虚拟化KVM极速入门（计算机技术开发与应用)

本书的由来
与VMware、Microsoft虚拟化技术相比，KVM虚拟化对于初学者并不“友好”。作为虚拟化项目的组成部分，笔者从2011年开始为客户讲授KVM虚拟化的课程，对此感触特别深。为了“不重复发明轮子”，KVM虚拟化充分利用了Linux、QEMU和libvirt等开源技术，是一种组合型的解决方案，对初学者要求较高。
根据长期的KVM面授课程的经验，笔者总结出这样一种教学方法： 针对每个知识点，先学习适当深度的原理，再动手做实验； 先通过图形界面的操作，看到大概的轮廓，再通过大量的命令行、脚本的练习强化学习到的知识； 先学基本知识，再掌握实践方案。采用这种教学方法，通过8天左右的培训，就可以让初学者成为一名合格的KVM虚拟化平台的管理员。
2015年，笔者将面授课程搬到了线上，制作了“开源虚拟化KVM入门”和“KVM虚拟化进阶与提高”两门视频课程，发布在51CTO学院上，目前已有约23万人参加学习。
随着RHEL/CentOS 8的发布，笔者又将这套课程进行更新迭代，形成了《虚拟化KVM极速入门》和《虚拟化KVM进阶实践》，仍然沿用“原理 实验”的风格，希望能够帮助读者。
本书内容
本书共分6章。通过学习本书，KVM虚拟化的初学者可以掌握KVM虚拟化的原理，以及管理单台宿主机所需要的知识。
第1章介绍虚拟化定义与历史，KVM的原理与架构，KVM与QEMU、libvirt等的关系。
第2章介绍如何将一台Linux主机配置为虚拟化主机，验证虚拟化功能及管理KVM的工具。
第3章介绍在RHEL/CentOS 8中通过Cockpit、virtmanager和virtinstall等方法创建虚拟机，VirtIO驱动程序、QEMU Guest Agent和SPICE Agent的工作原理及安装。
第4章介绍通过virtmanager、virsh和Cockpit对虚拟化平台进行日常管理，包括创建、暂停、恢复、停止及删除等生命周期的操作管理。
第5章介绍虚拟网络的管理，包括NAT、桥接、隔离、路由、开放等网络类型的原理与配置，VLAN和网络过滤器的原理与配置。
第6章介绍虚拟存储的管理，包括托管和非托管的存储区别，qemuimg命令的使用，存储池、存储卷的原理。
如何使用本书
本书既是笔者自己学习和使用KVM虚拟化的总结，又是讲授KVM虚拟化课程的课件。笔者认为学习原理、动手实践、做好记录、细心排错是学习KVM虚拟化的关键。
聪明人下笨功夫。在本书的陪伴下，我们一起： 
(1) 深入理解原理。
(2) 精读man帮助、官方文档等。
(3) 做所有的实验。
(4) 详细记录实验过程。
(5) 使用思维导图等辅助工具。
(6) 享受排错的过程，在寻求帮助之前先尝试自己解决。
致谢
开源软件的世界精彩万千，在本书的写作过程中参考了很多开源社区的资料。在此向开源社区所有参与者和无私的代码贡献者致敬。
感谢龙芯中科杨昆、田延辉先生对龙芯CPU运行KVM虚拟机技术细节的介绍。
感谢陈庭暄先生在Red Hat Enterprise Linux 8.4 Beta 上对全部实验进行的验证工作。
感谢清华大学出版社的工作人员为本书付出的辛勤劳动。
云计算技术发展很快，加之笔者水平有限，书中难免存在疏漏，敬请读者批评指正。
陈涛2022年1月

本书源代码

虚拟化技术是云计算的底层支撑技术之一。作为已经纳入到Linux内核的虚拟化解决方案，KVM虚拟化近年来发展迅猛，是很多公共云供应商默认的虚拟机管理程序。对于IT从业者来讲，掌握一些KVM虚拟化知识是很有必要的。 本书是《虚拟化KVM进阶实战》姊妹篇，共有6章。针对初学者，先从虚拟化基本概念及KVM原理讲起，然后通过全动手的实验学习KVM的安装、虚拟机创建、虚拟机的日常管理、虚拟网络的管理、虚拟存储的管理。 KVM虚拟化其实是Linux、KVM、QEMU和libvirt等很多开源技术的组合，对于初学者来讲学习曲线比较陡。本书将这些技术融会贯通，是作者多年讲授KVM虚拟化实战课程经验的结晶，可以使学习者快速入门并为后续的企业级应用打下基础。

