openstack课程-2

最新推荐文章于 2024-06-06 09:39:59 发布

原创最新推荐文章于 2024-06-06 09:39:59 发布 · 312 阅读

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本文介绍了OpenStack、KVM、QEMU和Libvirt之间的关系。QEMU是一个独立的虚拟化解决方案，可以利用KVM提升性能。KVM是Linux内核的Hypervisor，与QEMU结合构成完整的虚拟化技术，称为QEMU-KVM。Libvirt作为抽象层，提供统一的API管理多种虚拟化技术，包括远程机器支持和存储、网络管理功能。OpenStack通过Libvirt间接控制QEMU-KVM，实现跨VM平台的管理。

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OpenStack、kvm、qemu-kvm、libvirt之间的关系

qemu
qemu是一个独立的虚拟化解决方案，通过intel-VT或AMD SVM实现全虚拟化，安装切睦的系统，可以直接模拟出另一个完全不同的系统环境，虚拟机的创建通过qemu-image即可完成。QEMU本身可以不依赖KVM，但如果有kvm的存在并且硬件（处理器）支持比如intel-VT功能，那么qemu在对处理器虚拟化这一块可以利用KVM提供的功能来提升性能。
KVM
kvm是集成到Linux内核的Hypervisor是X86架构，并且硬件支持虚拟化技术（intel-VT或AMD-SVM）的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事情，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。准确来说，kvm是Linux kernel的一个模块。可以用命令modprobe去加载KVM模块。加载了模块后，才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但是仅有KVM模块是远远不够的，因为用户无法直接控制内核模块去做事情，你还必须有一个运行在用户空间的工具才行。这个用户空间的工具，kvm开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件QEMU。其实qemu也是一个虚拟化软件，它的特点是可虚拟不同的cpu,比如说X86的cpu可虚拟一个power的cpu，并可利用它编译出可运行在power上的程序。kvm使用了qemu的一部分，并稍加改造，就成了可控制kvm的用户空间工具了，所以你会看到官方提供的kvm下载有2大部分（qemu和kvm）、3个文件（kvm模块、qemu工具以及二者的合集）。也就是说，你可以只升级KVM模块，也可以只升级qemu工具。这就是KVM和QEMU的关系。
kvm内核模块本身只能提供CPU和内存的虚拟化，所以它必须结合QEMU才能构成一个完成的虚拟化技术，也就是下面要说的qemu-kvm
QEMU-KVM
qemu将kvm整合进来，通过ioctl调用/dev/kvm接口，将有关CPU指令的部分交由内核模块来做。kvm负责cpu虚拟化+内存虚拟化，实现这2者的虚拟化，但是kvm不能模拟其他设备。qemu模拟IO设备（网卡、磁盘等），kvm加上qemu之后就能实现真正意义上的服务器虚拟化。因为用到了kvm和qemu,所以称之为qemu-kvm
qemu模拟其他的硬件(如Network、Disk)，同样会影响这些设备的性能，于是又产生了pass through半虚拟化设备virtio_blk和virtio_net来提高设备性能。
LIBVIRT
1. 概念
  虚拟云实现的三部曲：虚拟化技术实现—>虚拟机管理—>集群资源管理（云管理）。各种不同的虚拟化技术都提供了基本的管理工具。比如启动、停用、配置、连接控制台等。这样在构建云管理的时候就存在2个问题：
  （1）如果采用混合虚拟技术，上层就需要对不同的虚拟化技术调用不同的管理工具，很是麻烦。
  （2）虚拟化技术发展很迅速，系统虚拟化和容器虚拟化均在发展和演化中，可能有新的虚拟化技术更加符合现在的应用场景，需要迁移过去，这样管理平台就需要大幅改动。
  
  为了适应变化，我们惯用的手段是分层，使之相互透明，在虚拟机和云管理中设置一个抽象管理层，libvirt就是扮演的这个角色。libvirt提供各种API，供上层来管理不同的虚拟机。
  
  libvirt是管理虚拟机和其他虚拟化功能，比如存储管理、网络管理的软件集合。它包括一个API库、一个守护程序（libvirtd）和一个命令行工具（virsh）。libvirt本身构建于一种抽象的概念之上，它为受支持的虚拟机监控程序实现的常用功能提供通用的API。
  
  libvirt的主要目标是为各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，用一种单一的方式管理多种不同的虚拟化提供方式。
  
  b）功能
  虚拟机管理：包括不同的领域生命周期操作，比如：启动、停止、暂停、保存、恢复和迁移。支持多种设备类型的热插拔操作，包括：磁盘、网卡、内存和CPU。
  
  远程机器支持：只要机器上运行了libvirt daemon，包括远程机器，所有的libvirt功能就都可以访问和使用。支持多种网络远程传输，使用最简单的SSH，不需要额外配置工作。
  
  存储管理：任何运行了libvirt daemon的主机都可以用来管理不同类型的存储：创建不同格式的文件镜像（qcow2、vmdk、raw等）、挂接NFS共享、列出现有的LVM卷组、创建新的LVM卷组和逻辑卷、对未处理过的磁盘设备分区、挂接iSCSI共享，等等等等。因为libvirt可以远程工作，所有这些都可以通过远程主机使用。
  
  网络接口管理：任何运行了libvirt daemon的主机都可以用来管理物理和逻辑的网络接口。
  
  虚拟NAT和基于路由的网络：任何运行了libvirt daemon的主机都可以用来管理和创建虚拟网络。
  
  c)体系架构
  没有使用libvirt的虚拟机管理方式
  
  上图—没有使用libvirt的虚拟机管理方式
为支持各种虚拟机监控程序的可扩展性，libvirt实施一种基于驱动程序的架构，该架构允许一种通用的API以通过方式为大量潜在的虚拟机监控程序提供服务。下图展示了libvirtAPI与相关驱动程序的层次结构。这里也需要注意，libvirt提供从远程应用程序访问本地域的方式。

使用libvirt的虚拟机管理方式

libvirt的控制方式有两种：
1）管理应用程序和域位于同一节点上。管理应用程序通过libvirt工作，以控制本地域。

libvirt的控制方式1

2）管理应用程序和域位于不同节点上。该模式使用一种运行于远程节点上、名为libvirtd的特殊守护进程。当在新节点上安装libvirt时该程序会自动启动，且可自动确定本地虚拟机监控程序并为其安装驱动程序。该管理应用程序通过一种通用协议从本地libvirt连接到远程libvirtd。

libvirt的控制方式2
openstack, kvm, qemu-kvm及libvirt之间的关系
KVM是最底层的hypervisor，它是用来模拟CPU的运行，它缺少了对network和周边I/O的支持，所以我们是没法直接用它的。QEMU-KVM就是一个完整的模拟器，它是构建基于KVM上面的，它提供了完整的网络和I/O支持。Openstack不会直接控制qemu-kvm，它会用一个叫libvirt的库去间接控制qemu-kvm。libvirt提供了跨VM平台的功能，它可以控制除了QEMU之外的模拟器，包括vmware, virtualbox， xen等等。所以为了openstack的跨VM性，所以openstack只会用libvirt而不直接用qemu-kvm。libvirt还提供了一些高级的功能，例如pool/vol管理。