云计算底层和假造化管理

1.云计算底层技能

1.1假造技能介绍

假造化技能是一种资源管理方法，它答应在单一物理硬件平台上运行多个独立的操作体系实例，这些实例被称为假造机
1.1.1常见假造化技能

系列PC/服务器版代表VMwareVMware Workstation、vSphereMicrosoftVirtualPC、Hyper-VRedHatKVM、RHEVCitrixXenOracleOracle VM VirtualBox 1.1.2假造化与云计算的关系

• 假造化：假造化是一种技能，将不可拆分的实体资源酿成可以自由划分的逻辑资源，从而实现资源的整合、隔离、再分配，云计算就是利用假造化技能这个特点
  
• 云计算：是一种服务模式——基础设施服务（IAAS），将各种资源整合起来，租给用户，如处理器（CPU）、内存、存储、网络和其他根本计算资源。通过假造化手段经这些资源分割打包提供给用户使用
  

1.2假造平台安装

真机（windows/linux）
在真机中创建假造机，内部假造机通过划分可用资源，如设置假造网桥，使得内层假造机可以访问外网。

1.2.1验证是否支持假造化

• Linux：创建假造机最低设置：2CPU，4G内存
  
• Windows：常见错误（VMware CPU 没有启用假造化支持）
  
  
  
  • windows:右键——使命管理器——CPU——假造化（已启用）
    处理器：引擎——假造化Intel
    
  
  

1. //linux虚拟化
2. grep -Po "vmx | svm" /pro/cpuinfo
3. -E  支持拓展正则
4. -P  支持Perl正则
5. -o  显示行中非空匹配部分
6. /pro/cpuinfo  cpu详细信息文件
8. lsmod | grep kvm  查看是否有kvm模块
10. lsmod      //查看内核模块
11. modprobe   //装载内核模块,内核模块是高度封装的，只能装载或卸载
12. rmmod      //卸载内核模块，类似umount

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1.2.2安装假造化平台

• KVM/qemu/Libvired
  
  
  
  • KVM是linux内核模块，需要CPU指令集（Intel-VT/AMD-V）支持，是一种硬件辅助假造化技能
    
  • QUME 是一种假造化仿真工具，通过IOctl(输入输出)与内核模块交互完成对硬件的假造化支持
    
  • Libvirt 是对假造化管理的接口的工具，提供客户端步调，virsh，virsh-manager
    
  
  

1. //虚拟化平台安装
2. dnf -y install              \
3. qemu-kvm                    \      //虚拟化仿真程序
4. libvirt-daemon              \      //核心守护进程
5. libvirt-client              \      //客户端程序
6. libvirt-daemon-driver-qemu  \   //QEMU管理模块
7. libvirt-daemon-driver-netwoek \  //网络管理模块
8. dnsmasq                        //DHCP、DNS服务
10. systemctl enable libvirtd  --now  

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• virsh
  
  
  
  • 提供管理各假造机的命令接口
    
  • 支持交互/非交互模式，查察/创建/停止/关闭
    
  • 格式：virsh 控制命令 [资源名] [参数]
    
  
  

1. virsh version  //查看虚拟化相关版本信息
2. Compiled against library: libvirt 8.0.0
3. Using library: libvirt 8.0.0
4. Using API: QEMU 8.0.0
5. Running hypervisor: QEMU 6.2.0

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2.假造化网络

2.1假造网络管理命令

命令选项描述net-list [–all]列出假造网络net-start启动假造交换机net-destroy强制停止假造交换机net-define根据xml文件创建假造网络net-undefine删除一个假造网络装备net-autostart设置开机自启动net-edit修改假造交换机的设置virsh net-autostart设置开机自启动 2.2创建网桥

• 问AI（Libvirt XML 设置）
  
• 官网复制（https://libvirt.org/docs.html——>networks）
  
• 云主机不能nmcli、nmtui ,只能在web页面修改，关机修改，云平台dhcp分配的是永久ip
  

1. //网桥配置文件书写,文件名对应创建的网桥名称，根据模板修改
2. vim /etc/libvirt/qemu/networks/vbr.xml
3. <network>
4.   <name>vbr</name>      //显示的virsh net-list 虚拟网络中的名称
5.   <bridge name="vir" stp='on' delay='0'/>  //显示的ifconfig中的网卡名称
6.   <forward mode="nat"/>
7.   <ip address="192.168.100.254" netmask="255.255.255.0">
8.     <dhcp>
9.       <range start="192.168.100.128" end="192.168.100.200"/>
10.     </dhcp>
11.   </ip>
12.   <ip family="ipv6" address="2001:db8:ca2:2::1" prefix="64"/>
13. </network>
15. //stp='on': 这个属性表示生成树协议（Spanning Tree Protocol, STP）是否启用
16. //delay='0': 这个属性定义了STP重新计算网络拓扑结构前等待的时间（单位为秒）

