使用KVM進(jìn)行虛擬化

本章介紹如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)虛擬化解決方案。 我專注于基于內(nèi)核的虛擬機(jī)(KVM)，因?yàn)樗腔贚inux的。 本章的主題包括如何理解虛擬化，選擇硬件和配置網(wǎng)絡(luò); 存儲(chǔ); 文件系統(tǒng)選擇; 優(yōu)化; 安全問(wèn)題; 以及將它們放在一起的參考架構(gòu)。

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什么是虛擬化?

操作系統(tǒng)的虛擬化是在另一臺(tái)機(jī)器中創(chuàng)建虛擬機(jī)(VM)。 主機(jī)稱為虛擬機(jī)管理程序，guest虛擬機(jī)稱為虛擬機(jī)。 如圖3-1所示，五個(gè)虛擬機(jī)在一個(gè)物理機(jī)箱上運(yùn)行。 假設(shè)主機(jī)或虛擬機(jī)管理程序正在運(yùn)行RedHat或CentOS，并且VM也在運(yùn)行相同的操作系統(tǒng)，那么最終會(huì)有六個(gè)操作系統(tǒng)副本。

使用KVM，首先安裝基本操作系統(tǒng)，然后安裝KVM軟件包，然后開始創(chuàng)建VM。

為企業(yè)使用虛擬化的一些優(yōu)點(diǎn)如下：

• 減少資本支出，因?yàn)槟?gòu)買的服務(wù)器較少
• 更快的配置，因?yàn)槟梢园葱钄U(kuò)展
• 由于服務(wù)器較少，降低了能源成本
• 使用高可用性使災(zāi)難恢復(fù)變得更容易
• 更容易支持遺留應(yīng)用程序
• 更接近遷移到云端
• 由于數(shù)據(jù)中心占地面積較小，因此減少了支持需求

無(wú)論如何，虛擬化并不是靈丹妙藥。使用虛擬化的一些缺點(diǎn)如下：

• 虛擬化的抽象層增加了性能損失。
• 虛擬化平臺(tái)上的過(guò)度配置很容易，導(dǎo)致高峰時(shí)段的系統(tǒng)性能下降。
• 軟件定義網(wǎng)絡(luò)的采用緩慢導(dǎo)致難以管理的虛擬網(wǎng)絡(luò)和擁擠的虛擬網(wǎng)絡(luò)。
• 將應(yīng)用程序重寫為更加虛擬/云友好可能會(huì)導(dǎo)致額外的前期采用成本。
• 丟失虛擬機(jī)管理程序可能導(dǎo)致虛擬機(jī)管理程序上丟失大量虛擬機(jī)。
• 虛擬化管理需要在運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域進(jìn)行額外的培訓(xùn)和流程。

虛擬化解決方案

一些不同的企業(yè)級(jí)虛擬化解決方案如下：

LXC

https://linuxcontainers.org/

OpenVZ的

http://openvz.org/Main_Page

QEMU / KVM

http://www.linux-kvm.org/page/Main_Page

VMware的

http://www.vmware.com/

XenServer的

http://www.xenserver.org/

微軟的Hyper-V，基于Windows

http://www.microsoft.com/en-us/server-cloud/solutions/virtualization.aspx

Bhyve，基于FreeBSD

http://bhyve.org/

本章介紹KVM。選擇哪個(gè)平臺(tái)的選擇可能很復(fù)雜。一種可能的選擇是使用虛擬基準(zhǔn)測(cè)試軟件(例如SPEC virt(http://www.spec.org/virt_sc2013/))比較環(huán)境中的兩個(gè)或更多解決方案。使用SPEC virt，您可以啟動(dòng)大量虛擬機(jī)，然后運(yùn)行不同的工作負(fù)載，例如Web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。最后，SPEC virt會(huì)發(fā)布一系列可以比較的數(shù)字，以確定XenServer，KVM或其他虛擬化平臺(tái)是否能為您提供更好的性能。

Linux容器(LXC); 它是一個(gè)用戶空間界面，用于創(chuàng)建以及管理系統(tǒng)和應(yīng)用程序容器。 與KVM相比，LXC是輕量級(jí)的，對(duì)于每個(gè)虛擬機(jī)管理程序，通?？梢詣?chuàng)建比VM更多的Linux容器。 在企業(yè)中，您可能會(huì)找到VM以及LXC。 LXC和KVM之間的主要區(qū)別在于，使用KVM，您可以運(yùn)行不同的內(nèi)核，每個(gè)VM一個(gè)，但是使用LXC，您可以共享相同的內(nèi)核。 LXC也僅限于與虛擬機(jī)管理程序相同的操作系統(tǒng)，但KVM不是; 您可以在VM上安裝與虛擬機(jī)管理程序不同的操作系統(tǒng)。 管理LXC的工具與管理KVM的工具不同。 Libvirt是一個(gè)虛擬化管理庫(kù)，可用于管理KVM VM和Linux容器。 Libvirt非常靈活，可以管理眾多虛擬化技術(shù)。 LXC的一個(gè)例子如圖3-2所示。

OpenVZ也是基于容器的，類似于LXC。使用LXC與OpenVZ的選擇可能很復(fù)雜。 LXC得到了RedHat的支持，所以如果您是CentOS或RedHat商店，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更容易獲得LXC與OpenVZ的支持。另一種迅速普及的基于容器的技術(shù)是Docker(https://www.docker.com/)。 Docker可用于快速應(yīng)用程序部署。

十多年來(lái)，VMware一直是虛擬化解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者。 VMware中的虛擬機(jī)管理程序基于Linux，管理服務(wù)器基于Windows。使用VMware的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是虛擬機(jī)管理程序嵌入在某些服務(wù)器中，這樣可以省去安裝虛擬機(jī)管理程序的麻煩。 VMware和Microsoft虛擬化解決方案的一個(gè)警告是許可成本。雖然兩者都提供免費(fèi)虛擬化解決方案，但他們的企業(yè)產(chǎn)品并非免

在Linux領(lǐng)域，XenServer，VMware和KVM是虛擬化的領(lǐng)先提供商。您在企業(yè)中的選擇取決于許多因素：

• 提供工程師技能
• 安裝的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)
• 組織內(nèi)部的政治
• 供應(yīng)商和合作伙伴關(guān)系
• 業(yè)務(wù)需求
• 企業(yè)采用的技術(shù)方向

例如，如果您正在運(yùn)行Linux并且沒(méi)有Windows服務(wù)器，那么使用Hyper-V是沒(méi)有意義的; KVM可能是更好的選擇。 另一方面，如果您更喜歡具有全功能圖形用戶界面和基于Linux的虛擬機(jī)管理程序的成熟產(chǎn)品，那么VMware可能是比KVM更好的解決方案。 選擇KVM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是RedHat完全支持它。 Citrix也完全支持XenServer; 但是，它并沒(méi)有像KVM那樣與RedHat或CentOS緊密集成。