Ubuntu 安装 KVM 虚拟化

07-17 1571阅读

1. Ubuntu 安装 KVM 虚拟化

KVM 是 Linux 内核中一个基于 hypervisor 的虚拟化模块，它允许用户在 Linux 操作系统上创建和管理虚拟机。

如果机器的CPU不支持硬件虚拟化扩展，是无法使用KVM(基于内核的虚拟机)直接创建和运行虚拟机的。此时最多只能使用QEMU的完全软件仿真模式来运行虚拟机，但是性能会极度低下。

检查您的 CPU 是否支持虚拟化：

运行以下命令，输出大于0，说明KVM与系统兼容，可以安装。

egrep -c 'vmx|svm' /proc/cpuinfo

或者安装cpu-checker工具。

apt install -y cpu-checker

它应该输出：

root@ubuntu:~# kvm-ok
INFO: /dev/kvm exists
KVM acceleration can be used

Vmware workstation可以通过编辑虚拟机处理器选项，开启嵌套虚拟化。

环境信息：

安装环境：vmware workstation

操作系统：ubuntu 22.04 LTS

安装kvm软件包

配置主机名

root@ubuntu:~# hostnamectl set-hostname kvm-host

更新系统

apt update -y

安装必要的包：

## qemu+kvm
apt install -y qemu-kvm 
## libvirt
apt install -y virt-manager libvirt-daemon-system virtinst libvirt-clients
## bridge tool
apt install -y bridge-utils

安装包说明：

qemu-kvm - 为 KVM 管理程序提供硬件模拟的软件程序
libvirt-daemon-system - 将 libvirt 守护程序作为系统服务运行的配置文件
libvirt-clients - 用来管理虚拟化平台的软件
bridge-utils - 用来配置网络桥接的命令行工具

virtinst - 用来创建虚拟机的命令行工具

一旦软件包被安装好，libvirt 守护程序将会自动启动。你可以通过运行下面的命令验证：

root@kvm-host:~# systemctl is-active libvirtd
active

用户添加到 KVM 和 Libvirt 组

想要创建和管理虚拟机，你需要添加你的用户到libvirt和kvm用户组。

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

网络设置

在libvirt 安装过程中，一个被称为 virbr0 的桥接设备默认被创建。这个设备使用 NAT 来连接客户机到外面的世界。

查看网卡变化，新增了一个virtbr0的网桥接口。

root@kvm-host:~# ip a
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:  mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:15:cb:54 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp2s1
    inet 192.168.93.9/24 brd 192.168.93.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe15:cb54/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0:  mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:93:99:53 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
       valid_lft forever preferred_lft forever

运行 brctl 工具来列出当前的网桥和它们连接的接口：

root@kvm-host:~# brctl show
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
virbr0          8000.525400939953       yes

默认网络设置适合大部分 Ubuntu 用户，但是有限制，由于虚拟机地址段为私有IP地址，你只能从虚拟机所在宿主机访问虚拟机地址，无法从外部网络访问虚拟机地址。

Libvirt默认NAT网络模式原理图：

如果需要从外部连接虚拟机，需要创建一个新的网桥，将该网桥桥接到物理网卡，以便虚拟机配置物理网段的IP地址，进而实现通过外部网络直连虚拟机。

下载 cloud image 镜像

下面以默认NAT网络模式为例，介绍使用 ubuntu cloud image 快速启动虚拟机。

以 jammy（Ubuntu Server 22.04 LTS）为例

# 官方源
wget https://cloud-images.ubuntu.com/bionic/current/bionic-server-cloudimg-amd64.img
# 国内源
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-cloud-images/jammy/current/jammy-server-cloudimg-amd64.img

安装guestfs-tools 镜像定制工具

apt install -y guestfs-tools

创建镜像模板目录

mkdir -p /var/lib/libvirt/images/templates

复制镜像到模板目录

cp jammy-server-cloudimg-amd64.img /var/lib/libvirt/images/templates/

定制镜像参数

export image=/var/lib/libvirt/images/templates/jammy-server-cloudimg-amd64.img
virt-customize -a $image --run-command 'adduser ubuntu'
virt-customize -a $image --run-command 'echo "ubuntu:ubuntu123" | chpasswd'
virt-customize -a $image --run-command 'adduser ubuntu sudo'
virt-customize -a $image --run-command 'apt update -y'
virt-customize -a $image --run-command 'apt install -y qemu-guest-agent'

参数说明：

创建 ubuntu 用户，密码为 ubuntu123，并赋予sudo权限
更新系统软件索引（可选）

安装必要的软件包（可选）

创建虚拟机

创建虚拟机存储路径并复制镜像模板

mkdir -p /var/lib/libvirt/images/ubuntu01
cp /var/lib/libvirt/images/templates/jammy-server-cloudimg-amd64.img /var/lib/libvirt/images/ubuntu01/

