虛擬化KVM進階實踐（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個合格的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，希望能夠幫助到讀者。

本書內容

本書共有7章。讀者需要有一定的KVM虛擬化基礎，通過學習本書，可以掌握企業級虛擬化技術所需要的知識。

第1章介紹虛擬機遷移的基本原理與分類，以及如何實現共享存儲的遷移和無共享存儲的遷移。

第2章介紹如何通過構建高可用群集（Corosync+Pacemaker）以實現虛擬機的高可用，在NFS、iSCSI和DRBD 3種常見的存儲中做了4個典型的群集實驗。

第3章介紹如何構建基於KVM的嵌套虛擬化。

第4章介紹性能監視與優化的思路和工具，以及如何使用Tuned進行優化配置，針對CPU、內存、網絡和存儲的多種優化技術。

第5章介紹libguestfs工具並詳細介紹兩個用於轉換的工具： virtv2v、virtp2v，它們可以實現虛擬機到虛擬機、物理機到虛擬機的轉換。

第6章介紹RPO、RTO等備份恢復的基本概念，以及內存快照、磁盤內部快照和磁盤外部快照的特點及應用場景，最後通過一個腳本將這些技術組合起來實現了一個簡單的備份功能。

第7章介紹oVirt管理操作，包括安裝、數據中心、存儲、虛擬機、高可用、用戶與權限及備份與恢復。

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章實現虛擬機遷移

1.1虛擬機遷移的基本原理

1.1.1虛擬機遷移的應用場景

1.1.2虛擬機遷移的要求

1.1.3虛擬機遷移的限制

1.2宿主機內部遷移

1.3連接遠程宿主機

1.3.1統一資源標識符

1.3.2通過virsh連接遠程宿主機

1.3.3通過virtmanager連接遠程宿主機

1.3.4通過Cockpit連接遠程宿主機

1.4基於共享存儲的遷移

1.4.1準備工作

1.4.2使用virsh進行實時遷移

1.4.3使用virsh進行離線遷移

1.4.4使用virtmanager進行實時遷移

1.5基於非共享存儲的遷移

1.5.1使用virsh進行實時遷移

1.5.2使用virsh進行離線遷移

1.5.3使用virtmanager進行實時遷移

1.6本章小結

第2章實現虛擬機高可用

2.1Linux高可用群集基本原理

2.1.1什麼是高可用群集

2.1.2開源高可用群集技術選型

2.1.3Corosync+Pacemaker體系結構

2.1.4隔離技術概述

2.1.5法定人數概述

2.1.6資源概述

2.2Linux高可用群集安裝

2.2.1群集組件安裝

2.2.2配置主機名及解析

2.2.3配置SSH Key互信

2.2.4配置時鐘

2.2.5配置防火墻

2.2.6配置pcs守護程序

2.2.7配置hacluster帳號及密碼

2.3群集配置文件與管理工具

2.4創建群集

2.4.1認證組成群集的節點

2.4.2配置和同步群集節點

2.4.3在群集節點中啟動群集服務

2.4.4配置隔離設備

2.5基於NFS的KVM群集構建

2.5.1準備NFS存儲服務器

2.5.2準備測試用的虛擬機

2.5.3測試實時遷移

2.5.4創建虛擬機資源

2.5.5群集測試

2.5.6刪除群集資源

2.6基於iSCSI的KVM群集1

2.6.1準備iSCSI存儲服務器

2.6.2為群集準備LVM邏輯卷和文件系統

2.6.3創建卷組和文件系統資源

2.6.4配置SELinux

2.6.5創建虛擬機資源

2.6.6群集測試

2.6.7刪除群集資源

2.7基於iSCSI的KVM群集2

2.7.1安裝軟件包

2.7.2在群集中創建LVM卷組及文件系統資源

2.7.3禁用SELinux

2.7.4準備測試用的虛擬機並測試實時遷移

2.7.5在群集中創建虛擬機資源

2.7.6群集測試

2.7.7刪除群集資源

2.8基於DRBD的KVM群集構建

2.8.1DRBD基本原理

2.8.2安裝DRBD軟件

2.8.3準備用於復制的塊設備

2.8.4DRBD配置

2.8.5創建DLM及LVMLockd資源

2.8.6創建DRBD資源

2.8.7創建GFS2文件系統資源

2.8.8後續配置

2.9本章小結

第3章實現嵌套虛擬化

3.1嵌套虛擬化的原理

3.2L1級別宿主機的準備

3.3L2級別KVM宿主機的配置

3.3.1虛擬機配置(Intel)

