深度实践 KVM -- KVM 技术详解与实战
这篇博客主要记录 KVM 学习中的收获和心得，主要阅读书籍为《深度实践 KVM》
KVM 介绍
虚拟化介绍
KVM 全称 Kernel-based Virtual Machine.
KVM 是一种开源的虚拟化技术，是 OpenStack 平台上份额较高的虚拟化引擎。
KVM 必须在具有 Intel VT 或 AMD-V 功能的 X86 平台上运行，在 3.9 内核以后加入了对 ARM 的支持。
提示
X86 平台的指令集权限分为 Ring 0 到 Ring 3 共计 4 个特权模式，操作系统一般使用 Ring 0 级别，驱动程序使用 Ring 1 和 Ring 2 级别，应用程序使用 Ring 3 级别。
VMware 公司的虚拟化技术将自己的虚拟化引擎 VMM 放在了 Ring 1 层，这是一种软件全虚拟化方案。
Intel 公司推出了对 CPU 指令进行改造的方案 VT-x，基于硬件全虚拟化方案，是当前虚拟化引擎的主要解决方案。
简而言之，就是使得物理硬件支持虚拟化特性。由于基于硬件，故其效率非常高。
还有一种容器虚拟化方案，最著名的就是 Docker。其原理是基于 CGroups 和 Namespace 等技术将进程隔离，使得每个进程就像一台单独的虚拟机一样。
容易虚拟化当下发展较为广泛，比如 K8S 等，个人认为这是学习的重点。
KVM 架构
KVM Driver 包括在 Linux Kernel 中，一台虚拟机就是一个普通的 Linux 进程，对虚拟机的管理通过对这个进程的管理加以完成。
由于对进程的管理十分复杂，RedHat 发布了开源的项目Libvirt（有 API 和命令行管理工具），现有的大多数管理平台通过 Libvirt 来完成 KVM 虚拟机的管理，如 OpenStack，CloudStack 和 OpenNebula 等。
Libvirt 主要由 3 部分组成：
- 一套 API 的 lib 库，支持主流的编程语言。
- Libvirtd 服务。
- 命令行工具 virsh。
一般而言，KVM 的管理都是使用 Libvirt。
提示
常用的企业级虚拟化产品主要有：VMware（EMC），HyperV（微软），Xen（开源），KVM（开源）。
网络虚拟化技术
一些容易忘的点，写在这随时查阅。
虚拟机的网络模式
对比一下：
| NAT | Bridged | Internal | Host-Only | |
|---|---|---|---|---|
| 虚拟机 -> 主机 | √ | √ | × | × 可配 |
| 主机 -> 虚拟机 | × | √ | × | × 可配 |
| 虚拟机 -> 其他主机 | √ | √ | × | × 可配 |
| 其他主机 -> 虚拟机 | × | √ | × | × 可配 |
| 虚拟机之间 | √ | √ | × | √ |
NAT
网络地址转换。其原理类似于路由器的工作方式，使用 NAT 模式可以使得虚拟机通过网络地址转换功能，通过宿主机所在的机器网络对公网进行访问。
其本质原理是虚拟机的网卡连接到宿主机的 VMnet8 虚拟交换机上（安装虚拟机后会创建两张网卡：VMnet1 和 VMnet8，之前还会有一个自带的 VMnet0，这指的是 VM 虚拟化的方式，其他虚拟化在后面讨论，用 VM 虚拟化进行举例），这时候把 VMnet8 当做一个路由器来用，VMnet8 对数据包进行地址转换以后发送到实际网络中，返回也是同理。
这种方式的缺点在于：
- 虚拟机的网络比较依赖宿主机的网络，宿主机的网络如果断开了，虚拟机的网络也就挂了。
- 主机 ping 虚拟机，不通；同一宿主的虚拟机，可以 ping 通。
- 其他主机要访问虚拟机，也不行（这里指的应该是不能直接访问，走 NAT 地址转换应该是可以进来的）。
Host-Only
仅主机。经典的建局域网的场景，在这种模式下，一切通信都似乎不行（默认关闭），又似乎可以（可以设置），需要精通网络知识的人进行配置，也比较麻烦。
其本质原理是，将虚拟机连接到了 VNnet1 上面，VMnet1 默认是使用的是桥接方式进行网络连接，但是系统不给其提供任何路由服务，故在默认情况下，虚拟机只能和宿主机通信，无法访问外网。
Bridged
桥接模式。
这个模式比较厉害，在这个模式下，虚拟机被视为和宿主机同等地位的存在（其网络在一个网段）。
其使用的是宿主机自带的 VMnet0 虚拟网卡（VMnet0 本质上就是一个虚拟网桥），这个网桥有若干接口(port1, port2,..,portN),任一端口都可以用于连接主机，剩下的用于连接虚拟机。
虚拟机和主机在一个网段下面，就可以互相通信，很强！
Internal
内部网络。内部网络与桥接网络相似，不同之处在于内部通信，不多赘述。 参考 https://www.jianshu.com/p/305f7384cfe9
多网卡 bond 模式
多网卡绑定一共有 7 种 bond 模式，bond0 ~ bond6，通常而言，bond 模式是想要将多个物理网卡绑定为一个逻辑网卡。