KVM之libvirt 介绍
學習 KVM 的系列文章:?
- (1)介紹和安裝
- (2)CPU 和 內(nèi)存虛擬化
- (3)I/O QEMU 全虛擬化和準虛擬化(Para-virtulizaiton)
- (4)I/O PCI/PCIe設備直接分配和 SR-IOV
- (5)libvirt 介紹
- (6)Nova 通過 libvirt 管理 QEMU/KVM 虛機
- (7)快照 (snapshot)
- (8)遷移 (migration)
1. Libvirt 是什么
為什么需要Libvirt?
Libvirt提供了什么?
?? ? 目前,libvirt 已經(jīng)成為使用最為廣泛的對各種虛擬機進行管理的工具和應用程序接口(API),而且一些常用的虛擬機管理工具(如virsh、virt-install、virt-manager等)和云計算框架平臺(如OpenStack、OpenNebula、Eucalyptus等)都在底層使用libvirt的應用程序接口。
? ?
?(SLE 11)
1.1 Libvirt C API
1.1.1 Libvirti API 所管理的主要對象
| 對象 | 解釋 |
| Domain (域) | 指運行在由Hypervisor提供的虛擬機器上的一個操作系統(tǒng)實例(常常是指一個虛擬機)或者用來啟動虛機的配置。 |
| Hypervisor | 一個虛擬化主機的軟件層 |
| Node (主機) | 一臺物理服務器。 |
| Storage pool (存儲池) | 一組存儲媒介的集合,比如物理硬盤驅(qū)動器。一個存儲池被劃分為小的容器稱作卷。卷會被分給一個或者多個虛機。 |
| Volume (卷) | 一個從存儲池分配的存儲空間。一個卷會被分給一個或者多個域,常常成為域里的虛擬硬盤。 |
1.1.2 對象的管理模型
| 對象名稱 | 對象 | Python 類 | 描述 |
| Connect | 與 Hypervisor的連接 | virConnectPtr | 在調(diào)用任何 API 去管理一個本地或者遠端的Hypervisor前,必須建立和這個Hypervisor的連接。 |
| Domain | Guest domain | virDomainPtr | 用于列舉和管理已有的虛機,或者創(chuàng)建新的虛機。唯一標識:ID,Name,UUID。一個域可能是暫時性的或者持久性的。暫時性的域只能在它運行期間被管理。持久性的域在主機上保存了它的配置。 |
| Virtual Network | 虛擬網(wǎng)絡 | virNetworkPtr | 用于管理虛機的網(wǎng)絡設備。唯一標識:Name,UUID。一個虛擬網(wǎng)絡可能是暫時性的或者持久性的。每個主機上安裝libvirt后,它都有一個默認的網(wǎng)絡設備“default”。它向該主機上運行的虛機提供DHCP服務,以及通過NAT連接到主機上。 |
| Storage Pool | 存儲池 | virStoragePoolPtr | 用于管理虛擬機內(nèi)的所有存儲,包括 local disk, logical volume group, iSCSI target, FibreChannel HBA and local/network file system。唯一標識:Name,UUID。一個存儲池可能是暫時性的或者持久性的。Pool 的 type 可以是??dir,?fs,?netfs,?disk,?iscsi,?logical,?scsi,mpath,?rbd,?sheepdog,?gluster 或者?zfs。 |
| Storage Volume?? | 存儲卷 | virStorageVolPtr | 用于管理一個存儲池內(nèi)的存儲塊,包括一個池內(nèi)分配的塊、磁盤分區(qū)、邏輯卷、SCSI/iSCSI Lun,或者一個本地或者網(wǎng)絡文件系統(tǒng)內(nèi)的文件等。唯一標識:Name,Key,Path。 |
| Host device? | 主機設備 | virNodeDevPtr | 用于管理主機上的物理硬件設備,包括?the physical USB or PCI devices and logical devices these provide, such as a NIC, disk, disk controller, sound card, etc。唯一標識:Name。 |
1.1.3 API 的簡單分類
Libvirt API 就是對各種對象的各種操作,包括基本的增、刪、改、查操作和其它操作。
| 對象 | 增 | 刪 | 改 | 查 | 其它 |
| Connect | virConnectOpen virConnectOpenAuth virConnectOpenReadOnly | virConnectClose | virConnectSetKeepAlive | ||
| Strorage pool | virStoragePoolBuild virStoragePoolCreate virStoragePoolCreateXML virStoragePoolDefineXML | virStoragePoolDelete virStoragePoolDestroy virStoragePoolFree virStoragePoolUndefine | virStoragePoolRefresh virStoragePoolSetAutostart | virConnectFindStoragePoolSources virConnectListAllStoragePools virConnectListDefinedStoragePools virConnectListStoragePools virConnectNumOfDefinedStoragePools virConnectNumOfStoragePools virStoragePoolGetInfo/Name/UUID/UUIDString/XMLDesc ?virStoragePoolIsActive/Persistent virStoragePoolLookupByName/UUID/UUIDString/Volume virStoragePoolRef | virStoragePoolGetAutostart virStoragePoolGetConnect virStoragePoolNumOfVolumes virStoragePoolListAllVolumes virStoragePoolListVolumes |
| Storage volume | virStorageVolCreateXML virStorageVolCreateXMLFrom | virStorageVolDelete virStorageVolFree | virStorageVolResize virStorageVolUpload virStorageVolWipe virStorageVolWipePattern | virStorageVolGetConnect/Info/Key/Name/Path/XMLDesc ?virStorageVolLookupByKey/Name/Path virStorageVolRef | virStorageVolDownload |