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1. //创建配置文件中声明的网桥
2. virsh net-define /etc/libvirt/qemu/networks/vbr.xml
3. Network vbr defined from /etc/libvirt/qemu/networks/vbr.xml
5. //启动网桥
6. virsh net-start vbr
7. Network vbr started
9. //设置开机自启
10. virsh net-autostart vbr
12. //查看网桥状态
13. virsh net-list --all
14. Name   State    Autostart   Persistent
15. -----------------------------------------
16. vbr    active   yes         yes
18. //验证
19. ifconfig  vbr

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3.假造机原理

3.1假造机的构成

• 假造设置文件（*.xml）
  
  
  
  • 文件默认路径：/etc/libvirt/qemu/
    
  • 用途：定义了假造机的装备，如：CPU、内存、网卡等
    
  
  
• 存储文件（*.img）
  
  
  
  • 文件默认路径：/var/lib/libvirt/images/
    
  • 用途：仿真假造机磁盘，存储全部数据信息
    
  
  

1. 创建vmhost虚拟机
2. 1.创建虚拟配置文件   /etc/libvirt/qemu/vmhost.xml
3. 2.创建存储文件      /var/lib/libvirt/images/vmhost.xml

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3.2假造机磁盘

• 假造机磁盘可以使用块装备、逻辑卷装备、文件仿真等。
  
• 其中文件仿真模式具有易迁徙、易扩展、支持多种磁盘格式、设置方便等特点。广泛应用与云平台
  
• 在文件仿真中采取COW格式具有：
  
  
  
  • 支持弹性空间
    
  • 支持后端盘复用
    
  • 支持快照
    
  • 支持压缩
    
  
  

3.3COW写时拷贝技能

• 在COW机制中，写操作会导致数据从后端盘复制到前端盘，然后在前端盘上进行修改，而不是从前端盘复制到后端盘。如允许以制止不必要的数据移动，同时保持原始数据的完备性。
  
• 只有在数据真正被修改时才进行复制
  
• cow技能使用指针指向原始盘全部块，若一个块要被改写，首先将数据从原始盘拷贝到前端盘，在前端盘改写，最后将数据指针指向改写过的数据。此时数据存储在前端盘的新副本中，而不是后端盘的原始数据块
  
• 原始盘始终是只读的
  

3.3假造机设置管理

3.3.1假造机磁盘管理

• qemu-img 是假造机的磁盘管理命令，磁盘格式：raw、qcow2、vdi、vmdk等
  
• qemu-img命令格式
  
  
  
  • qemu-img 子命令 子命令参数 块文件名称 大小
    
  
  
• 常用子命令
  
  
  
  • create 创建一个磁盘
    
  • info 查察磁盘信息
    
  
  

1. //上传cirros.qcow2到虚拟机
2. cp cirros.qcow2 /var/lib/libvirt/images/
3. cd cirros.qcow2 /var/lib/libvirt/images/
5. //创建磁盘
6. qemu-img create -F qcow2 -f qcow2 -b cirros.qcow2 vmhost.img 20G
7. Formatting 'vmhost.img', fmt=qcow2 cluster_size=65536 extended_l2=off compression_type=zlib size=21474836480 backing_file=cirros.qcow2 backing_fmt=qcow2 lazy_refcounts=off refcount_bits=16
11. //查看信息，实际大小不会是20G，因为弹性空间
12. qemu-img info vmhost.img
13. image: vmhost.img
14. file format: qcow2
15. virtual size: 20 GiB (21474836480 bytes)
16. disk size: 196 KiB
17. cluster_size: 65536
18. backing file: cirros.qcow2
19. backing file format: qcow2
20. Format specific information:
21.     compat: 1.1
22.     compression type: zlib
23.     lazy refcounts: false
24.     refcount bits: 16
25.     corrupt: false
26.     extended l2: false
30. //读取操作会先查找前端盘的差分映像vmhost.img , 如果未找到才会找后端盘的cirros.qcow2,此时
31. 写入操作只会写入vmhost.img

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3.3.2假造机设置文件

• 官网复制（https://libvirt.org/docs.html——>node devices）
  

1. cp node_base.xml /etc/libvirt/qemu/vmhost.xml
2. vim /etc/libvirt/qemu/vmhost.xml
4. 02: <name>vmhost</name>        //虚拟机名称
5. 03: <memory unit='KB'>1024000</memory> //最大内存
6. 04: <currentMemory unit='KB'>1024000</currentMemory> //当前内存
7. 05: <vcpu placement='static'>2</vcpu>  //CPU数量
8. 25: <source file='/var/lib/libvirt/images/vmhost.img'/> //磁盘文件路径
9. 29: <source bridge='vbr'/>

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3.3.3创建假造机

管理内层假造机命令说明virsh list [–all]列出全部假造机virsh start/shutdown启动/关闭假造机virsh destory强制停止假造机virsh define/undefine创建/删除假造机virsh console连接假造机的consolevirsh edit修改假造机的设置virsh autostart设置假造机自启动virsh domiflist查察假造机网卡信息virsh dominfo查察假造机择要信息virsh domblklist查察假造机硬盘信息

