機(jī)管理員”界面之后，將可以如圖1 所示看到目前正在執(zhí)行中的虛擬機(jī)列表，并且清楚知道主機(jī)以及每一個(gè)虛擬機(jī)的CPU 用量。管理員也可以隨時(shí)針對所選取的虛擬機(jī)點(diǎn)擊執(zhí)行、暫停以及關(guān)機(jī)，若想要進(jìn)入到Guest OS 的操作，則可以點(diǎn)擊“開啟”即可。

接下來試試創(chuàng)建一個(gè)新的虛擬機(jī)。在“添加VM”頁面中，首先必須輸入新虛擬機(jī)名稱，然后選擇后續(xù)安裝Guest OS 的方法，目前提供了本地端安裝媒體、網(wǎng)絡(luò)安裝、網(wǎng)絡(luò)開機(jī)以及匯入現(xiàn)有的磁盤映像四種作法，其中采用本地ISO文件裝載安裝的方式最為常見，也是最迅速安裝Guest OS的最佳選擇。點(diǎn)擊“下一步”。

在此筆者選擇了“使用ISO 映像”，然后點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕來加載預(yù)先準(zhǔn)備好的ISO 文件。接著在完成“OS 類型”以及“版本”的挑選之后，點(diǎn)擊“下一步”繼續(xù)。

請注意！即便OS 類型與版本選擇錯誤，一樣可以正常安裝您所準(zhǔn)備好的安裝程序，只是必須注意處理器與內(nèi)存的配置設(shè)定，是否足以執(zhí)行所安裝好的Guest OS 與其應(yīng)用程序。

點(diǎn)擊“下一步”。

接著需要指派虛擬機(jī)可用的內(nèi)存與CPU 數(shù)量，一般來說只要是安裝Windows的操作系統(tǒng)，至少會配置2 048 MB 以上的內(nèi)存與兩個(gè)CPU。在此系統(tǒng)也會顯示目前主機(jī)最高可用的資源大小。點(diǎn)擊“下一步”。

您還必須配置所要使用的新虛擬硬盤大小，當(dāng)然也可以選定裝載一個(gè)現(xiàn)有的虛擬硬盤映像文件。如果將“現(xiàn)在分配整個(gè)磁盤”設(shè)定勾選，則此虛擬機(jī)完成創(chuàng)建后，此虛擬硬盤將會產(chǎn)生一個(gè)選定大小的映像文件。這樣直接采用固定虛擬磁盤大小的優(yōu)點(diǎn)在于提升I/O 的運(yùn)行效能，因?yàn)樗∪チ嗽S多系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算的任務(wù)，但相對地是當(dāng)此類型虛擬硬盤數(shù)量很多時(shí)，將會占用掉許多主機(jī)硬盤的可用空間。至于如果取消勾選，則虛擬硬盤物理文件大小，將會隨實(shí)際存放的數(shù)據(jù)多寡而增長。

圖2 安裝Guest OS

最后您將可以檢視到前面步驟中所配置的各項(xiàng)設(shè)定。而在“高級選項(xiàng)”的網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)定部分，您可以決定要采用默認(rèn)的NAT 轉(zhuǎn)譯聯(lián)機(jī)方式，還是要改成“Specify shared device name”設(shè)定，并且選定前面步驟中所預(yù)先創(chuàng)建好的網(wǎng)絡(luò)橋接名稱，讓虛擬機(jī)與物理主機(jī)使用同一個(gè)網(wǎng)段地址，來聯(lián)機(jī)外部網(wǎng)絡(luò)與Internet。此外您還可以勾選“在安裝前自定義配置”選項(xiàng)，以便在完成此設(shè)定之后，自動開啟此虛擬機(jī)的屬性配置頁面。

虛擬機(jī)高級配置

關(guān)于虛擬機(jī)的屬性配置，您可以隨時(shí)在此虛擬機(jī)關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)來開啟它，因?yàn)橛性S多的設(shè)定項(xiàng)是無法在虛擬機(jī)啟動狀態(tài)下，來進(jìn)行修改與生效的，例如CPU 數(shù)量與內(nèi)存大小修改等等。如果只是想要修改此虛擬機(jī)的名稱與描述，則是可以不需要將虛擬機(jī)關(guān)機(jī)的。若是想要添加其它硬件給此虛擬機(jī)使用，請點(diǎn)擊頁面左下角的“加入硬件”按鈕繼續(xù)。