| Network | virNetworkCreate virNetworkCreateXML virNetworkDefineXML | virNetworkDestroy virNetworkFree virNetworkUndefine | virNetworkSetAutostart virNetworkUpdate | virConnectListAllNetworks virConnectListDefinedNetworks virConnectListNetworks virConnectNumOfDefinedNetworks virConnectNumOfNetworks virNetworkGetBridgeName/DHCPLeases/Name/UUID/UUIDString/XMLDesc virNetworkIsActive/Persistent ?virNetworkLookupByName/UUID/UUIDString virNetworkGetAutostart virNetworkGetConnect | virConnectNetworkEventDeregisterAny virConnectNetworkEventGenericCallback virNetworkDHCPLeaseFree |
| Domain snapshot | virDomainSnapshotCreateXML | virDomainSnapshotDelete virDomainSnapshotFree | virDomainRevertToSnapshot | virDomainHasCurrentSnapshot virDomainListAllSnapshots virDomainSnapshotCurrent virDomainSnapshotGetConnect/Domain/Name/Parent/XMLDesc virDomainSnapshotHasMetadata virDomainSnapshotIsCurrent virDomainSnapshotListAllChildren virDomainSnapshotListChildrenNames virDomainSnapshotListNames virDomainSnapshotLookupByName virDomainSnapshotNum virDomainSnapshotNumChildren virDomainSnapshotRef | |
| Host | ? | virInitialize virNodeSetMemoryParameters virNodeSuspendForDuration | virConnectBaselineCPU virConnectCompareCPU virConnectGetCPUModelNames/Capabilities/Hostname/LibVersion/MaxVcpus/Sysinfo/Type/URI/Version virConnectIsAlive virConnectIsEncrypted virConnectIsSecure virGetVersion virNodeGetCPUMap/CPUStats?/CellsFreeMemory/FreeMemory/Info/MemoryParameters/MemoryStats?/ ?virNodeGetSecurityModel | virTypedParamsAddBoolean virTypedParamsAddDouble virTypedParamsAddFromString virTypedParamsAddInt virTypedParamsAddLLong virTypedParamsAddString virTypedParamsAddUInt virTypedParamsAddULLong virTypedParamsClear virTypedParamsFree virTypedParamsGet ? | |
| Interface | virInterfaceCreate virInterfaceDefineXML ? | virInterfaceDestroy virInterfaceFree virInterfaceUndefine | virInterfaceChangeBegin virInterfaceChangeCommit virInterfaceChangeRollback ? | virConnectListAllInterfaces virConnectListDefinedInterfaces virConnectListInterfaces virConnectNumOfDefinedInterfaces virConnectNumOfInterfaces virInterfaceGetConnect virInterfaceGetMACString virInterfaceGetName virInterfaceGetXMLDesc virInterfaceIsActive virInterfaceLookupByMACString virInterfaceLookupByName virInterfaceRef ? | |
| Net Filter | virNWFilterDefineXML ? | virNWFilterFree virNWFilterUndefine | virConnectListAllNWFilters virConnectListNWFilters virConnectNumOfNWFilters virNWFilterGetName virNWFilterGetUUID virNWFilterGetUUIDString virNWFilterGetXMLDesc virNWFilterLookupByName virNWFilterLookupByUUID virNWFilterLookupByUUIDString virNWFilterRef | ||
| Domain Event | virConnectDomainEventDeregister virConnectDomainEventDeregisterAny virConnectDomainEventDeviceAddedCallback virConnectDomainEventDeviceRemovedCallback | virConnectDomainEventAgentLifecycleCallback virConnectDomainEventBalloonChangeCallback virConnectDomainEventBlockJobCallback virConnectDomainEventCallback virConnectDomainEventDiskChangeCallback virConnectDomainEventGenericCallback virConnectDomainEventGraphicsCallback virConnectDomainEventIOErrorCallback virConnectDomainEventIOErrorReasonCallback virConnectDomainEventPMSuspendCallback virConnectDomainEventPMSuspendDiskCallback ? | |||
