KVM虛擬化技術之virt-manager使用及KVM虛擬化平臺網(wǎng)絡模型介紹
一.使用virt-manager創(chuàng)建和管理虛擬機
1.使用VNC Viewer連接進入虛擬化平臺主機
2.打開終端輸入virt-manager命令啟動virt-manager虛擬機管理界面
#virt-manager
3.通過virt-manager安裝CentOS 6.6的虛擬機
點擊如圖所示圖標新建虛擬機：
選擇PXE引導，我的網(wǎng)絡內(nèi)存在一個系統(tǒng)自動化部署服務器：
選擇操作系統(tǒng)類型和版本：
設置內(nèi)存和CPU個數(shù)：
設置硬盤大小，這里采用動態(tài)擴展磁盤空間方式：
忽略這個錯誤，由于是虛擬磁盤，不用擔心空間，只需要保證系統(tǒng)空間不會超過物理磁盤實際空間：
勾選選項是可以查看配置在安裝前：
我們可以在這個界面進行設置，我這里就不設置了，直接點擊Begin Installation：
我們選擇安裝個基本的系統(tǒng)：
進入安裝了：
可以觀察安裝時Virt-manager界面的情況：
可以知曉虛擬機正在運行，可以查看CPU的使用情況：
安裝完成后如圖；
關閉虛擬機，在虛擬機輸入關機指令即可將虛擬機關閉；
基于virt-manager創(chuàng)建管理虛擬機就完成了，很簡單的。
下面的實驗我們還是使用cirros輕量級的linux系統(tǒng)。
二.KVM虛擬化平臺的網(wǎng)絡模型
1.網(wǎng)絡模型介紹
一般虛擬機虛擬網(wǎng)絡的設置主要包括三種方式。主要如下：
NAT模式
也有人稱此種模式為host模式。在這種模式下虛擬機可以理解成沒有自己的獨立網(wǎng)卡。所有訪問虛擬機的請求其實是直接發(fā)送給宿主機，然后通過訪問宿主機轉發(fā)到虛擬機上的。相應的虛擬機訪問其他網(wǎng)絡，也是先轉發(fā)到宿主機然后在轉發(fā)出去。對于宿主機之外的網(wǎng)絡，是不知道該虛擬機存在的。
Bridge模式
橋接模式是使用比較多的模式，它是虛擬機擁有自己的獨立網(wǎng)卡和IP，然后通過借用宿主機的網(wǎng)卡對外連接網(wǎng)絡。它把宿主機的網(wǎng)卡當作了一種橋，通過這個橋連接外網(wǎng)的世界。在這種模式下，可以簡單的理解成虛擬機和宿主機是兩個不同的機器，有獨立IP可以相互訪問。對于虛擬機的IP獲取，一般可以直接指定也可以通過DHCP獲取得到。
Internal模式（host-only)
這個是把虛擬機之間的網(wǎng)絡和主機的網(wǎng)絡隔離開來。虛擬機是一片網(wǎng)絡，主機也是一片網(wǎng)絡，彼此之間不能相互訪問。
橋接模型我們前面使用的很多例子，我這里就不做介紹了，我重點介紹一下host-only模型和NAT模型。
2.host-only模式實例
1）.我們創(chuàng)建一個host-only的橋設備，將虛擬機之間的網(wǎng)絡和KVM虛擬化平臺宿主機隔離開來；
# brctl addbr isolationbr
查看橋設備：
# brctl show bridge name bridge id STP enabled interfaces br0 8000.000c293e6326 yes eth0 isolationbr 8000.000000000000 no virbr0 8000.525400305441 yes virbr0-nic
但是這個橋設備是未激活的，我們需要使用ip命令激活橋設備：
# ip link set isolationbr up
激活后查看我們的橋設備：
# ip link show 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu65536 qdisc noqueue state UNKNOWN link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 2: eth0:<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen1000 link/ether 00:0c:29:3e:63:26 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 3: br0:<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN link/ether 00:0c:29:3e:63:26 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 4: virbr0:<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN link/ether 52:54:00:30:54:41 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 5: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST>mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 500 link/ether 52:54:00:30:54:41 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 16: isolationbr:<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN link/ether 6e:5e:8d:39:56:b5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 17: vnet1:<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWNqlen 500 link/ether 3a:ce:49:1d:f4:a3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 18: vnet2:<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWNqlen 500 link/ether 62:fc:96:5c:1f:7d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
2）.啟動兩個虛擬機：
第一臺cirros虛擬機：