使用virt-install命令创建虚拟机

virt-install \
  --name ubuntu01 \
  --vcpus 1 \
  --memory 2048 \
  --disk path=/var/lib/libvirt/images/ubuntu01/jammy-server-cloudimg-amd64.img \
  --os-variant ubuntu22.04 \
  --import \
  --autostart \
  --noautoconsole

参数说明：

--name：可选，指定虚拟机名称
--vcps：可选，指定虚拟机cpu大小
--memory：可选，指定虚拟机内存大小
--disk path：必选，指定虚拟机镜像位置
--os-variant：必选，指定虚拟机操作系统类型
--import ：必选，指定虚拟机安装方式，安装方式不同该参数不同
--autostart：可选，默认虚拟机不会随主机重启后一起启动，可通过添加该参数配置

--noautoconsole：可选，不指定该参数virt-install命令将始终处于挂起状态，需要另开窗口登录虚拟机

说明：使用osinfo-query命令可以列出--os-variant选项支持的所有参数。

$ apt install -y libosinfo-bin
$ osinfo-query os

命令示例输出如下

root@kvm-host:~# virt-install \
  --name ubuntu01 \
  --vcpus 1 \
  --memory 2048 \
  --disk path=/var/lib/libvirt/images/ubuntu01/jammy-server-cloudimg-amd64.img \
  --os-variant ubuntu22.04 \
  --import \
  --autostart \
  --noautoconsole
Starting install...
Creating domain...                      |    0 B  00:00:00     
Domain creation completed.
root@kvm-host:~#

创建虚拟机后，查看网口及网桥变化，主机新增vnet0网卡，网桥新增vnet0接口，说明虚拟机连接到了网桥上。

root@kvm-host:~# ip a
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:  mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:15:cb:54 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp2s1
    inet 192.168.93.9/24 brd 192.168.93.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe15:cb54/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0:  mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:93:99:53 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: vnet0:  mtu 1500 qdisc noqueue master virbr0 state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/ether fe:54:00:fc:fe:df brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 fe80::fc54:ff:fefc:fedf/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@kvm-host:~# brctl show
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
virbr0          8000.525400939953       yes             vnet0

查看虚拟机运行状态

root@kvm-host:~# virsh list
 Id   Name       State
--------------------------
 1    ubuntu01   running
root@kvm-host:~#

使用virsh console命令连接到虚拟机，使用上面定义的用户密码ubuntu/ubuntu123登录到虚拟机

virsh console ubuntu01

示例命令输出如下:

root@kvm-host:~# virsh console ubuntu01 
Connected to domain 'ubuntu01'
Escape character is ^] (Ctrl + ])
ubuntu login: ubuntu
Password: 
Welcome to Ubuntu 22.04.4 LTS (GNU/Linux 5.15.0-100-generic x86_64)
 * Documentation:  https://help.ubuntu.com
 * Management:     https://landscape.canonical.com
 * Support:        https://ubuntu.com/pro
  System information as of Fri Mar 15 11:31:43 UTC 2024
  System load: 0.0458984375      Memory usage: 8%   Processes:       114
  Usage of /:  81.3% of 1.96GB   Swap usage:   0%   Users logged in: 0
Expanded Security Maintenance for Applications is not enabled.
1 update can be applied immediately.
1 of these updates is a standard security update.
To see these additional updates run: apt list --upgradable
Enable ESM Apps to receive additional future security updates.
See https://ubuntu.com/esm or run: sudo pro status
The programs included with the Ubuntu system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.
Ubuntu comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent permitted by
applicable law.
To run a command as administrator (user "root"), use "sudo ".
See "man sudo_root" for details.
ubuntu@ubuntu:~$ 
ubuntu@ubuntu:~$ cat /etc/os-release 
PRETTY_NAME="Ubuntu 22.04.4 LTS"
NAME="Ubuntu"
VERSION_ID="22.04"
VERSION="22.04.4 LTS (Jammy Jellyfish)"
VERSION_CODENAME=jammy
ID=ubuntu
ID_LIKE=debian
HOME_URL="https://www.ubuntu.com/"
SUPPORT_URL="https://help.ubuntu.com/"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.launchpad.net/ubuntu/"
PRIVACY_POLICY_URL="https://www.ubuntu.com/legal/terms-and-policies/privacy-policy"
UBUNTU_CODENAME=jammy
ubuntu@ubuntu:~$

切换到root用户，输入ubuntu用户的密码ubuntu123

ubuntu@ubuntu:~$ sudo -i
[sudo] password for ubuntu: 
root@ubuntu:~# 
root@ubuntu:~# ip a
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: enp1s0:  mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:fc:fe:df brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
root@ubuntu:~#

可以看到网卡未获取任何IP地址，通过主机上的网桥接口virbr0可以确认网桥地址段默认为192.168.122.0/24，网关地址为192.168.122.1/24，该地址段和网关就是虚拟机可用的地址段和网关。

确认虚拟机网卡名称为enp1s0，虚拟机中创建网卡配置文件

cat >/etc/netplan/00-installer-config.yaml

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