在“加入新的虛擬硬件”頁面中，可以看到各種可加入的硬件，這包括了存儲設(shè)備、網(wǎng)卡、輸入設(shè)備、圖形設(shè)備、聲音設(shè)備、串行端口與并列端口設(shè)備、USB 設(shè)備等等。在此以存儲設(shè)備(Storage)為例子，您可以為目前的虛擬機(jī)加入新的虛擬硬盤，并且設(shè)定其容量大小或是選定現(xiàn)有的虛擬硬盤映像文件，以及選定設(shè)備的類型、模式以及存儲格式。點(diǎn)擊“完成”。

完成新虛擬硬盤的添加之后，將可以看到在所加入的硬盤界面之中(例如：IDE Disk2)，看到此虛擬硬盤的高級設(shè)定頁面，您可以根據(jù)實(shí)際的需要來修改默認(rèn)的設(shè)定。舉例來說，您可以將一些含有重要數(shù)據(jù)的現(xiàn)有VMWare vmdk虛擬硬盤，裝載至KVM 現(xiàn)有的虛擬機(jī)之中，但為了預(yù)防其中的文件數(shù)據(jù)遭到誤刪，則可以在此將此虛擬硬盤設(shè)定成“只讀”即可。也可以在此隨時(shí)將某一個(gè)聯(lián)機(jī)中的虛擬硬盤進(jìn)行移除。

必須注意的是移除的操作，僅是移除其聯(lián)機(jī)設(shè)定而不會刪除虛擬硬盤文件。

如圖2 所示便是一個(gè)啟動安裝中的Windows 7 虛擬機(jī)，您可以通過上方功能列圖標(biāo)的點(diǎn)擊，讓它以全屏幕的方式來進(jìn)行操作。

虛擬機(jī)高級管理

在KVM 虛擬機(jī)的管理中，無論是針對整個(gè)虛擬機(jī)還是某個(gè)虛擬硬盤，皆是可以進(jìn)行共享、復(fù)制以及遷移的。先以虛擬硬盤的分享來說，您可以隨時(shí)針對虛擬機(jī)中的任一虛擬硬盤，啟用“可分享”設(shè)定以便讓其它虛擬機(jī)也可以來進(jìn)行訪問。若是想要針對某一個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)行復(fù)制，則只要在該虛擬機(jī)上方，按下鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“分身”繼續(xù)。

在“制作虛擬機(jī)分身”頁面中，您除了需要設(shè)定新虛擬機(jī)的名稱之外，還可以修改關(guān)于網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)的細(xì)節(jié)設(shè)定。而當(dāng)來源虛擬機(jī)裝載多個(gè)虛擬硬盤時(shí)，您可自行決定哪一些虛擬硬盤要制作分身。完成設(shè)定后點(diǎn)擊“分身”按鈕即可。

關(guān)于KVM 虛擬機(jī)的復(fù)制，除了可以通過圖形界面的操作來完成之外，您也可以使用命令工具來進(jìn)行。在此我們只要執(zhí)行sudo virt-clone 命令，搭配—connect=qemu:///system 相關(guān)參數(shù)設(shè)定，來選定所要復(fù)制的虛擬機(jī)名稱以及新復(fù)制的虛擬硬盤存放路徑即可。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多部的KVM 虛擬化平臺主機(jī)時(shí)，將它可以通過相互連接的方式，來對于現(xiàn)行運(yùn)作中的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移。在“遷移虛擬機(jī)”設(shè)定頁面中，您只要設(shè)定好新的主機(jī)并決定是否要采用脫機(jī)遷移(速度較快)，即可開始進(jìn)行虛擬機(jī)的遷移操作。而在“高級選項(xiàng)”設(shè)定中，則可以進(jìn)一步設(shè)定是否要采用libvirt 的幕后程序穿隧遷移，以及設(shè)定最大停機(jī)時(shí)間，必要的話還可以自定義聯(lián)機(jī)地址、端口以及帶寬限制。

針對KVM 虛擬機(jī)的管理也有它自己的默認(rèn)偏好設(shè)定，可以修改成符合自己喜好的風(fēng)格。您只要從操作窗口的下拉選單之中，點(diǎn)擊“偏好設(shè)定”繼續(xù)。首先在“一般”頁面中，可以決定是否要啟用系統(tǒng)狀態(tài)的圖標(biāo)于窗口界面之中。