# qemu-kvm -m 128 -name cirros1 -drive file=/kvm/images/cirros-0.3.0-x86_64-disk.img,media=disk,format=qcow2,if=ide -net nic -net tap,ifname=vnet1,script=/etc/qemu-ifup,downscript=/etc/qemu-ifdown -boot c -daemonize
啟動后從vncviewer登錄如圖：
第二臺cirros虛擬機，啟動時需要指定mac地址；
# qemu-kvm -m 128 -name cirros2 -drive file=/kvm/images/cirros-0.3.0-x86_64-disk2.img,media=disk,format=qcow2,if=ide -net nic,macaddr=52:54:00:65:43:21 -net tap,ifname=vnet2,script=/etc/qemu-ifup,downscript=/etc/qemu-ifdown -boot c -daemonize
啟動后從vncviewer登錄如圖：
查看兩臺虛擬機的ip地址：
使用ping測試兩臺虛擬機的連通性：
現(xiàn)在是連通的哦！
我們啟動兩臺虛擬機后我們的vnet1和vnet2網(wǎng)卡是橋接在br0上的；
# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
br0 8000.000c293e6326 yes eth0
vnet1
vnet2
isolationbr 8000.000000000000 no
virbr0 8000.525400305441 yes virbr0-nic
3）.我們現(xiàn)在將vnet1和vnet2橋接到isolationbr上：
先將vnet1和vnet2從橋接設備br0上移除：
# brctl delif br0 vnet1 # brctl delif br0 vnet2
現(xiàn)在查看橋接設備的網(wǎng)卡，兩個虛擬機的網(wǎng)卡未橋接在橋接設備br0上了：
# brctl show bridge name bridge id STP enabled interfaces br0 8000.000c293e6326 yes eth0 isolationbr 8000.000000000000 no virbr0 8000.525400305441 yes virbr0-nic
我們再去兩臺虛擬機進行ping連通性測試：
現(xiàn)在虛擬機的連通性是不通的。
下面我們將vnet1和vnet2的網(wǎng)卡橋接到我們剛創(chuàng)建的橋接設備isolationbr上：
# brctl addif isolationbr vnet1 # brctl addif isolationbr vnet2
去查看橋接設備的網(wǎng)卡關聯(lián)：
# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
br0 8000.000c293e6326 yes eth0
isolationbr 8000.3ace491df4a3 no vnet1
vnet2
virbr0 8000.525400305441 yes virbr0-nic
我們虛擬機的兩個網(wǎng)卡已經(jīng)關聯(lián)到了isolationbr橋設備上；
我們再去虛擬機上測試連通性：
現(xiàn)在兩臺虛擬機之間是在同一個網(wǎng)絡的，可以實現(xiàn)通信，但是跟宿主機之間是隔離的，我們虛擬機與宿主機之間的聯(lián)通性是不能連通的。如果我們需要實現(xiàn)虛擬機與宿主機之間的通信，那么我們就需要開啟NAT模型，下面就介紹NAT模型。
3.NAT模型實例
其實就是配置host-only網(wǎng)絡內(nèi)的主機同外部主機通信實驗，開啟橋設備的NAT功能。
1）.我們虛擬機的地址是經(jīng)過網(wǎng)絡內(nèi)的DHCP服務器分配的，我們?yōu)榱藢嶒瀬硎謩釉O置兩臺虛擬機的地址和橋接設備isolationbr的地址
兩臺虛擬機的ip設置如圖：
橋設備isolationbr的ip設置如圖：
[root@createOS ~]# ifconfig isolationbr 10.0.0.254/8 up
[root@createOS ~]# ifconfig isolationbr
isolationbr Link encap:Ethernet HWaddr 3A:CE:49:1D:F4:A3
inet addr:10.0.0.254 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: fe80::6c5e:8dff:fe39:56b5/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1 errors:0 dropped:0overruns:0 frame:0
TX packets:6 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:28 (28.0 b) TX bytes:468(468.0 b)
設置完成后測試虛擬機之間網(wǎng)絡連通性：
我們將虛擬機的網(wǎng)關指向isolationbr橋設備地址即可與宿主機進行連通：
2）.我們還是不能與物理網(wǎng)絡中的真實網(wǎng)關172.16.0.1通信，我們需要將宿主機的路由轉發(fā)功能打開：
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1 net.ipv4.ip_forward = 1
我們先來通過虛擬機ping一下網(wǎng)關，如圖：
在進行ping連通性測試的時候我們再在宿主機上打開抓包功能查看數(shù)據(jù)包：
# tcpdump -i eth0 icmp -nn tcpdump: WARNING: eth0: no IPv4 addressassigned tcpdump: verbose output suppressed, use -vor -vv for full protocol decode listening on eth0, link-type EN10MB(Ethernet), capture size 65535 bytes 10:24:52.377558 IP 10.0.0.2 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 1793, seq 0, length 64 10:24:53.384063 IP 10.0.0.2 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 1793, seq 1, length 64
數(shù)據(jù)報文能夠到達網(wǎng)關設備，但是數(shù)據(jù)包不能回來了。