| Domain | virDomainCreate virDomainCreateLinux virDomainCreateWithFiles virDomainCreateWithFlags virDomainCreateXML virDomainCreateXMLWithFiles virDomainDefineXML virDomainDefineXMLFlags ? | virDomainDestroy virDomainDestroyFlags virDomainFree virDomainUndefine virDomainUndefineFlags virDomainUpdateDeviceFlags | virDomainAbortJob virDomainAddIOThread virDomainDelIOThread virDomainAttachDevicevirDomainAttachDeviceFlags virDomainDetachDevice virDomainDetachDeviceFlags virDomainBlockCommit virDomainBlockCopy virDomainBlockJobAbort virDomainBlockJobSetSpeed virDomainBlockPeek virDomainBlockPull virDomainBlockRebase virDomainBlockResize virDomainCoreDump virDomainCoreDumpWithFormat virDomainFSFreeze virDomainFSInfoFree virDomainFSThaw virDomainFSTrim virDomainInjectNMI virDomainInterfaceFree virDomainManagedSave virDomainManagedSaveRemove virDomainMigrate virDomainMigrate2 virDomainMigrate3 virDomainMigrateSetCompressionCache virDomainMigrateSetMaxDowntime virDomainMigrateSetMaxSpeed virDomainMigrateToURI virDomainMigrateToURI2 virDomainMigrateToURI3 virDomainOpenChannel virDomainOpenConsole virDomainOpenGraphics virDomainOpenGraphicsFD virDomainPMSuspendForDuration virDomainPMWakeup virDomainReboot virDomainReset virDomainRestore virDomainRestoreFlags virDomainResume virDomainSave virDomainSaveFlags virDomainSaveImageDefineXML virDomainScreenshot virDomainSendKey virDomainSendProcessSignal virDomainShutdown virDomainSetBlkioParameters virDomainSetBlockIoTune virDomainSetInterfaceParameters virDomainSetMaxMemory virDomainSetMemory virDomainSetMemoryFlags virDomainSetMemoryParameters virDomainSetMemoryStatsPeriod virDomainSetMetadata virDomainSetNumaParameters virDomainSetSchedulerParameters virDomainSetSchedulerParametersFlags virDomainSetTime virDomainSetUserPassword virDomainSetVcpus virDomainSetVcpusFlags | virConnectGetAllDomainStats virConnectGetDomainCapabilities virConnectListAllDomains virConnectListDefinedDomains virConnectListDomains virConnectNumOfDefinedDomains virConnectNumOfDomains virDomainBlockStats virDomainBlockStatsFlags virDomainGetAutostart virDomainGetBlkioParameters virDomainGetBlockInfo virDomainGetBlockIoTune virDomainGetBlockJobInfo virDomainGetCPUStats virDomainGetConnect virDomainGetControlInfo virDomainGetDiskErrors virDomainGetEmulatorPinInfo virDomainGetFSInfo virDomainGetHostname virDomainGetID virDomainGetIOThreadInfo virDomainGetInfo virDomainGetInterfaceParameters virDomainGetJobInfo virDomainGetJobStats virDomainGetMaxMemory virDomainGetMaxVcpus virDomainGetMemoryParameters virDomainGetMetadata virDomainGetName virDomainGetNumaParameters virDomainGetOSType virDomainGetSchedulerParameters virDomainGetSchedulerParametersFlags virDomainGetSchedulerType virDomainGetSecurityLabel virDomainGetSecurityLabelList virDomainGetState virDomainGetTime virDomainGetUUID virDomainGetUUIDString virDomainGetVcpuPinInfo