KVM虚拟化技术之使用Qemu-kvm创建和管理虚拟机的方法
一.KVM简介
KVM（名称来自英语：Kernel-basedVirtual Machine的缩写，即基于内核的虚拟机），是一种用于Linux内核中的虚拟化基础设施，可以将Linux内核转化为一个hypervisor。KVM在2007年2月被导入Linux 2.6.20核心中，以可加载核心模块的方式被移植到FreeBSD及illumos上。
KVM在具备Intel VT或AMD-V功能的x86平台上运行。它也被移植到S/390，PowerPC与IA-64平台上。在Linux内核3.9版中，加入ARM架构的支持。
关于KVM：
支持虚拟化技术（如 intel VT 或 AMD-V）的Linux全虚拟化
解决方案。
3）.它包含一个为处理器提供底层虚拟化 可加载的核心模块kvm.ko（kvm-intel.ko或kvm-AMD.ko）。
4）.KVM还需要一个经过
修改的QEMU软件（qemu-kvm），作为虚拟机上层控制和界面。
5）.KVM能在不改变linux或windows镜像的情况下同时运行多个虚拟机，（它的意思是多个虚拟机使用同一镜像）并为每一个虚拟机配置个性化硬件环境（网卡、磁盘、图形适配器……）。
6）.在主流的Linux内核，如2.6.20以上的内核均已包含了KVM核心。
————摘自WIKI百科
KVM 与 vBox的区别
v
Box 是由 qemu 改写而成，包含大量qemu
代码。
1）.可以使用于"不支持"虚拟化技术的cpu。
2）.值得说的一点：vBox 在图形方面比较好，能进行2D 3D加速；但cpu控制不理想（估计是因为图形支持的缘故）；操作上有独立的图形界面，易于上手。
kvm 是linux内核包含的东西，使用qemu作为上层管理（命令行）。
1）.要求cpu 必须支持虚拟化。
2）.性能：作为服务器很好，可是图形能力十分的差。即使放电影，图像也是像刷油漆一样，一层一层的。
3）.cpu使用率控制很好。
4）.控制上比较简洁，功能比较丰富：比如使用“无敌功能”所有更改指向内存，你的镜像永远保持干净。“母镜像”功能让你拥有n个独立快照点。还有很多参数。另外，kvm作为内核级的虚拟机，刚开始发展关注的公司比较多——但是还没有达到商业应用的水平。
总体而言：在支持虚拟化的情况下，vBox 和 kvm 的性能差不多，主要是面向对象不同：kvm适用于服务器，vBox适用于桌面应用。
qemu 全称Quick Emulator。是独立虚拟软件，能独立运行虚拟机（根本不需要kvm）。kqemu是该软件的加速软件。kvm并不需要qemu进行虚拟处理，只是需要它的上层管理界面进行虚拟机控制。虚拟机依旧是由kvm驱动。所以，大家不要把概念弄错了，盲目的安装qemu和kqemu。qemu使用模拟器
KVM内存管理
KVM继承了Linux系统管理内存的诸多特性，比如，分配给虚拟使用的内存可以被交换至交换空间、能够使用大内存页以实现更好的性能，以及对NUMA的支持能够让虚拟机高效访问更大的内存空间等。
KVM基于Intel的EPT（ExtendedPage Table）或AMD的RVI（Rapid Virtualization Indexing）技术可以支持更新的内存虚拟功能，这可以降低cpu的占用率，并提供较好的吞吐量。
此外，KVM还借助于KSM（Kernel Same-pageMerging）这个内核特性实现了内存页面共享。KSM通过扫描每个虚拟机的内存查找各虚拟机间相同的内存页，并将这些内存页合并为一个被各相关虚拟机共享的单独页面。在某虚拟机试图修改此页面中的数据时，KSM会重新为其提供一个新的页面副本。实践中，运行于同一台物理主机上的具有相同GuestOS的虚拟机之间出现相同内存页面的概率是很的，比如共享库、内核或其它内存对象等都有可能表现为相同的内存页，因此，KSM技术可以降低内存占用进而提高整体性能。
相关连接：
KVM的官方地址：
KVM的Howto文档：
Kqemu源码地址：
Qemu下载地址：
二.KVM虚拟化平台构建
1.安装准备
查看你的硬件是否支持虚拟化。命令：
#egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
注意：
1）.要有 vmx 或 svm 的标识才行。总的说来，AMD在虚拟化方面作得更好一些。
2）.我用的是虚拟机，我使用了VBox，发现其不支持硬件虚拟化，启动虚拟机后执行查看命令无法发现上述的选项；所以我就换成了VMware Workstation 10，并在虚拟机的设置中打开了cpu设置中的虚拟化引擎，选择了Intel VT-x/EPT或AMD-V/RVI(V)这个选项；具体设置如下图：
2.安装KVM
由于Linux内核已经将KVM收录了，在安装系统时已经加入了KVM，我们只需要在命令行模式下启用KVM即可：
启用KVM模块
#modprobe kvm
功能区分intel/amd的启用：
3.KVM虚拟机创建和管理所依赖的组件介绍
KVM虚拟机的创建依赖qemu-kvm：
虽然kvm的技术已经相当成熟而且可以对很多东西进行隔离，但是在某些方面还是无法虚拟出真实的机器。比如对网卡的虚拟，那这个时候就需要另外的技术来做补充，而qemu-kvm则是这样一种技术。它补充了kvm技术的不足，而且在性能上对kvm进行了优化。