我們需要開啟宿主機的路由功能，設置防火墻中的nat模式：
# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.0/8 ! -d 10.0.0.0/8 -j MASQUERADE # iptables -t nat -L POSTROUTING Chain POSTROUTING (policy ACCEPT) target prot opt source destination MASQUERADE tcp -- 192.168.122.0/24 !192.168.122.0/24 masq ports: 1024-65535 MASQUERADE udp -- 192.168.122.0/24 !192.168.122.0/24 masq ports: 1024-65535 MASQUERADE all -- 192.168.122.0/24 !192.168.122.0/24 MASQUERADE all -- 10.0.0.0/8 !10.0.0.0/8
開始從虛擬機ping測試到達真實網(wǎng)關的連通性：
同時開始抓包，我們在宿主機eth0和橋接設備isolationbr上都要抓包：
橋接設備isolationbr的抓包：
# tcpdump -i isolationbr -nn tcpdump: verbose output suppressed, use -vor -vv for full protocol decode listening on isolationbr, link-type EN10MB(Ethernet), capture size 65535 bytes 10:35:35.391069 IP 10.0.0.2 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 2305, seq 0, length 64 10:35:35.393619 ARP, Request who-has10.0.0.2 tell 10.0.0.254, length 28 10:35:35.395095 ARP, Reply 10.0.0.2 is-at52:54:00:65:43:21, length 28 10:35:35.395137 IP 172.16.0.1 >10.0.0.2: ICMP echo reply, id 2305, seq 0, length 64 10:35:36.394760 IP 10.0.0.2 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 2305, seq 1, length 64 10:35:36.395943 IP 172.16.0.1 >10.0.0.2: ICMP echo reply, id 2305, seq 1, length 64 10:35:41.426182 ARP, Request who-has10.0.0.254 tell 10.0.0.2, length 28 10:35:41.427695 ARP, Reply 10.0.0.254 is-at3a:ce:49:1d:f4:a3, length 28
可以發(fā)現(xiàn)虛擬機的請求到達了網(wǎng)關，網(wǎng)關也回復了；這里的地址轉換未顯示，但是可以猜測是通過nat地址轉換eth0將虛擬機的請求發(fā)送給網(wǎng)關。
宿主機的eth0抓包：
# tcpdump -i eth0 icmp -nn tcpdump: WARNING: eth0: no IPv4 addressassigned tcpdump: verbose output suppressed, use -vor -vv for full protocol decode listening on eth0, link-type EN10MB(Ethernet), capture size 65535 bytes 10:35:35.392027 IP 172.16.31.7 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 2305, seq 0, length 64 10:35:35.393361 IP 172.16.0.1 >172.16.31.7: ICMP echo reply, id 2305, seq 0, length 64 10:35:36.395052 IP 172.16.31.7 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 2305, seq 1, length 64 10:35:36.395860 IP 172.16.0.1 >172.16.31.7: ICMP echo reply, id 2305, seq 1, length 64
宿主機的eth0通過nat功能將虛擬機的請求轉換成本機地址向網(wǎng)關請求回復了；
3）.上述的步驟可以通過腳本自動化實現(xiàn)哦！
安裝dnsmasq軟件給虛擬機提供DHCP服務自動分配IP地址：
# yum install -y dnsmasq
注意：由于我們的KVM平臺存在一個vibrd0的網(wǎng)卡，它自動啟動了dnsmasq服務，我們在使用NAT模型時如果不是使用的這個網(wǎng)卡，我們就需要將其dnsmasq服務關閉。
# ps -ef | grep "dnsmasq" |grep-v "grep"
nobody 6378 1 0 11:49 ? 00:00:00 /usr/sbin/dnsmasq--strict-order --pid-file=/var/run/libvirt/network/default.pid --conf-file=--except-interface lo --bind-interfaces --listen-address 192.168.122.1--dhcp-range 192.168.122.2,192.168.122.254--dhcp-leasefile=/var/lib/libvirt/dnsmasq/default.leases --dhcp-lease-max=253--dhcp-no-override --dhcp-hostsfile=/var/lib/libvirt/dnsmasq/default.hostsfile--addn-hosts=/var/lib/libvirt/dnsmasq/default.addnhosts