virDomainGetVcpus virDomainGetVcpusFlags virDomainGetXMLDesc virDomainHasManagedSaveImage virDomainIOThreadInfoFree virDomainInterfaceAddresses virDomainInterfaceStats virDomainIsActive virDomainIsPersistent virDomainIsUpdated virDomainListGetStats virDomainLookupByID virDomainLookupByName virDomainLookupByUUID virDomainLookupByUUIDString virDomainMemoryPeek virDomainMemoryStats virDomainMigrateGetCompressionCache virDomainMigrateGetMaxSpeed virDomainPinEmulator ? virDomainPinIOThread virDomainPinVcpu virDomainPinVcpuFlags virDomainSaveImageGetXMLDesc virDomainStatsRecordListFree | virConnectDomainXMLFromNative virConnectDomainXMLToNative ? |
| Secret | virSecretDefineXML | virSecretFree virSecretUndefine | virSecretSetValue | virConnectListAllSecrets virConnectListSecrets virConnectNumOfSecrets virSecretGetConnect/UUID/UUIDString/UsageID/UsageType/Value/XMLDesc virSecretLookupByUUID/UUIDString/Usage virSecretRef ? | |
| Stream | virStreamNew | virStreamFree | virStreamFinish virStreamAbort virStreamRecv virStreamRecvAll virStreamSend virStreamSendAll | virStreamSinkFunc virStreamSourceFunc |
1.2 Libvirt XML 定義
Libvirt 使用 XML 來定義各種對象,其中,與 OpenStack Nova 關系比較密切的有:
| disk (磁盤) | 任何磁盤設備,包括軟盤(floppy)、硬盤(hard disk)、光驅(qū)(cdrom)或者半虛擬化驅(qū)動都使用 <disk> 元素來定義。 方式: <disk type='**' device='**'>。其中:
| |
| Host device assignment (主機設備分配) ? | <hostdev mode='subsystem' type='usb'> #USB 設備直接分配<source startupPolicy='optional'><vendor id='0x1234'/><product id='0xbeef'/></source><boot order='2'/></hostdev><hostdev mode='subsystem' type='pci' managed='yes'> #PCI 設備直接分配<source><address domain='0x0000' bus='0x06' slot='0x02' function='0x0'/></source><boot order='1'/><rom bar='on' file='/etc/fake/boot.bin'/></hostdev> | |
| Network interface (網(wǎng)卡) | 有幾種 interface 類型: (1)type = ‘network’ 定義一個連接 Virtual network 的 interface <devices><interface type='network'><source network='default'/> #虛擬網(wǎng)絡的名稱為 ‘default’</interface>...<interface type='network'><source network='default' portgroup='engineering'/><target dev='vnet7'/><mac address="00:11:22:33:44:55"/><virtualport><parameters instanceid='09b11c53-8b5c-4eeb-8f00-d84eaa0aaa4f'/></virtualport></interface></devices> #virsh:attach-interface --domain d-2 --type network --source isolatednet1 --mac 52:53:00:4b:75:6f --config (2)type=‘birdge’ 定義一個 Bridge to LAN(橋接到物理網(wǎng)絡)的interface:前提是主機上存在一個 bridge,該 bridge 已經(jīng)連到物理LAN。 <interface type='bridge'> #連接到 br0<source bridge='br0'/></interface><interface type='bridge'> #連接到br1<source bridge='br1'/><target dev='vnet7'/><mac address="00:11:22:33:44:55"/></interface><interface type='bridge'> #連接到 Open vSwithc bridge ovsbr<source bridge='ovsbr'/><virtualport type='openvswitch'><parameters profileid='menial' interfaceid='09b11c53-8b5c-4eeb-8f00-d84eaa0aaa4f'/></virtualport></interface> #virsh:attach-interface --domain d-2 --type bridge --source virbr0 --mac 52:22:33:44:55:66 --config (3)type=‘ethernet’ 定義一個使用指定腳本連接到 LAN 的 interface <devices><interface type='ethernet'><target dev='vnet7'/><script path='/etc/qemu-ifup-mynet'/></interface></devices> (4)type=‘direct’ 