1. 前言

本文講解KVM虛擬化的優勢以及如何在Ubuntu 20.04 系統上安裝KVM虛擬化套件。

先來了解了一下KVM虛擬化技術：

以下引用摘自紅帽官網：

1.1 KVM是什么？

KVM是基于內核的虛擬機 Kernel-based Virtual Machine（KVM）是一種內建于 Linux® 中的開源虛擬化技術。具體而言，KVM 可幫助您將 Linux 轉變為虛擬機監控程序，使主機計算機能夠運行多個隔離的虛擬環境，即虛擬客戶機或虛擬機（VM）。

KVM 是 Linux 的一部分。Linux 2.6.20 或更新版本包括 KVM。KVM 于 2006 年首次公布，并在一年后合并到主流 Linux 內核版本中。由于 KVM 屬于現有的 Linux 代碼，因此它能立即享受每一項新的 Linux 功能、修復和發展，無需進行額外工程。

1.2 Linux KVM虛擬化有什么優勢？

安全性: KVM 利用安全增強型 Linux（SELinux） 和安全虛擬化（sVirt） 組合來加強虛擬機的安全性和隔離性。SELinux 在虛擬機周圍建立安全邊界。sVirt 則擴展 SELinux 的功能，使強制訪問控制 （MAC）安全機制應用到客戶虛擬機，并且預防手動標記錯誤。

存儲：KVM 能夠使用 Linux 支持的任何存儲，包括某些本地磁盤和網絡附加存儲（NAS）。還可以利用多路徑 I/O 來增強存儲并提供冗余能力。KVM 還支持共享文件系統，因此虛擬機鏡像可以由多個主機共享。磁盤鏡像支持精簡置備，可以按需分配存儲，不必預先備妥一切。

硬件支持：KVM 可以使用多種多樣的認證 Linux 兼容硬件平臺。由于硬件供應商經常助力內核開發，所以 Linux 內核中通常能快速采用最新的硬件功能。

內存管理：KVM 繼承了 Linux 的內存管理功能，包括非統一內存訪問和內核同頁合并。虛擬機的內存可以交換，也可通過大型宗卷支持來提高性能，還可由磁盤文件共享或支持。

實時遷移：KVM 支持實時遷移，也就是能夠在物理主機之間移動運行中的虛擬機，而不會造成服務中斷。虛擬機保持開機狀態，網絡連接保持活躍，各個應用也會在虛擬機重新定位期間正常運行。KVM 也會保存虛擬機的當前狀態，從而存儲下來供日后恢復。

性能和可擴展性:KVM 繼承了 Linux 的性能，針對客戶機和請求數量的增長進行擴展，滿足負載的需求。KVM 可讓要求最苛刻的應用工作負載實現虛擬化，而這也是許多企業虛擬化設置的基礎，如數據中心和私有云等（通過 OpenStack®）。

調度和資源控制:在 KVM 模型中，虛擬機是一種 Linux 進程，由內核進行調度和管理。通過 Linux 調度程序，可對分配給 Linux 進程的資源進行精細的控制，并且保障特定進程的服務質量。在 KVM 中，這包括完全公平的調度程序、控制組、網絡命名空間和實時擴展。

更低延遲，更高優先級: Linux 內核提供實時擴展，允許基于虛擬機的應用以更低的延遲、更高的優先級來運行（相對于裸機恢復）。內核也將需要長時間計算的進程劃分為更小的組件，再進行相應的調度和處理。

了解完KVM的特性與優勢后，我們開始在Linux系統上安裝KVM套件和嘗試啟動一臺虛擬機。

2. 先檢查我們自己服務器的硬件條件

2.1 檢查CPU是否支持虛擬化

我們先檢查本機CPU是否可以支持虛擬化。

grep -Eoc '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo  

輸出結果

96  

我的輸出結果表明，被匹配了96次。為什么是96次呢？因為我的服務器的每個CPU都帶虛擬化，共96個CPU，每個CPU都匹配一次。所以在每臺機器上執行該命令都可能不一樣。只要輸出結果大于0即表明您的CPU支持虛擬化。

注：Linux系統上的CPU數量與CPU的線程數一致，即一個線程數一個CPU

2.2 檢查主板是否開啟虛擬化

CPU支持虛擬化就可以正常使用KVM加速功能了嗎？不一定的，我們還需要在主板BIOS上開啟虛擬化的功能。

使用下面的指令檢查KVM加速是否可用。

先安裝檢查工具：

Ubuntu系統執行以下命令： 

sudo apt update && sudo apt install cpu-checker -y 

筆者在CentOS系統上查找kvm-ok命令對應的軟件包時，被提示所有EPEL倉庫移除了該命令對應的軟件包。

查找kvm-ok命令對應的軟件包 

yum provides kvm-ok 

輸出結果： 

https://centos.anexia.at/epel/7/x86_64/repodata/83cce7d719a366a5ebc50fd9a1ff70f575d9df83a6994f948f582850213897f7-filelists.sqlite.bz2: [Errno 14] HTTPS Error 404 - Not Found 