關閉dnsmasq服務：
#kill 6378
nat模型腳本示例：
開啟nat功能的腳本；
#vim /etc/qemu-natup
#!/bin/bash
BRIDGE=isolationbr
NETWORK=10.0.0.0
GATEWAY=10.0.0.254
NETMASK=255.0.0.0
DHCPRANGE=10.0.0.1,10.0.0.100
TFTPROOT=
BOOTP=
function check_bridge()
{
if brctl show | grep "^BRIDGE"&> /dev/null;then
return 1
else
return 0
fi
}
function create_bridge()
{
brctl addbr "BRIDGE"
brctl stp "BRIDGE" on
brctl setfd "BRIDGE" 0
ifconfig "$BRIDGE""GATEWAY" netmask "$NETMASK" up
}
function enable_ip_forward()
{
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
}
function add_filter_rules()
{
iptables -t nat -A POSTROUTING -s"$NETWORK"/"$NETMASK" ! -d"$NETWORK"/"$NETMASK" -j MASQUERADE
}
function start_dnsmasq()
{
ps -ef | grep "dnsmasq" |grep -v"grep" &> /dev/null
if [ $? -eq 0 ];then
echo "warning:dnsmasq is already running"
return 1
fi
dnsmasq --strict-order--except-interface=lo --interface=$BRIDGE --listen-address=$GATEWAY--bind-interfaces --dhcp-range=$DHCPRANGE --conf-file=""--pid-file=/var/run/qemu-dhcp-$BRIDGE.pid --dhcp-leasefile=/var/run/qemu-dhcp-$BRIDGE.leases--dhcp-no-override ${TFTPROOT:+"--enable-tftp"}${TFTPROOT:+"--tftp-root=$TFTPROOT"}${BOOTP:+"--dhcp-boot=$BOOTP"}
}
function setup_bridge_nat()
{
check_bridge "$BRIDGE"
if [ $? -eq 0 ];then
create_bridge
fi
enable_ip_forward
add_filter_rules "$BRIDGE"
start_dnsmasq "$BRIDGE"
}
if [ -n "$1" ];then
setup_bridge_nat
ifconfig "$1" 0.0.0.0 up
brctl addif "$BRIDGE""$1"
exit 0
else
echo "Error:no interfacespecified"
exit 1
fi
關閉nat功能及從橋設備移除虛擬網(wǎng)卡腳本：
#vim /etc/qemu-natdown
#!/bin/bash
BRIDGE="isolotionbr"
if [ -n "$1" ];then
ip link set $1 down
brctl delif "$BRIDGE" $1
ip link set "$BRIDGE" down
brctl delbr "$BRIDGE"
iptables -t nat -F
exit 0
else
echo "Error: no interface specified"
exit 1
fi
設置腳本執(zhí)行權限：
# chmod +x /etc/qemu-natup # chmod +x /etc/qemu-natdown
啟動第一臺虛擬機：
# qemu-kvm -m 128 -name cirros1 -drive file=/kvm/images/cirros-0.3.0-x86_64-disk.img,media=disk,format=qcow2,if=ide -net nic -net tap,ifname=vnet1,script=/etc/qemu-natup,downscript=/etc/qemu-natdown -boot c -daemonize
我們?nèi)ゲ榭磀nsmasq服務啟動與否：
# ps -ef | grep "dnsmasq" |grep-v "grep" nobody 38355 1 0 11:49 ? 00:00:00 dnsmasq --strict-order--except-interface=lo --interface=isolationbr --listen-address=10.0.0.254--bind-interfaces --dhcp-range=10.0.0.1,10.0.0.100 --conf-file=--pid-file=/var/run/qemu-dhcp-isolationbr.pid--dhcp-leasefile=/var/run/qemu-dhcp-isolationbr.leases --dhcp-no-override
查看宿主機上的網(wǎng)卡設備：
# ifconfig |grep -Ei"(vnet1|vnet2)" vnet1 Link encap:Ethernet HWaddr16:85:A7:5C:84:9D vnet2 Link encap:Ethernet HWaddrE6:81:C9:31:4F:78
啟動虛擬機后在vncserver上連接到虛擬機界面操作，我們進行查看IP地址，可以發(fā)現(xiàn)我們的dnsmasq已經(jīng)自動分配IP地址給虛擬機了。
查看一下宿主機的防火墻中的NAT規(guī)則：
#iptables -t nat -L POSTROUTING Chain POSTROUTING (policy ACCEPT) target prot opt source destination MASQUERADE all -- 10.0.0.0/8 !10.0.0.0/8
嘿嘿，我把防火墻NAT規(guī)則都給清空了，所以這里就只有一條規(guī)則了。o(∩_∩)o