虚拟化技术是云计算的底层支撑技术之一。作为已经纳入到Linux内核的虚拟化解决方案，KVM虚拟化近年来发展迅猛，是很多公共云供应商默认的虚拟机管理程序。对于IT从业者来讲，掌握一些KVM虚拟化知识是很有必要的。 本书是《虚拟化KVM进阶实战》姊妹篇，共有6章。针对初学者，先从虚拟化基本概念及KVM原理讲起，然后通过全动手的实验学习KVM的安装、虚拟机创建、虚拟机的日常管理、虚拟网络的管理、虚拟存储的管理。 KVM虚拟化其实是Linux、KVM、QEMU和libvirt等很多开源技术的组合，对于初学者来讲学习曲线比较陡。本书将这些技术融会贯通，是作者多年讲授KVM虚拟化实战课程经验的结晶，可以使学习者快速入门并为后续的企业级应用打下基础。

陈涛，国内知名IT职业培训讲师,KVM视频课程在51CTO上已经有16万人学习过，获得广泛好评。1997年即开始从从事Linux、Oracle等培训工作。凭借理论体系结构严谨、课程内容丰富充实、案例贴近工作、讲授深入浅出感染力强、充分互动课堂实践的风格备受学员好评，到目前为止已培养微软、Linux、Oracle等认证高级工程师数万名。