定義一個直接連到物理網(wǎng)卡(Direct attachment to physical interface)的 interface:需要 Linux macvtap 驅(qū)動支持 <interface type='direct' trustGuestRxFilters='no'><source dev='eth0' mode='vepa'/></interface> (5)type=‘hostdev’ 定義一個由主機PCI 網(wǎng)卡直接分配(PCI Passthrough)的 interface: 分配主機上的網(wǎng)卡給虛機 <devices><interface type='hostdev' managed='yes'><driver name='vfio'/><source><address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x07' function='0x0'/></source><mac address='52:54:00:6d:90:02'/><virtualport type='802.1Qbh'><parameters profileid='finance'/></virtualport></interface></devices> | |
| network (網(wǎng)絡) | <bridge name="virbr0" stp="on" delay="5" macTableManager="libvirt"/>
<domain name="example.com" localOnly="no"/>
<forward mode="nat" dev="eth0"/>
1. bridge:定義一個用于構(gòu)造該虛擬網(wǎng)絡的網(wǎng)橋。? 2. domain:定義 DHCP server 的 DNS domain。 3. forward: 定義虛擬網(wǎng)絡直接連到物理 LAN 的方式. ”mode“指轉(zhuǎn)發(fā)模式。 ?(1) mode=‘nat’:所有連接到該虛擬網(wǎng)絡的虛擬的網(wǎng)絡都會經(jīng)過物理機器的網(wǎng)卡,并轉(zhuǎn)換成物理網(wǎng)卡的地址。 <network><name>default</name><bridge name="virbr0" /><forward mode="nat"/><ip address="192.168.122.1" netmask="255.255.255.0"><dhcp><range start="192.168.122.2" end="192.168.122.254" /></dhcp></ip><ip family="ipv6" address="2001:db8:ca2:2::1" prefix="64" /></network>也可以指定公共的IP地址和端口號。 <forward mode='nat'><nat><address start='1.2.3.4' end='1.2.3.10'/> </nat> </forward> <forward mode='nat'><nat><port start='500' end='1000'/></nat></forward> (2) mode=‘route’:類似于 NAT,但是不使用NAT,而是使用routing table。?? <network><name>local</name><bridge name="virbr1" /><forward mode="route" dev="eth1"/><ip address="192.168.122.1" netmask="255.255.255.0"><dhcp><range start="192.168.122.2" end="192.168.122.254" /></dhcp></ip><ip family="ipv6" address="2001:db8:ca2:2::1" prefix="64" /></network> (3) mode=‘bridge’:使用不受libvirt管理的bridge,比如主機上已有的bridge;open vswitch bridge;使用?macvtap's "bridge"??模式 <network><name>host-bridge</name><forward mode="bridge"/><bridge name="br0"/></network> (4) mode=‘passthrough’:使用?a macvtap "direct" connection in "passthrough" mode 指定主機上的特定網(wǎng)卡用于虛擬網(wǎng)絡??? <forward mode='passthrough'><interface dev='eth10'/><interface dev='eth11'/><interface dev='eth12'/><interface dev='eth13'/><interface dev='eth14'/></forward> (5) mode=‘hostdev’:直接分配主機上的網(wǎng)絡設備。 <forward mode='hostdev' managed='yes'><driver name='vfio'/><address type='pci' domain='0' bus='4' slot='0' function='1'/><address type='pci' domain='0' bus='4' slot='0' function='2'/><address type='pci' domain='0' bus='4' slot='0' function='3'/></forward> |
詳細的 XML 定義說明在?https://libvirt.org/format.html。
1.3 Libvirt API 的實現(xiàn)
libvirt API 的實現(xiàn)是在各個 Hypervisor driver 和 Storage dirver 內(nèi)。Hypervisor 驅(qū)動包括:
- LXC?- Linux Containers
- OpenVZ
- QEMU
- Test?- Used for testing
- UML?- User Mode Linux
- VirtualBox
- VMware ESX
- VMware Workstation/Player
- Xen
- Microsoft Hyper-V
- IBM PowerVM (phyp)
- Parallels
- Bhyve?- The BSD Hypervisor
1.4 Libvirt 的 Python 綁定
python-libvirt 包含 Libvirt 的 Python 語言綁定。安裝 libvirt 時,默認會安裝 python-libvirt 。?來源:?https://libvirt.org/python.html??https://pypi.python.org/pypi/libvirt-python?