在虛擬機上進行網(wǎng)絡連通性測試：
在測試的同時開啟抓包哦！
橋接設備網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)報文如下：
# tcpdump -i isolationbr -nn tcpdump: verbose output suppressed, use -vor -vv for full protocol decode listening on isolationbr, link-type EN10MB(Ethernet), capture size 65535 bytes 12:05:14.655667 IP 10.0.0.83 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 257, seq 0, length 64 12:05:14.658466 IP 172.16.0.1 >10.0.0.83: ICMP echo reply, id 257, seq 0, length 64 12:05:15.657273 IP 10.0.0.83 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 257, seq 1, length 64 12:05:15.658252 IP 172.16.0.1 >10.0.0.83: ICMP echo reply, id 257, seq 1, length 64 12:05:19.659800 ARP, Request who-has10.0.0.83 tell 10.0.0.254, length 28 12:05:19.661522 ARP, Request who-has10.0.0.254 tell 10.0.0.83, length 28 12:05:19.661569 ARP, Reply 10.0.0.254 is-at16:85:a7:5c:84:9d, length 28 12:05:19.662053 ARP, Reply 10.0.0.83 is-at52:54:00:88:88:88, length 28 12:05:47.759101 ARP, Request who-has10.0.0.47 tell 10.0.0.83, length 28 12:05:47.760926 ARP, Reply 10.0.0.47 is-at52:54:00:12:34:56, length 28 12:05:47.761579 IP 10.0.0.83 >10.0.0.47: ICMP echo request, id 513, seq 0, length 64 12:05:47.765075 IP 10.0.0.47 >10.0.0.83: ICMP echo reply, id 513, seq 0, length 64 12:05:48.759703 IP 10.0.0.83 >10.0.0.47: ICMP echo request, id 513, seq 1, length 64 12:05:48.760848 IP 10.0.0.47 >10.0.0.83: ICMP echo reply, id 513, seq 1, length 64 12:05:52.775287 ARP, Request who-has10.0.0.83 tell 10.0.0.47, length 28 12:05:52.776601 ARP, Reply 10.0.0.83 is-at52:54:00:88:88:88, length 28 12:05:59.376454 IP 10.0.0.83 >172.16.31.7: ICMP echo request, id 769, seq 0, length 64 12:05:59.376548 IP 172.16.31.7 >10.0.0.83: ICMP echo reply, id 769, seq 0, length 64 12:06:00.482899 IP 10.0.0.83 >172.16.31.7: ICMP echo request, id 769, seq 1, length 64 12:06:00.483035 IP 172.16.31.7 >10.0.0.83: ICMP echo reply, id 769, seq 1, length 64 12:06:04.376987 ARP, Request who-has10.0.0.83 tell 10.0.0.254, length 28 12:06:04.378153 ARP, Reply 10.0.0.83 is-at52:54:00:88:88:88, length 28
物理網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)報文如下：
# tcpdump -i eth0 icmp -nn tcpdump: WARNING: eth0: no IPv4 addressassigned tcpdump: verbose output suppressed, use -vor -vv for full protocol decode listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet),capture size 65535 bytes 12:05:14.657680 IP 172.16.31.7 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 257, seq 0, length 64 12:05:14.658427 IP 172.16.0.1 >172.16.31.7: ICMP echo reply, id 257, seq 0, length 64 12:05:15.657329 IP 172.16.31.7 >172.16.0.1: ICMP echo request, id 257, seq 1, length 64 12:05:15.658215 IP 172.16.0.1 >172.16.31.7: ICMP echo reply, id 257, seq 1, length 64
至此，我們的KVM虛擬化平臺的網(wǎng)絡模型就介紹完成了，這些模型對以后的云計算平臺網(wǎng)絡的虛擬化也是很重要的。
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理解k8s控制器DaemonSet創(chuàng)建及使用場景
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