我们还可以使用virt-manager，virt-viewer来管理虚拟机；
我们在创建和管理KVM虚拟机时还需要libvirt这个重要的组件：
它是一系列提供出来的库函数，用以其他技术调用，来管理机器上的虚拟机。包括各种虚拟机技术，kvm、xen与lxc等，都可以调用libvirt提供的api对虚拟机进行管理。有这么多的虚拟机技术，它为何能提供这么多的管理功能那。是因为它的设计理念，它是面向驱动的架构设计。对任何一种虚拟机技术都开发设计相对于该技术的驱动。这样不同虚拟机技术就可以使用不同驱动，而且相互直接不会影响，方便扩展。而且libvirt提供了多种语言的编程接口，可以直接通过编程，调用libvirt提供的对外接口实现对虚拟机的操作。如今流行的云计算中的IaaS是与该库联系相当密切的。通过下图可以看出它的架构设计思想。
从该图可以看出，在libvirtapi之上会有很多个driver，对于每一种虚拟机技术都会有一种driver，用来充当该虚拟机技术与libvirt之间的包装接口。如此设计就可以避免libvirt需要设计各种针对不同虚拟机技术的接口，它主要关注底层的实现，提供对外接口调用，而不同的虚拟机技术通过调用libvirt提供的接口来完成自己所需要的功能。
4.安装KVM所需组件
yum源提供了，直接安装：
#yum install -y qemu-kvm libvirt virt-manager
安装完成后启动libvirtd服务：
#service libvirtd start
会自动启动一个桥设备，这相当于VMware Workstation中的host-only仅主机的网络设备；
<div class="jb51code">
<pre class="brush:plain;">
ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet addr:172.16.31.7 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:25460 errors:0 dropped:0overruns:0 frame:0
TX packets:9728 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:35156437 (33.5 MiB) TXbytes:800196 (781.4 KiB)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1
RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:1024 (1024.0 b) TXbytes:1024 (1024.0 b)
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr52:54:00:30:54:41
inet addr:192.168.122.1 Bcast:192.168.122.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:0 (0.0 b) TX bytes:0(0.0 b)
使用网桥管理命令查看：
像VMware Workstation中我们需要创建物理桥接设备，可以使用virsh创建桥设备关联网卡到桥接设备上：
需要将NetworkManager服务关闭，开机启动也关闭：
然后在创建桥接设备及关联网卡到桥接设备上：
# virsh iface-bridge eth0 br0
查看桥接设备及其他网络设备运行情况：
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr00:0C:29:3E:63:26
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe3e:6326/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNINGMULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:176 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:97 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:26793 (26.1 KiB) TXbytes:11385 (11.1 KiB)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1
RX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:344 (344.0 b) TXbytes:344 (344.0 b)
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr52:54:00:30:54:41
inet addr:192.168.122.1 Bcast:192.168.122.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:0 (0.0 b) TX bytes:0(0.0 b)
