Системы виртуализации kvm как установить. Перестаем бояться виртуализации при помощи KVM
Мне лично проще всего думать о KVM (Kernel-based Virtual Machine), как о таком уровне абстракции над технологиями хардверной виртуализации Intel VT-x и AMD-V. Берем машину с процессором, поддерживающим одну из этих технологий, ставим на эту машину Linux, в Linux’е устанавливаем KVM, в результате получаем возможность создавать виртуалки. Так примерно и работают облачные хостинги, например, Amazon Web Services . Наряду с KVM иногда также используется и Xen, но обсуждение этой технологии уже выходит за рамки данного поста. В отличие от технологий контейнерной виртуализации, например, того же Docker , KVM позволяет запускать в качестве гостевой системы любую ОС, но при этом имеет и бо льшие накладные расходы на виртуализацию.
Примечание: Описанные ниже действия были проверены мной на Ubuntu Linux 14.04, но по идее будут во многом справедливы как для других версий Ubuntu, так и других дистрибутивов Linux. Все должно работать как на десктопе, так и на сервере, доступ к которому осуществляется по SSH.
Установка KVM
Проверяем, поддерживается ли Intel VT-x или AMD-V нашим процессором:
grep -E "(vmx|svm)" / proc/ cpuinfo
Если что-то нагреполось, значит поддерживается, и можно действовать дальше.
Устанавливаем KVM:
sudo
apt-get update
sudo
apt-get install
qemu-kvm libvirt-bin virtinst bridge-utils
Что где принято хранить:
- /var/lib/libvirt/boot/ — ISO-образы для установки гостевых систем;
- /var/lib/libvirt/images/ — образы жестких дисков гостевых систем;
- /var/log/libvirt/ — тут следует искать все логи;
- /etc/libvirt/ — каталог с файлами конфигурации;
Теперь, когда KVM установлен, создадим нашу первую виртуалку.
Создание первой виртуалки
В качестве гостевой системы я выбрал FreeBSD. Качаем ISO-образ системы:
cd
/
var/
lib/
libvirt/
boot/
sudo
wget
http://
ftp.freebsd.org/
path/
to/
some-freebsd-disk.iso
Управление виртуальными машинами в большинстве случаев производится при помощи утилиты virsh:
sudo virsh --help
Перед запуском виртуалки нам понадобится собрать кое-какие дополнительные сведения.
Смотрим список доступных сетей:
sudo virsh net-list
Просмотр информации о конкретной сети (с именем default):
sudo virsh net-info default
Смотрим список доступных оптимизаций для гостевых ОС:
sudo virt-install --os-variant list
Итак, теперь создаем виртуальную машину с 1 CPU, 1 Гб RAM и 32 Гб места на диске, подключенную к сети default:
sudo
virt-install \
--virt-type
=kvm \
--name
freebsd10 \
--ram
1024
\
--vcpus
=1
\
--os-variant
=freebsd8 \
--hvm
\
--cdrom
=/
var/
lib/
libvirt/
boot/
FreeBSD-10.2
-RELEASE-amd64-disc1.iso \
--network
network
=default,model
=virtio \
--graphics
vnc \
--disk
path
=/
var/
lib/
libvirt/
images/
freebsd10.img,size
=32
,bus
=virtio
Вы можете увидеть:
WARNING Unable to connect to graphical console: virt-viewer not
installed. Please install the "virt-viewer" package.
Domain installation still in progress. You can reconnect to the console
to complete the installation process.
Это нормально, так и должно быть.
Затем смотрим свойства виртуалки в формате XML:
sudo virsh dumpxml freebsd10
Тут приводится наиболее полная информация. В том числе есть, к примеру, и MAC-адрес, который понадобятся нам далее. Пока что находим информацию о VNC. В моем случае:
С помощью любимого клиента (я лично пользуюсь Rammina) заходим по VNC , при необходимости используя SSH port forwarding. Попадаем прямо в инстялятор FreeBSD. Дальше все как обычно — Next, Next, Next, получаем установленную систему.
Основные команды
Давайте теперь рассмотрим основные команды для работы с KVM.
