锅总浅析虚拟化技术

news2024/9/9 0:53:39

常见的虚拟化技术有哪些？KVM集群解决方案有哪些？如何用Libvirt操作KVM组成集群？PVE构建虚拟化的特性和其架构又是怎样的？希望完本文，能帮您解答这些疑惑！

一、常见虚拟化技术概述

虚拟化技术是一种通过软件创建虚拟版本的计算机资源的技术。以下是几种常见的虚拟化技术及其概述：

  1. 硬件虚拟化（Hardware Virtualization）：

    • 简介：利用虚拟机监控器（Hypervisor）在物理硬件上创建和管理虚拟机。
    • 常见软件：VMware ESXi、Microsoft Hyper-V、KVM（Kernel-based Virtual Machine）、Xen。

  2. 操作系统级虚拟化（OS-level Virtualization）：

    • 简介：在操作系统级别进行虚拟化，每个虚拟环境共享相同的操作系统内核，但彼此隔离。
    • 常见软件：Docker、LXC（Linux Containers）、OpenVZ、rkt。

  3. 应用程序虚拟化（Application Virtualization）：

    • 简介：将应用程序与底层操作系统隔离，使其可以在不同环境中运行。
    • 常见软件：VMware ThinApp、Microsoft App-V、Citrix XenApp。

  4. 桌面虚拟化（Desktop Virtualization）：

    • 简介：允许用户通过网络访问虚拟桌面，提供集中管理和更高的安全性。
    • 常见软件：VMware Horizon、Citrix Virtual Apps and Desktops、Microsoft Remote Desktop Services (RDS)。

  5. 网络虚拟化（Network Virtualization）：

    • 简介：将物理网络资源抽象成虚拟网络，提供更灵活的网络管理和配置。
    • 常见软件：VMware NSX、Cisco ACI（Application Centric Infrastructure）、OpenStack Neutron。

  6. 存储虚拟化（Storage Virtualization）：

    • 简介：将物理存储设备抽象成虚拟存储池，提供更高效的存储管理。
    • 常见软件：IBM SAN Volume Controller (SVC)、VMware vSAN、Dell EMC VPLEX。

  7. 数据虚拟化（Data Virtualization）：

    • 简介：将数据从多个来源抽象成一个虚拟视图，方便数据访问和管理。
    • 常见软件：Denodo、Red Hat JBoss Data Virtualization、Informatica Data Virtualization。

  8. GPU 虚拟化（GPU Virtualization）：

    • 简介：将物理 GPU 资源虚拟化，使多个虚拟机共享同一 GPU。
    • 常见软件：NVIDIA GRID、AMD MxGPU、Intel GVT-g。

这些虚拟化技术在数据中心、云计算、桌面管理、开发和测试环境中都有广泛应用，帮助提高资源利用率、灵活性和管理效率。

二、KVM集群解决方案

KVM（Kernel-based Virtual Machine）本身是一个 Linux 内核模块，用于将 Linux 主机变成一个虚拟化的 Hypervisor。虽然 KVM 本身不直接提供集群管理功能，但可以通过一系列开源工具和平台来实现 KVM 虚拟机的集群管理。以下是一些常用的工具和平台：

  1. oVirt：

    • 简介：一个开源的虚拟化管理平台，基于 KVM 和 libvirt。
    • 功能：提供集中管理、多主机集群、虚拟机迁移、存储管理、网络管理等功能。
    • 特点：Web 界面，支持高可用性和负载均衡。

  2. OpenStack：

    • 简介：一个开源的云计算平台，可以通过 Nova 组件管理 KVM 虚拟机。
    • 功能：提供计算、网络、存储等资源的全面管理，支持虚拟机的创建、删除、快照、迁移等操作。
    • 特点：支持大规模部署，适用于构建私有云和公共云环境。

  3. Proxmox VE：

    • 简介：一个开源的虚拟化管理平台，支持 KVM 和 LXC。
    • 功能：提供集群管理、虚拟机和容器管理、备份和恢复、网络和存储管理等功能。
    • 特点：易于安装和使用，具有直观的 Web 界面。

  4. Libvirt：

    • 简介：一个开源 API，用于管理虚拟化技术，包括 KVM。
    • 功能：提供虚拟机的创建、配置、控制和监控等功能。
    • 特点：支持多种虚拟化后端，如 KVM、QEMU、Xen、LXC 等，通常与其他工具结合使用。

  5. Kimchi：

    • 简介：一个开源的 Web 管理工具，基于 libvirt，专门用于管理 KVM 虚拟机。
    • 功能：提供虚拟机的创建、删除、启动、停止等基本管理功能。
    • 特点：简单易用的 Web 界面，适合小规模环境。

  6. Ganeti：

    • 简介：一个用于集群管理的开源工具，专为 KVM 和 Xen 虚拟机设计。
    • 功能：提供虚拟机的创建、迁移、复制、故障恢复等功能。
    • 特点：专注于高可用性和集群管理，适用于大型部署。

