虛擬化KVM極速入門（簡體書）

本書的由來

與VMware、Microsoft虛擬化技術相比，KVM虛擬化對於初學者並不“友好”。作為虛擬化項目的組成部分，筆者從2011年開始為客戶講授KVM虛擬化的課程，對此感觸特別深。為了“不重復發明輪子”，KVM虛擬化充分利用了Linux、QEMU和libvirt等開源技術，是一種組合型的解決方案，對初學者要求較高。

根據長期的KVM面授課程的經驗，筆者總結出這樣一種教學方法： 針對每個知識點，先學習適當深度的原理，再動手做實驗； 先通過圖形界面的操作，看到大概的輪廓，再通過大量的命令行、腳本的練習強化學習到的知識； 先學基本知識，再掌握最佳實踐方案。采用這種教學方法，通過8天左右的培訓，就可以讓初學者成為一名合格的KVM虛擬化平臺的管理員。

2015年，筆者將面授課程搬到了在線，製作了“開源虛擬化KVM入門”和“KVM虛擬化進階與提高”兩門視頻課程，發布在51CTO學院上，目前已有約23萬人參加學習。

隨著RHEL/CentOS 8的發布，筆者又將這套課程進行更新迭代，形成了《虛擬化KVM極速入門》和《虛擬化KVM進階實踐》，仍然沿用“原理+實驗”的風格，希望能夠幫助讀者。

本書內容

本書共分6章。通過學習本書，KVM虛擬化的初學者可以掌握KVM虛擬化的原理，以及管理單臺宿主機所需要的知識。

第1章介紹虛擬化定義與歷史，KVM的原理與架構，KVM與QEMU、libvirt等的關係。

第2章介紹如何將一臺Linux主機配置為虛擬化主機，驗證虛擬化功能及管理KVM的工具。

第3章介紹在RHEL/CentOS 8中通過Cockpit、virtmanager和virtinstall等方法創建虛擬機，VirtIO驅動程序、QEMU Guest Agent和SPICE Agent的工作原理及安裝。