Получение списка всех виртуалок:
sudo virsh list --all
Получение информации о конкретной виртуалке:
sudo virsh dominfo freebsd10
Запустить виртуалку:
sudo virsh start freebsd10
Остановить виртуалку:
sudo virsh shutdown freebsd10
Жестко прибить виртуалку (несмотря на название, это не удаление):
sudo virsh destroy freebsd10
Ребутнуть виртуалку:
sudo virsh reboot freebsd10
Склонировать виртуалку:
sudo
virt-clone -o
freebsd10 -n
freebsd10-clone \
--file
/
var/
lib/
libvirt/
images/
freebsd10-clone.img
Включить/выключить автозапуск:
sudo
virsh autostart freebsd10
sudo
virsh autostart --disable
freebsd10
Запуск virsh в диалоговом режиме (все команды в диалоговом режиме — как описано выше):
sudo virsh
Редактирование свойств виртуалки в XML, в том числе здесь можно изменить ограничение на количество памяти и тд:
sudo virsh edit freebsd10
Важно! Комментарии из отредактированного XML, к сожалению, удаляются.
Когда виртуалка остановлена, диск тоже можно ресайзить:
sudo
qemu-img resize /
var/
lib/
libvirt/
images/
freebsd10.img -2G
sudo
qemu-img info /
var/
lib/
libvirt/
images/
freebsd10.img
Важно! Вашей гостевой ОС, скорее всего, не понравится, что диск внезапно стал больше или меньше. В лучшем случае, она загрузится в аварийном режиме с предложением переразбить диск. Скорее всего, вы не должны хотеть так делать. Куда проще может оказаться завести новую виртуалку и смигрировать на нее все данные.
Резервное копирование и восстановление производятся довольно просто. Достаточно сохранить куда-то вывод dumpxml, а также образ диска, а потом восстановить их. На YouTube удалось найти видео с демонстрацией этого процесса, все и вправду несложно.
Настройки сети
Интересный вопрос — как определить, какой IP-адрес получила виртуалка после загрузки? В KVM это делается хитро. Я в итоге написал такой скрипт на Python :
#!/usr/bin/env python3
# virt-ip.py script
# (c) 2016 Aleksander Alekseev
# http://сайт/
import
sys
import
re
import
os
import
subprocess
from
xml
.etree
import
ElementTree
def
eprint(str
)
:
print
(str
,
file
=
sys
.stderr
)
if
len
(sys
.argv
)
<
2
:
eprint("USAGE: "
+ sys
.argv
[
0
]
+ "
eprint("Example: "
+ sys
.argv
[
0
]
+ " freebsd10"
)
sys
.exit
(1
)
if
os
.geteuid
()
!=
0
:
eprint("ERROR: you shold be root"
)
eprint("Hint: run `sudo "
+ sys
.argv
[
0
]
+ " ...`"
)
;
sys
.exit
(1
)
if
subprocess
.call
("which arping 2>&1 >/dev/null"
,
shell =
True
)
!=
0
:
eprint("ERROR: arping not found"
)
eprint("Hint: run `sudo apt-get install arping`"
)
sys
.exit
(1
)
Domain = sys .argv [ 1 ]
if
not
re
.match
("^*$"
,
domain)
:
eprint("ERROR: invalid characters in domain name"
)
sys
.exit
(1
)
Domout =
subprocess
.check_output
("virsh dumpxml "
+domain+" || true"
,
shell =
True
)
domout =
domout.decode
("utf-8"
)
.strip
()
if
domout ==
""
:
# error message already printed by dumpxml
sys
.exit
(1
)
Doc = ElementTree.fromstring (domout)
# 1. list all network interfaces
# 2. run `arping` on every interface in parallel
# 3. grep replies
cmd
=
"(ifconfig | cut -d " " -f 1 | grep -E "." | "
+ \
"xargs -P0 -I IFACE arping -i IFACE -c 1 {} 2>&1 | "
+ \
"grep "bytes from") || true"
for
child in
doc.iter
()
:
if
child.tag
==
"mac"
:
macaddr =
child.attrib
[
"address"
]
macout =
subprocess
.check_output
(cmd
.format
(macaddr)
,
shell =
True
)
print
(macout.decode
("utf-8"
)
)
Скрипт работает как с default сетью, так и с bridged сетью, настройку которой мы рассмотрим далее. Однако на практике куда удобнее настроить KVM так, чтобы он всегда назначал гостевым системам одни и те же IP-адреса. Для этого правим настройки сети:
sudo virsh net-edit default
… примерно таким образом:
После внесения этих правок
>
… и заменяем на что-то вроде:
>
Перезагружаем гостевую систему и проверяем, что она получила IP по DHCP от роутера. Если же вы хотите, чтобы гостевая система имела статический IP-адрес, это настраивается как обычно внутри самой гостевой системы.