Python API 和 C API 之間幾乎是一對一的映射關系,比如
#C API int virConnectNumOfDomains (virConnectPtr conn); int virDomainSetMaxMemory (virDomainPtr domain, unsigned long memory);#Python API virConnect::numOfDomains(self) virDomain::setMaxMemory(self, memory)?因此,libvirt 官網(wǎng)并沒有提供詳細的 python API 描述。
2. QEMU/KVM libvirt 驅(qū)動
2.1 架構(gòu)
?Libvirtd 是一個 daemon 進程,可以被本地的virsh調(diào)用,也可以被遠程的virsh調(diào)用
?Libvirtd 調(diào)用 qemu-kvm 操作KVM 虛擬機
這里有一個 virsh 命令、Libvirt C API、 QEMU driver 方法 和 QEMU Monitor 命令的對照表(部分):
| virsh create XMLFILE | virDomainCreateXML() | qemudDomainCreate() | info cpus, cont, change vnc password, balloon (all indirectly) |
| virsh suspend GUEST | virDomainSuspend() | qemudDomainSuspend() | stop |
| virsh resume GUEST | virDomainResume() | qemudDomainResume() | cont |
| virsh shutdown GUEST | virDomainShutdown() | qemudDomainShutdown() | system_powerdown |
| virsh setmem GUEST MEM-KB | virDomainSetMemory() | qemudDomainSetMemory() | balloon (indirectly) |
| virsh dominfo GUEST | virDomainGetInfo() | qemudDomainGetInfo() | info balloon (indirectly) |
| virsh save GUEST FILENAME | virDomainSave() | qemudDomainSave() | stop, migrate exec |
| virsh restore FILENAME | virDomainRestore() | qemudDomainRestore() | cont |
| virsh dumpxml GUEST | virDomainDumpXML() | qemudDomainDumpXML() | info balloon (indirectly) |
| virsh attach-device GUEST XMLFILE | virDomainAttachDevice() | qemudDomainAttachDevice() | change, eject, usb_add, pci_add (all indirectly) |
| virsh detach-device GUEST XMLFILE | virDomainDetachDevice() | qemudDomainDetachDevice() | pci_del (indirectly) |
| virsh migrate GUEST DEST-URI | virDomainMigrate() | qemudDomainMigratePerform() | stop, migrate_set_speed, migrate, cont |
| virsh domblkstat GUEST | virDomainBlockStats() | qemudDomainBlockStats() | info blockstats |
| - | virDomainBlockPeek() | qemudDomainMemoryPeek() | memsave |
2.2 安裝
有三種方式來安裝 libvirt:
(1)下載 libvirt 的源代碼,然后編譯和安裝
(2)從各 Linux 的發(fā)行版中直接安裝,比如 Ubuntu 上運行 apt-get install libvirt-bin
(3)從 git 上克隆 libvirt 的代碼,然后編譯和安裝
2.3 libvirt log
這篇文章?描述了 livbirt log。設置所有日志的方法是在 /etc/libvirt/libvirtd.conf?中添加下面的配置然后重啟 libvirt:
log_filters="1:libvirt 1:util 1:qemu" log_outputs="1:file:/var/log/libvirt/libvirtd.log"3 使用 libvirt 編程來管理 KVM 虛機的實例
?這里只描述基本的過程。具體的過程,下一篇文章會具體分析 Nova 中 libvirt 的使用。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的KVM之libvirt 介绍的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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