如何在 Ubuntu 上使用 KVM 设置虚拟化主机

什么是虚拟化？

在计算中，虚拟化是一种创建基于软件的特定工具实例的方法，该特定工具通常是物理的。 可以虚拟化的工具种类有：

  • 软件。
  • 操作系统（OS），最常见的 example 的虚拟化。
  • 储存设备。
  • 平台。
  • 计算机网络。

虚拟化允许创建不同于物理机但分配了物理资源的虚拟机 (VM)。 这是减少所需物理服务器或资源数量的好方法，并且可以在几台不同的机器上分离某些应用程序。 这种分离有助于解决出现的特定问题。

除了流行的 3rd 方虚拟化应用程序，如 Oracle 的 VirtualBox 或 VMware，Linux 内核的内置模块称为基于内核的虚拟机 (KVM)，使 Linux 内核能够充当管理程序。 KVM 于 2007 年并入 Linux 内核，并迅速普及。 它被各种操作系统采用，并在大多数 CPU 平台（x86、PowerPC、ARM 等）上得到支持。

管理程序

在虚拟化结构和方法方面，每个 VM（也称为来宾）都是由基于软件或硬件的虚拟机管理程序创建和运行的。 管理程序虚拟化运行在物理硬件上，也称为主机。

管理程序的类型

有两种不同的管理程序：类型 1 和类型 2。

类型 1

1 类管理程序直接安装在物理硬件上，中间没有操作系统或其他软件。 这种类型称为裸机管理程序。

类型 2

类型 2 管理程序在操作系统上运行，它将管理程序与物理服务器分开。 该软件或操作系统支持在主机系统上运行 VM。

这两种类型之间的区别通常很模糊，因为 KVM 可以分为 Type 1 或 Type 2。本质上，KVM 模块将 Linux 内核变成了 Type 1 裸机管理程序。 但是，它被视为类型 2，因为主机操作系统功能齐全，并且所有正在运行的虚拟机都被它视为标准 Linux 进程。

在今天的 Ubuntu 服务器虚拟化教程中，KVM 安装在 Ubuntu 20.04 LTS 之上，将其归类为 Type 2 hypervisor。

注意：Liquid Web 也有关于服务器虚拟化如何工作以及如何使用 KVM 作为 CentOS 虚拟化服务器的大量指南。

先决条件

与许多其他 Linux 发行版一样，Ubuntu 虚拟化支持各种技术和应用程序。 但是，在终端中运行的大多数命令都需要 root 访问权限或 sudo 特权。

验证您的硬件是否支持虚拟化

在 KVM 安装和设置之前，请检查您的 CPU 是否支持硬件虚拟化。 为此，请运行以下命令。 如果输出显示除 0 之外的任何数字，则您的 CPU 在其当前状态下可以运行虚拟化。

root@ubuntu:~# egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
2

注意：命令的 vmx 或 svm 部分取决于您的 CPU。 vmx 用于 Intel 机器， svm 用于 AMD 机器。

如果您的输出为 0：

  • 重新启动系统。
  • 访问 BIOS 设置。
  • 选择 CPU。
    • 英特尔处理器：英特尔虚拟化技术（英特尔 VT）。
    • AMD：AMD-V。

虚拟化默认禁用，必须启用才能利用各种虚拟化技术，如 KVM。 根据您的 CPU 制造商，它可能会或可能不会提供启用虚拟化的选项。
在 BIOS 设置中启用虚拟化后，使用以下命令重新检查它。 lscpu 命令适用于两个处理器，并以不同的方式产生相同的信息。

root@ubuntu:~# lscpu | grep 'Virtualization|Hypervisor'
Virtualization:              	AMD-V
Hypervisor vendor:           	KVM
Virtualization type:         	full

CPU：英特尔处理器

要验证在 Intel 处理器上启用了虚拟化，请使用以下命令。 如果输出显示 vmx 标志，则表示您的 CPU 支持硬件虚拟化。

grep --color vmx /proc/cpuinfo

处理器：AMD

使用以下命令验证 AMD CPU 上是否启用了虚拟化。

grep --color svm /proc/cpuinfo

KVM 加速

确认您的 CPU 上启用了虚拟化后，查看您的计算机是否支持 KVM 加速。

一般来说，KVM 加速可以提高 VM 的性能，使其能够以几乎原生的速度运行应用程序。 这有助于 KVM 比任何其他行业虚拟机管理程序更快。 使用以下命令检查您的计算机是否支持 KVM 加速。