Программа virt-manager
Вас также может заинтересовать программа virt-manager:
sudo
apt-get install
virt-manager
sudo
usermod -a
-G
libvirtd USERNAME
Так выглядит ее главное окно:
Как видите, virt-manager представляет собой не только GUI для виртуалок, запущенных локально. С его помощью можно управлять виртуальными машинами, работающими и на других хостах, а также смотреть на красивые графички в реальном времени. Я лично нахожу особенно удобным в virt-manager то, что не нужно искать по конфигам, на каком порту крутится VNC конкретной гостевой системы. Просто находишь виртуалку в списке, делаешь двойной клик, и получаешь доступ к монитору.
Еще при помощи virt-manager очень удобно делать вещи, которые иначе потребовали бы трудоемкого редактирования XML-файлов и в некоторых случаях выполнения дополнительных команд. Например, переименование виртуальных машин, настройку CPU affinity и подобные вещи. Кстати, использование CPU affinity существенно снижает эффект шумных соседей и влияние виртуальных машин на хост-систему. По возможности используйте его всегда.
Если вы решите использовать KVM в качестве замены VirtualBox, примите во внимание, что хардверную виртуализацию они между собой поделить не смогут. Чтобы KVM заработал у вас на десктопе, вам не только придется остановить все виртуалки в VirtualBox и Vagrant , но и перезагрузить систему. Я лично нахожу KVM намного удобнее VirtualBox, как минимум, потому что он не требует выполнять команду sudo / sbin/ rcvboxdrv setup после каждого обновления ядра, адекватно работает c Unity , и вообще позволяет спрятать все окошки.
В Ubuntu рекомендуется использовать гипервизор (менеджер виртуальных машин) KVM и библиотеку libvirt в качестве инструментария управления им. Libvirt включает в себя набор программного API и пользовательских приложений управления виртуальными машинами (ВМ) virt-manager (графический интерфейс, GUI) или virsh (командная строка, CLI). В качестве альтернативных менеджеров можно использовать convirt (GUI) или convirt2 (WEB интерфейс).
В настоящее время в Ubuntu офицально поддерживается только гипервизор KVM. Этот гипервизор является частью кода ядра операционной системы Linux. В отличие от Xen, KVM не поддерживает паравиртуализацию, то есть, для того, чтобы его использовать, ваш CPU должен подерживать технологии VT. Вы можете проверить, поддерживает ли ваш процессор эту технологию, выполнив команду в терминале:
Если в результате получили сообщение:
INFO: /dev/kvm exists KVM acceleration can be used
значит KVM будет работать без проблем.
Если же на выходе получили сообщение:
Your CPU does not support KVM extensions KVM acceleration can NOT be used
то вы всё равно сможете использовать виртуальную машину, но работать она будет намного медленнее.
Устанавливать в качестве гостевых 64-битные системы
Выделять гостевым системам более 2 Гбайт ОЗУ
Установка
Sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin ubuntu-vm-builder bridge-utils
Это установка на сервер без X-ов, т. е. не включает в себя графический интерфейс. Установить его можно командой
Sudo apt-get install virt-manager
После этого в меню появится пункт «Менеджер виртуальных машин» и, с большой долей вероятности, всё заработает. Если какие-то проблемы всё же возникнут, то нужно будет почитать инструкцию в англоязычной вики.
Создание гостевой системы
Процедура создания гостевой системы с помощью графического интерфейса достаточно проста.
А вот текстовый режим можно и описать.
qcow2
При создании системы с помощью графического интерфейса в качестве жёсткого диска предлагается либо выбрать уже существующий файл-образ или блочное устройсво, либо создать новый файл с сырыми (RAW) данными. Однако, это далеко не единственный доступный формат файлов. Из всех перечисленных в man qemu-img типов дисков наиболее гибким и современным является qcow2 . Он поддерживает снапшоты, шифрование и сжатие. Его необходимо создавать до того, как создать новую гостевую систему.