通过这些工具和平台，可以实现 KVM 虚拟机的集群管理和运维，满足不同规模和需求的虚拟化环境。

三、Libvirt操作KVM组成集群样例

使用 libvirt 和 KVM 组成集群可以通过结合一些工具实现，如 Pacemaker 和 Corosync 来提供高可用性和集群管理功能。下面是一个简单的例子，展示如何使用 libvirt 和 KVM 配置一个基本的高可用性集群。

特别提示：本示例仅供演示，实际应用中请经过充分测试！！！

准备工作

  1. 安装所需软件：

    • 在所有节点上安装 KVM、libvirt、Pacemaker 和 Corosync。
    sudo apt-get update
sudo apt-get install -y qemu-kvm libvirt-bin virt-manager pacemaker corosync pcs fence-agents

  2. 启用并启动 libvirt 和 pacemaker 服务：

    sudo systemctl enable libvirtd
sudo systemctl start libvirtd
sudo systemctl enable pacemaker
sudo systemctl start pacemaker

配置 Corosync

  1. 配置 Corosync：

    • 编辑 Corosync 配置文件（通常位于 /etc/corosync/corosync.conf），添加集群成员信息。
    sudo nano /etc/corosync/corosync.conf

    配置文件示例：

    totem {
    version: 2
    secauth: off
    cluster_name: mycluster
    transport: udpu
    interface {
        ringnumber: 0
        bindnetaddr: 192.168.1.0
        mcastport: 5405
        ttl: 1
    }
}

nodelist {
    node {
        ring0_addr: node1
        nodeid: 1
    }
    node {
        ring0_addr: node2
        nodeid: 2
    }
}

quorum {
    provider: corosync_votequorum
}

  2. 启动 Corosync 服务：

    sudo systemctl enable corosync
sudo systemctl start corosync

配置 Pacemaker

  1. 启动 Pacemaker 服务：

    sudo systemctl enable pacemaker
sudo systemctl start pacemaker

  2. 设置集群：

    • 在其中一个节点上使用 pcs 命令行工具配置集群。
    sudo pcs cluster auth node1 node2 -u hacluster -p mypassword
sudo pcs cluster setup --name mycluster node1 node2
sudo pcs cluster start --all
sudo pcs cluster enable --all

  3. 创建和配置资源：

    • 使用 pcs 创建虚拟机资源，并将其添加到集群中进行管理。
    sudo pcs resource create my-vm ocf:heartbeat:VirtualDomain \
    config="/etc/libvirt/qemu/my-vm.xml" \
    hypervisor="qemu:///system" \
    migration_transport=ssh \
    meta allow-migrate=true

虚拟机配置

  1. 创建虚拟机：

    • 使用 virt-manager 或 virt-install 创建一个 KVM 虚拟机。
    sudo virt-install --name=my-vm --ram=1024 --vcpus=1 --disk path=/var/lib/libvirt/images/my-vm.qcow2,size=10 --network bridge=virbr0 --os-type=linux --os-variant=generic --graphics none --console pty,target_type=serial --location 'http://archive.ubuntu.com/ubuntu/dists/bionic/main/installer-amd64/' --extra-args 'console=ttyS0,115200n8 serial'

  2. 配置虚拟机：

    • 编辑虚拟机配置文件（/etc/libvirt/qemu/my-vm.xml），确保其路径和名称正确。
    <domain type='kvm'>
  <name>my-vm</name>
  <memory unit='KiB'>1048576</memory>
  <vcpu placement='static'>1</vcpu>
  <os>
    <type arch='x86_64' machine='pc-i440fx-2.9'>hvm</type>
  </os>
  ...
</domain>

验证和测试

  1. 检查集群状态：

    sudo pcs status

  2. 测试虚拟机迁移：

    • 通过停止主节点或使用 pcs 命令模拟故障，验证虚拟机是否能够在其他节点上自动迁移和启动。
    sudo pcs cluster standby node1

通过上述步骤，你可以使用 libvirt 和 KVM 配置一个基本的高可用性集群，并利用 Pacemaker 和 Corosync 实现虚拟机的自动迁移和故障恢复。

四、PVE构建虚拟化

Proxmox VE（Proxmox Virtual Environment，Proxmox 虚拟环境）是一种开源的服务器虚拟化平台，基于 Debian 操作系统，支持 KVM（Kernel-based Virtual Machine）和 LXC（Linux Containers）技术。Proxmox VE 提供了一个集成的 Web 界面，用于管理虚拟机、容器、存储和网络。它适用于各种规模的企业，特别是在构建和管理私有云和数据中心方面表现出色。

主要特性

  1. 虚拟化支持：

    • KVM 虚拟化：支持完整的虚拟机，适用于运行需要高性能和隔离的工作负载。
    • LXC 容器：轻量级虚拟化，适用于运行需要快速启动和高密度部署的工作负载。