root@ubuntu:~# kvm-ok
INFO: /dev/kvm exists
KVM acceleration can be used

如果尚未安装，请在 Ubuntu 操作系统上使用 apt 命令安装 kvm-ok 工具。

root@ubuntu:~# apt install cpu-checker

在 Ubuntu 服务器上安装 KVM

更新您的操作系统存储库。

root@ubuntu:~# apt update

接下来，安装以下工具（包）及其依赖项：

  • qemu 是一个运行操作系统仿真的工具。 qemu-kvm 是主包。
  • libvirt-daemon 是一个用于 KVM 虚拟化的守护进程。
  • libvirt-clients 是一个包含 virsh 和各种客户端工具的软件包。
  • bridge-utils 允许用户访问虚拟机。
  • virt-manager 是一个基于图形用户界面 (GUI) 的应用程序，用于创建和管理 VM。
root@ubuntu:~# apt install -y qemu qemu-kvm libvirt-daemon libvirt-clients bridge-utils virt-manager

基本软件包安装完成后，检查 libvirt 守护进程的状态。

root@ubuntu:~# service libvirtd status
● libvirtd.service - Virtualization daemon
 	Loaded: loaded (/lib/systemd/system/libvirtd.service; enabled; vendor preset: enabled)
 	Active: active (running) since Thu 2021-09-16 13:14:47 CEST; 1min 3s ago

如果守护程序没有运行，请使用 systemctl 命令启动它。

root@ubuntu:~# systemctl enable --now libvirtd

使用 lsmod 命令检查是否加载了 KVM 模块。

root@ubuntu:~# lsmod | grep -i kvm
kvm_amd           	114688  0
kvm               	823296  1 kvm_amd

如果 Ubuntu 操作系统上存在多个用户，请将他们添加到以下每个组中，使他们能够创建和启动虚拟机。
使用以下命令将用户添加到 libvirt。

root@ubuntu:~# adduser 'Tom' libvirt
Adding user `Tom' to group `libvirt' ...
Adding user Tom to group libvirt
Done.

使用以下命令将用户添加到 KVM。

root@ubuntu:~# adduser 'Tom' kvm
Adding user `Tom' to group `kvm' ...
Adding user Tom to group kvm
Done.
使用 KVM 创建虚拟机
在本教程中，CentOS 充当我们 Ubuntu 虚拟化主机上的来宾操作系统。
   
使用命令行界面 (CLI) 或 KVM 的 virt-manager GUI 创建 VM。
命令行界面
使用 virt-install 命令通过 CLI 创建 VM。
   
root@ubuntu:/ # virt-install --name=centos 
 --vcpus=1 
 --memory=1024 
 --os-variant=centos8 
 --disk path=/var/lib/libvirt/images/centosvm-os.qcow2,format=qcow2,bus=virtio,size=20 
 --cdrom=/home/tom/Downloads/CentOS-8.3.2011-x86_64-boot.iso 
 --network bridge:eth1 
 --graphics none
定义上述参数并运行命令后，将开始安装 CentOS 虚拟机。
以下是对上面使用的选项的简短说明：
   
  • –name：定义虚拟机的名称。
  • –vcpus：要分配给 VM 的虚拟 CPU 数量。
  • –memory：要分配的 RAM 量。
  • –os-variant：此选项不是必需的，但定义它有助于提高 VM 性能。
  • –disk path：定义虚拟机安装的位置（它是磁盘文件），通常与 size 选项一起使用，以 GB 为单位分配数量。
  • –cdrom：ISO（光盘映像）文件的路径。
  • –network bridge：用于设置网络接口。
  • –graphics：用于设置图形界面。 在我们的例子中，不需要。
如果您不确定您的操作系统系列，请安装 libosinfo-bin 软件包。
root@ubuntu:/# apt install libosinfo-bin
使用以下命令查看操作系统系列。
   
root@ubuntu:/# osinfo-query os
注意：查看 virt-install 工具的手册页以了解 VM 部署选项。
图形用户界面 (GUI)
要创建虚拟机，请搜索并开始 虚拟机管理器 从应用程序菜单。
   
在 VM Manager 启动时，单击 电脑图标 在左上角。
接下来，选择 本地安装媒体（ISO 映像或 CDROM） 安装选项。 点击 向前 接着说。
   
点击 浏览… 并选择 ISO 文件，然后定义操作系统并单击 向前 接着说。
为 VM 分配 CPU 和 RAM 资源，然后单击 向前 接着说。
   
接下来，调整存储选项并为 VM 分配磁盘空间。 点击 向前.
最后，指定 VM 名称、查看配置并定义网络设置。 单击 结束 按钮将开始从 ISO 文件安装 VM OS。
   
结论
本教程涵盖了 Ubuntu 虚拟化概念，包括什么是虚拟化、类型 1 和类型 2 管理程序，以及使用 KVM 使用 CLI 和 GUI 设置 Ubuntu VM 主机。
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