Qemu-img create -o preallocation=metadata -f qcow2 qcow2.img 20G
Согласно тому же man qemu-img , предварительное размещение метаданных (-o preallocation=metadata) делает диск изначально немного больше, но обеспечивает лучшую производительность в те моменты, когда образу нужно расти. На самом деле, в данном случае эта опция позволяет избежать неприятного бага. Создаваемый образ изначально занимает меньше мегабайта места и по мере необходимости растёт до указанного размера. Гостевая система сразу должна видеть этот окончательный указанный размер, тем не менее, на этапе установки она может увидеть реальный размер файла. Естественно, устанавливаться на жёсткий диск размером 200 кбайт она откажется. Баг не специфичен для Ubuntu, проявляется ещё в RHEL, как минимум.
Кроме типа образа впоследствии можно будет выбрать способ его подключения - IDE, SCSI или Virtio Disk. От этого выбора будет зависеть производительность дисковой подсистемы. Однозначно правильного ответа нет, выбирать нужно исходя из задачи, которая будет возложена на гостевую систему. Если гостевая система создаётся «на посмотреть», то сойдёт любой способ. Вообще, обычно именно I/O является узким местом виртуальной машины, поэтому при создании высоконагруженной системы к этому вопросу нужно отнестись максимально ответственно.
Ранее я уже писал об установке Qemu-KVM
в Debian
. Но, на мой взгляд, информация получилась неполной. Плюс я не учёл некоторые нюансы. Потому предлагаю вашему вниманию обновлённую статью по установке виртуальной машины Qemu-KVM. Старую статью, естественно, удалю.
Думаю, объяснять что такое виртуальная машина , не стоит. Вы наверняка это знаете (раз читаете эту статью). Если нет - . Мы же остановимся непосредсвенно на сабже. Qemu-KVM - это проект по объединению двух замечтальнейшийх (на мой взгляд) технологий полной виртуализации. Qemu - это своего рода "эмулятор компьютера", который поддерживает великое множество аппаратных архитектур. В нём можно запустить практически любую ОС для любого устройства (к примеру я запускал старые версии Mac OS X , который для PowerPC ). Недостатком Qemu является его медлительность вследствии отсутствия аппратного ускорения. И тут на помощь приходит другой проект - KVM . Или Kernel Virtual Machine. KVM - это технология ядра Linux, которая позволяет обеспечить аппаратное ускорение при полной виртуализации. Недостатком KVM является поддержка только архитектуры x86
Почему Qemu-KVM? Для Linux это самый рекомендуемый проект виртуализации. Он работает быстрее, чем VirtualBox и VMware Player (по моим тестам), KVM - это родная для Линукса технология. Плюс, если вы обладатель хорошего игрового компьютера с двумя видеокартами, вы можете установить в Qemu-KVM Windows , пробросить в неё одну из видеокарт, и забыть о перезагрузке в другую ОС. Захотели поиграть - запустили виртуалку с виндой и играете. Производительность будет 95% от производительности установленной на "железо" винды. Но это просто шикарно, на мой взгляд. Об этом я напишу отдельную статью. Будет интересно:)
А теперь опишу план наших действий. Во первых, установку я буду проводить на примере Debian 8.2 GNOME 64 bit , хотя, особых различий в других графических окружениях не будет. Во-вторых - я буду описывать работу с KVM только в графическом режиме (мы ведь не на сервер будет его ставить). Поэтому никаких терминалов, скриптов и так далее, как обычно поступают в случае серверной виртуализации. В третьих - советую вам дополнительно прочитать документацию к Qemu и KVM (ссылки дам в конце статьи). Вам это очень пригодится, если вы хотите по-максимуму использовать весь потенциал этой связки. Ну чтож, план наших действий ясен. Теперь этапы действий:
- установка qemu-kvm;
- установка графического менеджера и дополнительных утилит;
- настройка сетевого моста;
- создание хранилища для виртуальных машин;
- установка гостевой системы.
egrep "(vmx|svm)" /proc/cpuinfo
В выводе команды должны присутствовать либо vmx , либо svm . Если их нет - проверьте включена ли виртуализация в BIOS (ищите пункты Intel VT-i или аналогичный для AMD ). Если ничего нет - значит не повезло.