  2. 集群管理：

    • 集群功能：可以将多个 Proxmox VE 节点组成一个集群，实现集中管理和资源共享。
    • 高可用性：支持虚拟机的高可用性（HA），自动在其他节点上重启故障节点上的虚拟机。

  3. 存储管理：

    • 多种存储类型：支持本地存储、NFS、iSCSI、Ceph 等多种存储后端。
    • 存储复制：支持基于 Ceph 的分布式存储，提供高性能和高可用性的存储解决方案。

  4. 网络管理：

    • 虚拟网络：支持创建和管理虚拟网络，包括 VLAN、桥接网络等。
    • SDN（软件定义网络）：支持基于 Open vSwitch 的高级网络功能。

  5. 备份和恢复：

    • 内置备份工具：支持定期备份虚拟机和容器，提供增量备份和全备份选项。
    • 恢复功能：支持快速恢复备份的数据，确保业务连续性。

  6. Web 界面：

    • 直观的管理界面：提供基于浏览器的管理界面，方便用户进行虚拟机、存储和网络的配置和管理。
    • 命令行工具：提供 pve-cli 和 pvesh 命令行工具，适用于自动化脚本和高级用户。

  7. 开源和社区支持：

    • 开源许可证：Proxmox VE 以 AGPLv3 许可证发布，允许用户自由使用、修改和分发。
    • 活跃社区：拥有广泛的用户社区和丰富的文档资源，提供强大的技术支持和交流平台。

使用场景

  1. 私有云：通过 Proxmox VE 构建和管理私有云基础设施，实现虚拟化资源的集中管理和高效利用。
  2. 测试和开发环境：为开发人员提供隔离的测试和开发环境，支持快速部署和管理。
  3. 灾难恢复：利用 Proxmox VE 的备份和恢复功能，构建高可用性的灾难恢复解决方案。
  4. 虚拟桌面基础设施（VDI）：部署和管理虚拟桌面，提高桌面计算资源的利用率和管理效率。

Proxmox VE 提供了一种强大且灵活的虚拟化管理解决方案，适用于各类企业和应用场景，通过其直观的管理界面和丰富的功能，使得虚拟化管理变得更加简单和高效。

详细的 Proxmox VE (PVE) 架构图

这里是一个详细的 Proxmox VE (PVE) 架构图，突出关键组件并展示它们之间的关系：

Virtualization
Network
Storage
Cluster
Web Interface
Web Interface
Web Interface
Cluster Network
Cluster Network
Cluster Network
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Access
Connect
Connect
Connect
Bridge to
VLAN
SDN
Manage
Manage
Manage
Manage
Manage
Manage
Uses
Uses
KVM Virtual Machines
LXC Containers
VM Network
Network Bridge
Virtual LAN
Software Defined Network
Local Storage
NFS Storage
iSCSI Storage
Ceph Storage
Node1: Proxmox VE Host
Node2: Proxmox VE Host
Node3: Proxmox VE Host
User/Administrator

详细说明

  • Cluster：

    • Node1, Node2, Node3：集群中的 Proxmox VE 主机，每个节点运行 Proxmox VE，连接到集群网络，允许虚拟机和容器的分布式管理。

  • Storage：

    • LocalStorage：每个节点的本地存储，用于存储虚拟机和容器的磁盘映像。
    • NFS：网络文件系统，用于共享存储。
    • iSCSI：通过网络连接的块存储。
    • Ceph：分布式存储系统，提供高可用性和高性能的存储解决方案。

  • Network：

    • VMNetwork：虚拟机的网络，允许虚拟机之间以及虚拟机与外部网络之间的通信。
    • Bridge：网络桥接，用于连接虚拟网络和物理网络。
    • VLAN：虚拟局域网，用于网络分段和隔离。
    • SDN：软件定义网络，提供灵活的网络管理和配置。

  • Virtualization：

    • KVM：用于运行虚拟机的完整虚拟化技术。
    • LXC：用于运行轻量级容器的操作系统级虚拟化技术。

  • User/Administrator：

    • 通过 Web 界面与集群中的节点进行交互，管理虚拟机、容器、存储和网络。

工作流程

  1. 集群管理：用户通过 Web 界面访问集群中的任意节点，可以集中管理和监控整个集群。
  2. 虚拟化管理：每个节点可以管理 KVM 虚拟机和 LXC 容器，并连接到 VM 网络进行通信。
  3. 存储访问：每个节点可以访问各种存储选项，包括本地存储、NFS、iSCSI 和 Ceph，以满足不同的存储需求。
  4. 网络配置：虚拟机通过 VM 网络连接，使用桥接、VLAN 和 SDN 技术进行网络配置。

这个 Mermaid 图表展示了 Proxmox VE 架构中的关键组件及其关系，提供了一个清晰的整体视图。

完。

五、一个秘密

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