3.3.2虛擬機配置(AMD)

3.4L2級別VMware ESXi宿主機的配置

3.4.1VMware ESXi下載與安裝

3.4.2VMware ESXi管理

3.4.3實驗中遇到的問題

3.5L2級別Microsoft HyperV宿主機的配置

3.6本章小結

第4章性能監視與優化

4.1性能監視與優化概述

4.2Linux性能監控及調優工具

4.3使用Tuned優化宿主機和Linux虛擬機的性能

4.4VirtIO驅動程序

4.5CPU優化技術

4.5.1vCPU的數量

4.5.2vCPU的配置

4.5.3vCPU的拓撲

4.5.4非一致性內存訪問(NUMA)的基本概念

4.5.5查看默認的NUMA策略

4.5.6vCPU的固定

4.6內存優化技術

4.6.1內存分配

4.6.2內存調整

4.6.3內存氣球技術

4.6.4內存虛擬化與大頁的原理

4.6.5內存支持的子元素

4.7網絡優化技術

4.7.1常用優化技術

4.7.2VirtIO和vhost_net

4.7.3橋接零復制傳輸

4.7.4多隊列virtionet

4.7.5直接設備分配和SRIOV

4.7.6調整內核參數以提高網絡性能

4.8存儲優化技術

4.8.1緩存模式

4.8.2I/O模式

4.8.3丟棄模式

4.8.4檢測零模式

4.8.5I/O調整

4.9本章小結

第5章P2V和V2V遷移

5.1V2V遷移工具virtv2v

5.1.1virtv2v實用程序簡介

5.1.2virtv2v的工作原理

5.1.3virtv2v的安裝

5.1.4V2V的準備工作

5.1.5示例： 遷移VMware虛擬機

5.1.6導入OVF/OVA格式的文件

5.1.7轉換OVF格式的文件

5.1.8與virtv2v相關的故障排除

5.2P2V遷移工具virtp2v

5.2.1創建或下載virtp2v可啟動映像

5.2.2示例： 遷移Windows 2008 R2服務器

5.2.3故障排錯及雜項

5.3磁盤映像工具libguestfs

5.4本章小結

第6章備份與恢復

6.1數據損壞風險及備份策略

6.2虛擬機冷備

6.3快照的基本原理

6.4內存快照

6.5內部快照

6.5.1創建內部快照

6.5.2恢復內部快照

6.5.3刪除內部快照

6.5.4使用virtmanager管理快照

6.6外部快照

6.6.1創建外部快照

6.6.2靜默選項

6.6.3快照鏈

6.6.4恢復外部快照

6.6.5合並、刪除外部快照

6.7虛擬機備份腳本示例

6.8本章小結

第7章oVirt(RHV)安裝與基本管理

7.1oVirt結構

7.2oVirt安裝

7.2.1準備DNS與NTP

7.2.2準備NFS存儲

7.2.3安裝Cockpit的oVirt插件

7.2.4安裝oVirt引擎的映像文件

7.2.5使用Cockpit部署oVirt引擎

7.2.6訪問管理門戶

7.2.7查看引擎安裝結果

7.2.8為oVirt安裝、添加宿主機

7.3數據中心管理

7.3.1查看默認的數據中心

7.3.2創建新的數據中心

7.3.3更改數據中心存儲類型

7.3.4更改數據中心兼容版本

7.3.5重新初始化數據中心

7.3.6刪除數據中心

7.4存儲管理

7.4.1存儲域概述

7.4.2管理NFS存儲

7.4.3管理本地存儲

7.4.4管理iSCSI存儲

7.5主機管理

7.5.1主機類型

7.5.2編輯主機配置

7.5.3主機維護模式

7.5.4更新主機

7.5.5重新安裝主機

7.6虛擬機管理

7.6.1在客戶端計算機上安裝支持組件

7.6.2準備ISO存儲域及ISO文件

7.6.3創建Linux虛擬機

7.6.4創建Windows虛擬機

7.6.5編輯虛擬機

7.6.6虛擬機常規操作

7.6.7快照管理

7.6.8關聯性管理

7.6.9實時遷移

7.6.10虛擬機高可用

7.7用戶與權限管理

7.8備份與恢復

7.8.1備份oVirt引擎

7.8.2恢復oVirt引擎

7.8.3準備備份存儲域

7.8.4備份和還原虛擬機

7.9本章小結