Устанавливаем необходимые компоненты:
sudo apt install qemu-kvm bridge-utils libvirt-bin virt-manager
Добавляем себя в группу libvirt:
sudo adduser $USER libvirt
Теперь настроим сеть. Для того чтобы все виртауальные машины могли выходить в сеть и связываться друг с другом, нужно создать сетевой мост и виртаульные сетевые карты для каждой виртуалки (tap-устройства ). Так как виртуальные машины мы будем устанавливать из графического интерфейса, то создавать вручную tap"ы не нужно. Virt Manager сделает это за нас при каждом запуске. Нам нужно только настроить мост. Для начала включим маршрутизацию в ядре:
sudo nano /etc/sysctl.conf
Ищем строку net.ipv4_forward=0 и меняем её значение на 1 . Сохраняем и:
sudo sysctl -p
Далее я буду предполагать следующее: 1) на вашем компьютере есть одна сетевая карта, получающая ip-адрес от роутера. 2) вы выходите в интернет через 3G-модем, и сетевая карта у вас свободна. Этот вариант предполагает побольше ручной работы, но он проверен неоднократно (у самого так на одной из машин). Итак, открываем файл interfaces:
sudo nano /etc/network/interfaces
Его содержимое по умолчанию такое:
auto lo
iface lo inet loopback
Меняем его содержимое. Для первого варианта:
source /etc/network/interfaces.d/*
# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback
auto eth0
iface eth0 inet manual
auto br0
iface br0 inet static
address 192.168.0.2
gateway 192.168.0.1
netmask 255.255.255.0
network 192.168.0.0
broadcast 192.168.0.255
bridge_ports eth0
bridge_stp off
bridge_maxwait 0
bridge_fd 0
Для второго варианта:
source /etc/network/interfaces.d/*
# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback
auto ppp0
iface ppp0 inet wvdial
auto eth0
iface eth0 inet manual
auto br0
iface br0 inet static
address 192.168.0.2
gateway 192.168.0.1
netmask 255.255.255.0
network 192.168.0.0
broadcast 192.168.0.255
bridge_ports eth0
bridge_stp off
bridge_maxwait 0
bridge_fd 0
up route del default br0
Примечание:
если вам не нужно автоматическое подключение Интернета через модем после старта системы, уберите из конфига строки auto ppp0
и
iface ppp0 inet wvdial
. В противном случае, убедитесь что при запуске системы, модем вставлен в USB-порт.
Сохраняем. Теперь для варианта с модемом, нужно установить программу дозвона wvdial :
sudo apt install wvdial
Правим конфиг (обратите внимание: в качестве примера используется 3G-модем Beeline . Примеры конфигов для других модемов вы без труда найдёте в интернете):
sudo nano /etc/wvdial.conf
Init1 = ATZ
Init2 = ATQ0 V1 E1 S0=0 &C1 &D2 +FCLASS=0
Init3 = AT+CGDCONT=1,"IP","home.beeline.ru"
Stupid Mode = 1
ISDN = 0
Modem Type = USB Modem
New PPPD = yes
Phone = *99#
Modem = /dev/ttyACM0
Username = beeline
Password = beeline
Baud = 9600
Country = Russia
Auto Reconnect = on
Auto DNS = off
Idle Seconds = 0
Сохраняем. Теперь модем будет включаться сразу после загрузки системы. Строка up route del default br0 удаляет маршрут по умолчанию через мост. Если этого не сделать, вы не сможете соединиться с Интернетом, так как трафик будет идти по мосту, а не через 3G-модем.