查看桥接设备：
至此，我们的虚拟化平台就构建完毕，下面就开始在KVM虚拟化平台上创建和管理虚拟机，我们先使用qemu-kvm来创建和管理虚拟机。
三.使用qemu-kvm管理KVM虚拟机
1.Qemu-kvm介绍
Qemu是一个广泛使用的开源计算机仿真器和虚拟机。当作为仿真器时，可以在一种架构(如PC机)下运行另一种架构(如ARM)下的操作系统和程序。而通过动态转化，其可以获得很高的运行效率。当作为一个虚拟机时，qemu可以通过直接使用真机的系统资源，让虚拟系统能够获得接近于物理机的
性能表现。qemu
支持xen或者kvm模式下的虚拟化。当用kvm时，qemu可以虚拟x86、服务器和嵌入式powerpc，以及s390的系统。
QEMU 当运行与主机架构相同的目标架构时可以使用KVM。例如，当在一个x86兼容处理器上运行 qemu-system-x86 时，可以利用 KVM 加速——为宿主机和客户机提供更好的性能。
Qemu有如下几个部分组成：
处理器模拟器(x86、PowerPC和Sparc)；
仿真设备(显卡、网卡、硬盘、鼠标等)；
用于将仿真设备连接至主机设备(真实设备)的通用设备；
模拟机的描述信息；
调试器；
与模拟器交互的用户接口；
基于libvirt的工具如virt-manager和virt-install提供了非常便捷的虚拟机管理接口，但它们事实上上经二次开发后又封装了qemu-kvm的工具。因此，直接使用qemu-kvm命令也能够完成此前的任务。
2.Qemu-kvm的使用帮助
在RHEL6/CentOS6上，qemu-kvm位于/usr/libexec目录中。由于此目录不属于PATH环境变量，故无法直接使用，这样也阻止了可以直接使用qemu作为创建并管理虚拟机。如若想使用qemu虚拟机，可以通过将/usr/libexec/qemu-kvm链接为/usr/bin/qemu实现。
# ln -sv /usr/libexec/qemu-kvm /usr/bin/qemu-kvm
qemu-kvm命令使用格式为“qemu-kvm [options] [disk_image]”，其选项非常多，不过，大致可分为如下几类。
标准选项；
USB选项；
显示选项；
i386平台专用选项；
网络选项；
字符设备选项；
蓝牙相关选项；
Linux系统引导专用选项；
调试/专家模式选项；
PowerPC专用选项；
Sparc32专用选项；
qemu-kvm的标准选项
qemu-kvm的标准选项主要涉及指定主机类型、
cpu模式、NUMA、软驱设备、光驱设备及硬件设备等。
名称；
-M machine：指定要模拟的主机类型，如Standard PC、ISA-only PC或Intel-Mac等，可以使用“qemu-kvm -M ?”
获取所
支持的所有类型；
-m megs：设定虚拟机的RAM大小；
-
cpu model：设定
cpu模型，如coreduo、qemu64等，可以使用“qemu-kvm -
cpu ?”
获取所
支持的所有模型；
-smp n[,cores=cores][,threads=threads][,sockets=sockets][,max
cpus=max
cpus]：设定模拟的SMP架构中
cpu的个数等、每个
cpu的核心数及
cpu的socket数目等；PC机上最多可以模拟255颗
cpu；max
cpus用于指定热插入的
cpu个数上限；
-numa opts：指定模拟多节点的numa设备；
-fda file
-fdb file：使用指定
文件(file)作为软盘镜像，file为/dev/fd0表示使用物理软驱；
-hda file
-hdb file
-hdc file
-hdd file：使用指定file作为硬盘镜像；
-cdrom file：使用指定file作为CD-ROM镜像，需要注意的是-cdrom和-hdc不能同时使用；将file指定为/dev/cdrom可以直接使用物理光驱；
-drive option[,option[,...]]]：定义一个硬盘设备；可用子选项有很多。
file=/path/to/somefile：硬件映像
文件路径；
if=interface：指定硬盘设备所连接的接口类型，即控制器类型，如ide、scsi、sd、mtd、floppy、pflash及virtio等；
index=index：设定同一种控制器类型中不同设备的索引号，即标识号；
media=media：定义介质类型为硬盘(disk)还是光盘(cdrom)；
snapshot=snapshot：指定当前硬盘设备是否
支持快照
功能：on或off；
cache=cache：定义如何使用物理机缓存来访问块数据，其可用值有none、writeback、unsafe和writethrough四个；
format=format：指定映像
文件的格式，具体格式可参见qemu-img命令；
-boot [order=drives][,once=drives][,menu=on|off]：定义启动设备的引导次序，每种设备使用一个字符表示；不同的架构所
支持的设备及其表示字符不尽相同，在x86 PC架构上，a、b表示软驱、c表示第一块硬盘，d表示第一个光驱设备，n-p表示网络适配器；默认为硬盘设备；
-boot order=dc,once=d
qemu-kvm的显示选项