第4章介紹通過virtmanager、virsh和Cockpit對虛擬化平臺進行日常管理，包括創建、暫停、恢復、停止及刪除等生命周期的操作管理。

第5章介紹虛擬網絡的管理，包括NAT、橋接、隔離、路由、開放等網絡類型的原理與配置，VLAN和網絡過濾器的原理與配置。

第6章介紹虛擬存儲的管理，包括托管和非托管的存儲區別，qemuimg命令的使用，存儲池、存儲卷的原理。

如何使用本書

本書既是筆者自己學習和使用KVM虛擬化的總結，又是講授KVM虛擬化課程的課件。筆者認為學習原理、動手實踐、做好記錄、細心排錯是學習KVM虛擬化的關鍵。

聰明人下笨功夫。在本書的陪伴下，我們一起：

(1) 深入理解原理。

(2) 精讀man幫助、官方文檔等。

(3) 做所有的實驗。

(4) 詳細記錄實驗過程。

(5) 使用思維導圖等輔助工具。

(6) 享受排錯的過程，在尋求幫助之前先嘗試自己解決。

致謝

開源軟件的世界精彩萬千，在本書的寫作過程中參考了很多開源社區的資料。在此向開源社區所有參與者和無私的代碼貢獻者致敬。

感謝龍芯中科楊昆、田延輝先生對龍芯CPU運行KVM虛擬機技術細節的介紹。

感謝陳庭暄先生在Red Hat Enterprise Linux 8.4 Beta 上對全部實驗進行的驗證工作。

感謝清華大學出版社的工作人員為本書付出的辛勤勞動。

云計算技術發展很快，加之筆者水平有限，書中難免存在疏漏，敬請讀者批評指正。

陳濤2022年1月

第1章 KVM概述
1.1 虛擬化概述
1.1.1 虛擬化的定義
1.1.2 操作系統虛擬化的歷史
1.1.3 操作系統虛擬化的實現方式
1.1.4 虛擬化翻譯技術的分類
1.1.5 Hypervisor的分類
1.2 KVM概述
1.2.1 KVM的歷史
1.2.2 KVM的體系結構
1.2.3 QEMU與KVM
1.2.4 libvirt與KVM
1.2.5 KVM的集中管理與控制
1.3 本章小結
第2章 KVM安裝
2.1 安裝環境的準備
2.1.1 生產環境的硬件配置
2.1.2 實驗環境的準備
2.2 KVM的安裝
2.2.1 下載CentOS 8的ISO文件
2.2.2 創建新虛擬機
2.2.3 修改虛擬機的設置
2.2.4 安裝CentOS 8時直接安裝KVM組件
2.2.5 查看安裝的結果
2.2.6 安裝額外組件及升級
2.2.7 虛擬化功能驗證
2.3 KVM的管理方法
2.3.1 本地管理
2.3.2 遠程管理
2.4 本章小結
第3章 創建虛擬機
3.1 使用Cockpit創建虛擬機
3.1.1 查看當前配置
3.1.2 創建虛擬機
3.1.3 查看虛擬機與環境的配置
3.2 使用virt-manager創建虛擬機
3.2.1 使用virt-manager查看當前配置
3.2.2 創建虛擬機
3.2.3 查看虛擬機與環境的配置
3.3 使用virt-install創建虛擬機
3.3.1 創建虛擬機並通過交互模式安裝
3.3.2 查看虛擬機與環境的配置
3.3.3 virt-install高級用法示例
3.4 半虛擬化驅動VirtIO
3.4.1 半虛擬化驅動VirtIO原理
3.4.2 半虛擬化驅動VirtlO的安裝
3.5 QEMU Guest Agent
3.5.1 QEMU Guest Agent 原理
3.5.2 Linux下的QEMU Guest Agent
3.5.3 Windows下的 QEMU Guest Agent
3.6 顯示設備與協議
3.6.1 顯示設備
3.6.2 顯示協議
3.6.3 Remote Viewer 連接虛擬機排錯
3.6.4 Linux下的SPICE Agent
3.6.5 Windows下的SPICE Agent
3.7 本章小結
第4章 管理虛擬機
4.1 libvirt架構概述
4.2 使用virt-manager管理虛擬機
4.2.1 virt-manager界面概述
4.2.2 虛擬機生命周期管理
4.2.3 管理虛擬硬件
4.3 使用virsh管理虛擬機
4.3.1 獲得幫助
4.3.2 常用的子命令
4.4 使用Cockpit管理虛擬機
4.5 本章小結
第5章 管理虛擬網絡
5.1 查看默認網絡環境
5.1.1 查看宿主機的網絡環境
5.1.2 查看libvirt的網絡環境
5.1.3 查看虛擬機的網絡配置
5.2 TUN/TAP設備工作原理與管理
5.3 網橋工作原理與管理
5.3.1 考察現有網橋
5.3.2 通過iproute管理網橋
5.3.3 通過NetworkManager管理網橋
5.3.4 通過網絡接口文件管理網橋
5.3.5 通過Cockpit管理網橋
5.4 KVM/libvirt常用的網絡類型
5.4.1 虛擬機支持的網絡
5.4.2 libvirt管理的虛擬網絡
5.4.3 NAT模式
5.4.4 橋接模式
5.4.5 隔離模式
5.4.6 路由模式
5.4.7 開放模式
5.4.8 直接附加模式
5.4.9 PCI直通與SR-IOV
5.5 創建和管理隔離的網絡
5.5.1 通過virt-manager創建和管理隔離網絡
5.5.2 通過Cockpit創建和管理隔離網絡
5.5.3 通過virsh創建和管理隔離網絡
5.5.4 使用隔離網絡
5.6 創建和管理NAT的網絡
5.6.1 使用多種方式創建NAT網絡
5.6.2 使用NAT網絡
5.7 創建和管理橋接的網絡
5.7.1 在宿主機上創建網橋
5.7.2 使用網橋
5.8 創建和管理路由的網絡
5.8.1 在宿主機上創建路由模式的網絡
5.8.2 使用路由模式的網絡
5.9 創建和管理開放的網絡
5.10 實現多VLAN支持
5.10.1 創建支持VLAN的網絡接口
5.10.2 創建使用VLAN網絡接口的網橋
5.10.3 配置虛擬機使用VLAN
5.11 通過網絡過濾器提高安全性
5.11.1 網絡過濾器基本原理
5.11.2 網絡過濾器的管理工具
5.11.3 預安裝的網絡過濾器
5.11.4 網絡過濾器語法基本格式
5.11.5 自定義網絡過濾器示例
5.12 本章小結
第6章 管理虛擬存儲
6.1 虛擬存儲的術語
6.1.1 虛擬機的存儲設備
6.1.2 宿主機的存儲資源
6.2 非托管的存儲
6.2.1 使用dd創建磁盤映像文件
6.2.2 使用virsh管理虛擬機磁盤映像文件
6.2.3 使用virt-manager管理虛擬機磁盤映像文件
6.3 qemu-img命令的使用
6.3.1 qemu-img支持的映像文件格式
6.3.2 創建和格式化新的映像文件
6.3.3 檢查映像文件的一致性
6.3.4 重新調整映像文件的大小
6.3.5 qcow2映像文件的選項
6.3.6 基礎映像與派生映像
6.3.7 修改映像文件的選項
6.3.8 轉換映像文件格式
6.3.9 比較映像文件
6.3.10 更改基礎映像文件
6.3.11 提交對映像文件的更改
6.3.12