在“統(tǒng)計(jì)”頁面中，則是可以設(shè)定要每間隔多久更新一次狀態(tài)信息，以及設(shè)定要保留多少的維護(hù)歷史之記錄。在I/O 的監(jiān)視部分則可以決定是否要輪詢磁盤與網(wǎng)絡(luò)的I/O 狀態(tài)。在“VM 詳細(xì)數(shù)據(jù)”頁面中，可以設(shè)定控制面板的縮放功能，以及變更抓取鍵的組合設(shè)定。對于新建的虛擬機(jī)，則可以決定是否安裝音頻設(shè)備，以及是否安裝圖形管理功能與修改默認(rèn)的虛擬硬盤映像文件存儲格式。

最后在“回饋意見”頁面中，您可以決定哪一些操作功能要進(jìn)行回報(bào)。針對一些已經(jīng)不再使用的虛擬機(jī)，我們可以通過鼠標(biāo)的右鍵菜單來執(zhí)行刪除操作。執(zhí)行后將會開啟“刪除確認(rèn)”提示。在此如果您只是要刪除虛擬機(jī)而不要刪除相關(guān)的虛擬硬盤文件，則可以取消在清單之中有關(guān)于img 或是其它格式的文件。后續(xù)這一些保存的虛擬硬盤文件，仍可以被其它KVM 虛擬機(jī)甚至于兼容的虛擬化平臺所裝載與訪問。

在上一步驟中若您點(diǎn)擊了“刪除”操作，為了避免誤刪的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)將會再一次出現(xiàn)確認(rèn)提示信息，若是您將其中的“不要再問我”項(xiàng)勾選，往后對于虛擬機(jī)的刪除操作，將不會再出現(xiàn)這個(gè)確認(rèn)信息，因此必須謹(jǐn)慎小心。

KVM 常用命令與工具

本文最后讓我們來看看在KVM 管理中，幾個(gè)最常用的命令技巧。首先若想知道目前有哪一些虛擬機(jī)正在執(zhí)行，只要執(zhí)行virsh -c qemu:///system list 即可。如果您想要查看到的是目前所有虛擬機(jī)的狀態(tài)，則必須改執(zhí)行virsh -connect qemu:///system list -all即可。對于現(xiàn)行虛擬機(jī)的啟動與關(guān)機(jī)，則可以執(zhí)行virsh-c qemu:///system start虛擬機(jī)名稱，以及virsh -c qemu:///system shutdown 虛擬機(jī)名稱。

想想看在如今許多人使用的Android 系列手機(jī)與平板上，是否也能夠通過簡易的App 操作界面，來進(jìn)行KVM 虛擬機(jī)的管理呢？答案是可以的，您只要在互聯(lián)網(wǎng)搜尋中輸入KVM 關(guān)鍵詞(例如：KVM for Android Tools)即可找到相關(guān)的移動App，這包括了須付費(fèi)與免費(fèi)的版本，而它們的管理方式皆是通過SSH 的安全聯(lián)機(jī)設(shè)定，來控管所有以KVM 為基礎(chǔ)的虛擬機(jī)。無論如何這一些App 都可以協(xié)助您在虛擬化平臺的移動管理上更加得心應(yīng)手。

究竟還有哪一些好用的工具可以來管理KVM 虛擬化平臺呢？建議您不妨參考這個(gè) 網(wǎng) 站http://www.linuxkvm.org/page/Management_Tools，來下載與評估您偏好的管理工具。另外在這個(gè)網(wǎng)站上您還可以下載到許多以KVM 為基礎(chǔ)的虛擬化平臺，例如Proxmox VE 開放原始碼就是一個(gè)相當(dāng)不錯的虛擬化平臺，讓您的企業(yè)在計(jì)劃部署私有云基礎(chǔ)平臺的過程之中，能有更多不一樣的選擇。

結(jié)論

在Ubuntu Linux 操作系統(tǒng)中所能夠選擇使用的虛擬化平臺不僅有KVM，其實(shí)像是其它知名的Xen Hypervisor與Oracle VirtualBox 等開源軟件，也都是相當(dāng)不錯的選擇。關(guān)于虛擬化平臺的選擇與規(guī)劃，全看實(shí)務(wù)上的用途為何，并非都得要使用付費(fèi)的授權(quán)軟件不可。因?yàn)樵S多時(shí)候您會發(fā)現(xiàn)，許多付費(fèi)軟件的功能可能都是用不著的，或是可以善用其它可行作法來加以替代的。

以免費(fèi)的KVM 來說便相當(dāng)適用在個(gè)人的測試環(huán)境需求、開發(fā)人員的測試環(huán)境、中小企業(yè)的應(yīng)用服務(wù)器部署三大用途。