显示选项用于定义虚拟机启动后的
显示接口相关类型及
属性等。
显示VGA
输出；而此选项用于
禁止图形接口，此时,qemu类似一个简单的命令行程序，其仿真串口设备将被
重定向到控制台；
-curses：
禁止图形接口，并使用curses/ncurses作为交互接口；
-alt-grab：使用Ctrl+Alt+Shift组合键释放鼠标；
-ctrl-grab：使用右Ctrl键释放鼠标；
-sdl：启用SDL；
-spice option[,...]]：启用spice远程桌面协议；其有许多子选项，具体请参照qemu-kvm的手册；
-vga type：指定要仿真的VGA接口类型，常见类型有：
cirrus：Cirrus Logic GD5446
显示卡；
std：带有Bochs VBI扩展的标准VGA
显示卡；
vmware：VMWare SVGA-II兼容的
显示适配器；
qxl：QXL半虚拟化
显示卡；与VGA兼容；在Guest中安装qxl驱动后能以很好的方式工作，在使用spice协议时推荐使用此类型；
none：禁用VGA卡；
-vnc display[,...]]]：默认情况下，qemu使用SDL
显示VGA
输出；使用-vnc选项，可以让qemu监听在VNC上，并将VGA
输出重定向至VNC会话；使用此选项时，必须使用-k选项指定
键盘布局类型；其有许多子选项，具体请参照qemu-kvm的手册；
i386平台专用选项
功能，GuestOS与ACPI出现兼容问题时使用此选项；
-balloon none：禁用balloon设备；
-balloon virtio[,addr=addr]：启用virtio balloon设备；
网络属性相关选项
网络
属性相关选项用于定义网络设备接口类型及其相关的各
属性等信息。这里只介绍nic、tap和user三种类型网络接口的
属性，其它类型请参照qemu-kvm手册。
显示的网上设备
名称；emu可以模拟多个类型的网卡设备，如virtio、i82551、i82557b、i82559er、ne2k_isa、pcnet、rtl8139、e1000、smc91c111、lance及mcf_fec等；不过，不同平台架构上，其
支持的类型可能只包含前述列表的一部分，可以使用“qemu-kvm -net nic,model=?”来
获取当前平台
支持的类型；
-net tap[,fd=h][,ifname=name][,script=file][,downscript=dfile]：通过物理机的TAP网络接口连接至vlan n中，使用script=file指定的脚本(默认为/etc/qemu-ifup)来配置当前网络接口，并使用downscript=file指定的脚本(默认为/etc/qemu-ifdown)来撤消接口配置；使用script=no和downscript=no可分别用来
禁止执行脚本；
-net user[,option][,...]：在
用户模式配置网络栈，其不依赖于管理权限；有效选项有：
vlan=n：连接至vlan n，默认n=0；
name=name：指定接口的
显示名称，常用于监控模式中；
net=addr[/mask]：设定GuestOS可见的IP网络，掩码可选，默认为10.0.2.0/8；
host=addr：指定GuestOS中看到的物理机的IP地址，默认为指定网络中的第二个，即x.x.x.2；
dhcpstart=addr：指定DHCP服务地址池中16个地址的起始IP，默认为第16个至第31个，即x.x.x.16-x.x.x.31；
dns=addr：指定GuestOS可见的dns服务器地址；默认为GuestOS网络中的第三个地址，即x.x.x.3；
tftp=dir：激活内置的tftp服务器，并使用指定的dir作为tftp服务器的默认根目录；
bootfile=file：BOOTP
文件名称，用于实现网络引导GuestOS；如：qemu -hda linux.img -boot n -net user,tftp=/tftpserver/pub,bootfile=/pxelinux.0
3.使用qemu-kvm安装虚拟机Guest OS
测试安装windows xp
1）.下载系统镜像文件，我这里有个windows XP的ghost系统，我们来试着安装。
winxp_ghost.iso
创建虚拟机的磁盘文件存放目录：
# mkdir /kvm/images -pv
创建虚拟磁盘文件：
<div class="jb51code">
<pre class="brush:plain;">
qemu-img create -o preallocation=Metadata -f qcow2 /kvm/images/winxp.qcow2 60G
ll -h /kvm/images/
total 9.6M
-rw-r--r-- 1 root root 61G Feb 7 23:50 winxp.qcow2
cpu host -smp 1 -name winxp -m 512 -drive file=/kvm/images/winxp.qcow2,if=ide,meida=disk,format=qcow2 -drive file=/root/winxp_ghost.iso,media=cdrom -boot dc -usbdevice tablet