提示找不到文件。

Ubuntu 安裝完成后，執行以下命令： 

kvm-ok 

我的服務器上輸出的結果如下： 

INFO: /dev/kvm exists 
KVM acceleration can be used 

表明kvm加速可用。

3. 安裝KVM虛擬化套件

確認CPU和主板都可支持后。接下來安裝kvm虛擬化套件：

Ubuntu系統： 

sudo apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virtinst virt-manager -y 

qemu-kvm: 提供硬件底層虛擬化。
libvirt-daemon-system: 為 libvirt作為系統服務的守護程序運行。
libvirt-clients: 為不同的虛擬機提供長期穩定的C API
bridge-utils:提供網絡橋接功能
virtinst: 為libvirt創建虛擬機提供一系列的命令行工作
virt-manager: KVM虛擬機管理圖形界面，如果服務器沒有安裝圖形化界面，沒有必要安裝它。

檢查libvirtd是否正在運行： 

sudo systemctl is-active libvirtd 

輸出結果： 

active 

表明我的服務器上正在運行libvirtd

想要創建和管理虛擬機，你需要添加你的用戶到libvirt 和 kvm用戶組。輸入： 

sudo usermod -aG libvirt $USER 
sudo usermod -aG kvm $USER 

如果不把用戶加入組中，那就要在每條命令之前添加sudo獲取更高的權限。

4. 查看虛擬網絡

查看虛擬網橋，您可以理解為一個多接口的虛擬交換機： 

brctl show 

我的服務器輸出結果：

該網橋用于為虛擬機提供連接物理網絡的功能，即虛擬機可以訪問其它機器，其它機器也可以直接訪問它。

但本文不討論它，因為接下來我只演示NAT模式。

5. 創建KVM虛擬機

先準備好操作系統的ISO鏡像文件：
我已經準備好了CentOS 7.8的安裝鏡像，它的位置是： 

/var/lib/libvirt/images/CentOS-7-x86_64-Minimal-2003.iso 

先規劃好虛擬機參數：

• 名字：centos7_2003
• 內存：4096M
• CPU：2
• 類型：linux
• 模版：centos7.0
• 虛擬顯示器：VNC，定義密碼，定義端口號5911
• 網絡模式：NAT
• 虛擬磁盤文件：/var/lib/libvirt/images/CentOS7.qcow2
• ISO安裝鏡像: /var/lib/libvirt/images/CentOS-7-x86_64-Minimal-2003.iso

命令行創建： 

sudo virt-install  --name=centos7_2003  --ram=4096  --vcpus=2 --virt-type=kvm --os-type=linux --os-variant=centos7.0  --network default,model=virtio --graphics=vnc,password=linuxrumen.com,port=5911,listen=0.0.0.0 --noautoconsole  --accelerate  --cdrom=/var/lib/libvirt/images/CentOS-7-x86_64-Minimal-2003.iso --disk path=/var/lib/libvirt/images/CentOS7.qcow2,device=disk,format=qcow2,bus=virtio,cache=writeback,size=40 

輸出以下結果即表明創建成功： 

開始安裝...... 
正在分配 'CentOS7.qcow2'                                                                                                                  |  40 GB  00:00:00      
域安裝仍在進行。您可以重新連接 
到控制臺以便完成安裝進程。 

當然，您也可以在Linux桌面環境中使用圖形界面的virt-manager創建它。

6. 連接KVM虛擬機顯示器

在Windows系統上安裝VNC viewer客戶端：
連接新創建虛擬機的顯示器：

VNC服務器地址：

IP+端口

比如192.168.20.35:5911

在VNC viewer客戶端：

添加一臺VNC主機：

輸入創建KVM虛擬機時配置的密碼：

7. 結論：

本文主要演示如何在Ubuntu 20.04 系統上安裝KVM與使用KVM基本功能。Linux KVM虛擬化平臺非常值得深入研究和學習。它能提供穩定高性能的虛擬化技術。維護也比Exsi簡單。命令行套件可以覆蓋所有的功能。我一般使用命令行創建，一個SSH終端窗口可以搞定一切。如果您有更酷的用法。請留言。

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