第1章KVM概述

1.1虚拟化概述

1.1.1虚拟化的定义

1.1.2操作系统虚拟化的历史

1.1.3操作系统虚拟化的实现方式

1.1.4虚拟化翻译技术的分类

1.1.5Hypervisor的分类

1.2KVM概述

1.2.1KVM的历史

1.2.2KVM的体系结构

1.2.3QEMU与KVM 

1.2.4libvirt与KVM 

1.2.5KVM的集中管理与控制

1.3本章小结

第2章KVM安装

2.1安装环境的准备

2.1.1生产环境的硬件配置

2.1.2实验环境的准备

2.2KVM的安装

2.2.1下载CentOS 8的ISO文件

2.2.2创建新虚拟机

2.2.3修改虚拟机的设置

2.2.4安装CentOS 8时直接安装KVM组件

2.2.5查看安装的结果

2.2.6安装额外组件及升级

2.2.7虚拟化功能验证

2.3KVM的管理方法

2.3.1本地管理

2.3.2远程管理

2.4本章小结

第3章创建虚拟机

3.1使用Cockpit创建虚拟机

3.1.1查看当前配置

3.1.2创建虚拟机

3.1.3查看虚拟机与环境的配置

3.2使用virtmanager创建虚拟机

3.2.1使用virtmanager查看当前配置

3.2.2创建虚拟机

3.2.3查看虚拟机与环境的配置

3.3使用virtinstall创建虚拟机

3.3.1创建虚拟机并通过交互模式安装

3.3.2查看虚拟机与环境的配置

3.3.3virtinstall高级用法示例

3.4半虚拟化驱动VirtIO

3.4.1半虚拟化驱动VirtIO原理

3.4.2半虚拟化驱动VirtIO的安装

3.5QEMU Guest Agent

3.5.1QEMU Guest Agent原理

3.5.2Linux下的QEMU Guest Agent

3.5.3Windows下的QEMU Guest Agent

3.6显示设备与协议

3.6.1显示设备

3.6.2显示协议

3.6.3Remote Viewer连接虚拟机排错

3.6.4Linux下的SPICE Agent

3.6.5Windows下的SPICE Agent

3.7本章小结

第4章管理虚拟机

4.1libvirt架构概述

4.2使用virtmanager管理虚拟机

4.2.1virtmanager界面概述

4.2.2虚拟机生命周期管理

4.2.3管理虚拟硬件

4.3使用virsh管理虚拟机

4.3.1获得帮助

4.3.2常用的子命令

4.4使用Cockpit管理虚拟机

4.5本章小结

第5章管理虚拟网络

5.1查看默认网络环境

5.1.1查看宿主机的网络环境

5.1.2查看libvirt的网络环境

5.1.3查看虚拟机的网络配置

5.2TUN/TAP设备工作原理与管理

5.3网桥工作原理与管理

5.3.1考察现有网桥

5.3.2通过iproute管理网桥

5.3.3通过NetworkManager管理网桥

5.3.4通过网络接口文件管理网桥

5.3.5通过Cockpit管理网桥

5.4KVM/libvirt常用的网络类型

5.4.1虚拟机支持的网络

5.4.2libvirt管理的虚拟网络

5.4.3NAT模式

5.4.4桥接模式

5.4.5隔离模式

5.4.6路由模式

5.4.7开放模式

5.4.8直接附加模式

5.4.9PCI直通与SRIOV

5.5创建和管理隔离的网络

5.5.1通过virtmanager创建和管理隔离网络

5.5.2通过Cockpit创建和管理隔离网络

5.5.3通过virsh创建和管理隔离网络

5.5.4使用隔离网络

5.6创建和管理NAT的网络

5.6.1使用多种方式创建NAT网络

5.6.2使用NAT网络

5.7创建和管理桥接的网络

5.7.1在宿主机上创建网桥

5.7.2使用网桥

5.8创建和管理路由的网络

5.8.1在宿主机上创建路由模式的网络

5.8.2使用路由模式的网络

5.9创建和管理开放的网络

5.10实现多VLAN支持

5.10.1创建支持VLAN的网络接口

5.10.2创建使用VLAN网络接口的网桥

5.10.3配置虚拟机使用VLAN

5.11通过网络过滤器提高安全性

5.11.1网络过滤器基本原理

5.11.2网络过滤器的管理工具

5.11.3预安装的网络过滤器

5.11.4网络过滤器语法基本格式

5.11.5自定义网络过滤器示例

5.12本章小结

第6章管理虚拟存储

6.1虚拟存储的术语

6.1.1虚拟机的存储设备

6.1.2宿主机的存储资源

6.2非托管的存储

6.2.1使用dd创建磁盘映像文件

6.2.2使用virsh管理虚拟机磁盘映像文件

6.2.3使用virtmanager管理虚拟机磁盘映像文件

6.3qemuimg命令的使用

6.3.1qemuimg支持的映像文件格式

6.3.2创建和格式化新的映像文件

6.3.3检查映像文件的一致性

6.3.4重新调整映像文件的大小

6.3.5qcow2映像文件的选项

6.3.6基础映像与派生映像

6.3.7修改映像文件的选项

6.3.8转换映像文件格式

6.3.9比较映像文件

6.3.10更改基础映像文件

6.3.11提交对映像文件的更改

6.3.12显示映像文件布局

6.3.13快照管理

6.4存储池

6.4.1查看当前存储池

6.4.2存储池的分类

6.4.3创建存储池的通用流程

6.4.4基于目录的存储池

6.4.5基于物理磁盘的存储池

6.4.6基于LVM卷组的存储池

6.4.7基于网络文件系统的存储池

6.4.8基于iSCSI目标的存储池

6.5存储卷

6.5.1获得存储卷的信息

6.5.2创建存储卷

6.5.3向虚拟机分配存储卷

6.5.4删除存储卷及擦除存储卷

6.6本章小结

虚拟化技术是云计算的底层支撑技术之一。作为已经纳入到Linux内核的虚拟化解决方案，KVM虚拟化近年来发展迅猛，是很多公共云供应商默认的虚拟机管理程序。对于IT从业者来讲，掌握一些KVM虚拟化知识是很有必要的。 本书是《虚拟化KVM进阶实战》姊妹篇，共有6章。针对初学者，先从虚拟化基本概念及KVM原理讲起，然后通过全动手的实验学习KVM的安装、虚拟机创建、虚拟机的日常管理、虚拟网络的管理、虚拟存储的管理。 KVM虚拟化其实是Linux、KVM、QEMU和libvirt等很多开源技术的组合，对于初学者来讲学习曲线比较陡。本书将这些技术融会贯通，是作者多年讲授KVM虚拟化实战课程经验的结晶，可以使学习者快速入门并为后续的企业级应用打下基础。

陈涛，国内知名IT职业培训讲师,KVM视频课程在51CTO上已经有16万人学习过，获得广泛好评。1997年即开始从从事Linux、Oracle等培训工作。凭借理论体系结构严谨、课程内容丰富充实、案例贴近工作、讲授深入浅出感染力强、充分互动课堂实践的风格备受学员好评，到目前为止已培养微软、Linux、Oracle等认证高级工程师数万名。