Последним этапом нам нужно сказать фаерволлу , чтобы он пропускал в сеть трафик от наших виртуалок и обратно. Для этого можно пойти двумя путями: написать скрипт с несколькими правилами для iptables , который будет запускаться вместе с системой, или ввести эти правила вручную и сохранить их. Я воспользуюсь первым вариантом. Для второго вам нужно будет установить пакет iptables-persistent и просто поочерёдно вводить правила (с использованием sudo). Итак. создаём скрипт (в любом текстовом редакторе). Вставляем туда следующее содержимое:
#!/bin/sh
# Определяем выходной интерфейс для которого будет применяться замена адресов (NAT)
iptables -v -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE
# Пересылаем все пакеты, пришедшие на модем из глобальной сети (0.0.0.0/0) в локальную сеть (192.168.0.0/24)
iptables -v -A FORWARD -i ppp0 -o br0 -s 0.0.0.0/0 -d 192.168.0.0/24 -j ACCEPT
# Пересылаем все пакеты, пришедшие из локальной сети (192.168.0.0/24) в глобальную (0.0.0.0/0)
iptables -v -A FORWARD -i br0 -o ppp0 -s 192.168.0.0/24 -d 0.0.0.0/0 -j ACCEPT
Сохраняем его как gateway.sh и даём права на выполнение (либо в свойствах файла, либо в терминале командой chmod +x gateway.sh ). Теперь вы можете либо запускать его вручную, после того как загрузилась система, либо добавить в автозагрузку. Для этого переместите скрипт в ~/.config/autostart (в файловом менеджере включите показ скрытых файлов, и вы увидите каталог .config в домашней директории).
Теперь всё готово для установки виртуальной машины. Из меню приложений запускаем Virt Manager (менеджер виртуальных машин):
Кликаем правой кнопкой на строке localhost и выбираем Детали . Переходим на вкладку Хранилище . Нам нужно указать каталог (или раздел диска/диск) для хранения виртуальных машин.
В левом нижнем углу жмём на плюсик (Добавить пул ), указывам тип хранилища и путь к нему.
На вкладке Сетевые интерфейсы , можете проверить, всё ли работает.
Теперь нажимаем Файл - New virtual machine . Указываем путь к образу диска, тип виртуальной машины. Далее указываем количество оперативной памяти для неё и количество ядер процессора. Далее указываем наше хранилище и нажимаем Новый том . Указываем название, тип оставляем qcow2 , и размер. Это будет виртуальный жёсткий диск. Если планируете устанавливать систему с графической оболочкой и кучей программ, дайте места побольше (гигов 50). На последней вкладке ставим галочку на Изменить настройки перед запуском , проверяем что в качестве сетевого устройства выбран наш мост, пишем любое название для виртуалки и жмём Завершить . Перед вами откроется окно параметров этой виртуальной машины.
Переходим на вкладку Процессор , и ставим галочку на Скопировать настройки процессора хост-системы .
Далее на вкладку Сеть (следующая), и также указываем vitio . На вкладке Дисплей укажите Spice , а на вкладке Видео - QXL . Обычно эта связка обеспечивает максимальную производительность отрисовки графики, но, если хотите, можете поэксперементировать. Учтите, что для гостевых систем Windows, требуется отдельная установка QXL-драйвера (в самой Windows).
Теперь когда всё готово, в левом верхнем углу жмём Начать установку
. И ставим систему как обычно, за одним исключением: как только установщик начнёт автоматически настраивать сеть, нажмите Отмена
, и выберите Настроить сеть вручную
. Укажите для виртуалки желаемый IP-адрес (в нашем случае 192.168.0.3
), маску подсети (255.255.255.0
), шлюз (шлюзом будет адрес хоста, тоесть 192.168.0.2
) и DNS-сервер (здесь просто укажите Гугловский 8.8.8.8
). И всё. Дальше ничего делать не нужно. Ставьте систему и настраивайте. В общем-то, всё. Описанные действия - это способ заменить, скажем, VirtualBox на более лучшую альтернативу. Прочитав документацию, вы поймёте, насколько широки возможности Qemu-KVM. Я намеренно не стал описывать здесь дополнительные консольные параметры и методы запуска виртуальных машин через терминал, так как это далеко не всегда нужно на домашней машине. Об этом я напишу отдельную статью, по настройке домашнего многофункционального сервера (который также сможет выступать в качестве сервера виртуальных машин). Для тех, кто по каким-то причинам не понял написанное, или остались непонятные моменты - предлагаю посмотреть ролик, в котором я уже не опишу, а покажу, как всё это добро устанавливать и настраивать. Если у вас есть предложения или дополнения к статье - пишите в комментариях.