1. virsh define /etc/libvirt/qemu/vmhost.xml  //创建虚拟机
2. Domain 'vmhost' defined from /etc/libvirt/qemu/vmhost.xml
4. virsh start vmhost      //启动虚拟机，状态由shut off变为running
5. Domain 'vmhost' started
7. virsh console vmhost     //两次回车
8. Connected to domain 'vmhost'
9. Escape character is ^] (Ctrl + ])
11. login as 'cirros' user. default password: 'gocubsgo'. use 'sudo' for root.
12. cirros login: cirros
13. Password: gocubsgo
14. $   
15. PS1='[\u\h \W]\$'
16. [rootcirros ~]#
17. shift + ] 退出登陆填写密码状态栏
19. //默认进去是$普通用户，需要sudo -i 变为#，可以修改$PS1系统变量调整样式

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3.3.4创建假造机脚本

1. vim /usr/local/bin/vm
2. #!/bin/bash
3. cd /var/lib/libvirt/images/
4. qemu-img create -F qcow2 -f qcow2 -b cirros.qcow2 ${1}.img 20G
5. sed "s,#####,${1}," /root/node_base.xml > /etc/libvirt/qemu/${1}.xml
6. virsh define /etc/libvirt/qemu/${1}.xml
9. chmod 0755 /usr/local/bin/vm
10. vm vmhost.xml
12. virsh list --all
13. Id   Name     State
14. -------------------------
15. -    vmhost   shut off

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4.公有云概述

4.1云服务范例

模式说明IaaS基础设施服务PaaS平台服务SaaS软件服务 4.2三大服务模式

4.2.1 IaaS——基础设施即服务

IaaS提供计算资源的基础设施，如假造机、存储空间、网络和操作体系，以及一些根本的网络组件如假造路由器和firewalld。用户可以根据需要租用这些资源，并自行安装操作体系、中间件、运行时、数据管理软件和其他所需的软件。
4.2.2 PaaS——平台即服务

PaaS提供了一个完备的开辟和摆设环境，包括操作体系、数据库、开辟工具和运行时环境。开辟职员可以利用 PaaS 来构建、测试和摆设应用步调，而无需关心底层的基础设施。PaaS 办理方案通常包括应用步调服务器、数据库服务、开辟框架和 API
4.2.3 SaaS——软件即服务

SaaS 是通过互联网提供的软件应用步调，用户无需安装和维护软件，只需订阅即可使用。SaaS 供应商负责管理应用步调的可用性、安全性、可扩展性和维护。
4.3三大使用场景

云介绍公有云是第三方的云供应商，通过互联网为广大用户提供的一种按需使用的服务器资源，是一种云基础设施。私有云是一个企业或组织的专用云环境。一般在企业内部使用，不对外提供服务，因此它也被视为一种企业云。混淆云是在私有云的基础上，组合其他公有云资源，从而答应在不同云环境之间共享应用和数据的使用方式。 5.能力提拔

编写一个脚本用来管理假造机，可以完成假造机的批量创建、批量删除，自定义假造机名称等功能，现有的模板假造机信息如下：

1. 配置文件模板：/var/lib/libvirt/images/node_base.xml
2. 后端盘模板： /var/lib/libvirt/images/node_base.qcow2

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1. [root@localhost ~]# vim /usr/local/bin/clone-vm
2. #!/bin/bash
3. CONF_DIR="/etc/libvirt/qemu"
4. IMG_DIR="/var/lib/libvirt/images"
5. CONF_FILE="/var/lib/libvirt/images/node_base.xml"
6. IMG_FILE="/var/lib/libvirt/images/node_base.qcow2"
7. export LANG=C
8. . /etc/init.d/functions
9. function create_vm(){
10.         if  [ -e ${IMG_DIR}/${1}.img ];then
11.             echo_warning
12.             echo "vm ${1}.img is exists"
13.             return 1
14.         else
15.            qemu-img create -b ${IMG_FILE} -F qcow2 -f qcow2
16.            ${IMG_DIR}/${1}.img 20G &>/dev/nl
18.             sed -re "s,#{5},${1}," ${CONF_FILE}                         >${CONF_DIR}/${1}.xml
20.            sudo virsh define ${CONF_DIR}/${1}.xml &>/dev/null
21.           echo_success
22.            echo "vm ${1} create"
23.         fi
24.     }
25. function remove_vm(){
26.         read _ img <<<$(sudo virsh domblklist $1 2>/dev/null |awk 'NR==3{print}')
27.         if [ -e "${img}" ];then
28.             sudo virsh destroy  $1 &>/dev/null
29.             sudo virsh undefine $1 &>/dev/null
30.             rm -f ${img}
31.             echo_success
32.             echo "vm ${1} delete"
33.         fi
34.     }
35.     # main
36.     case "$1" in
37.         create|remove)
38.         CMD=${1}
39.         while ((${#} > 1));do
40.             shift
41.             ${CMD}_vm ${1}
42.         done
43.         ;;
44.         *)
45.         echo "${0##*/} {create|remove} vm1 vm2 vm3 ... ..."
46.         ;;
47.     esac
48.     exit $?
50. 验证
52.     [root@localhost ~]# chmod 755 /usr/local/bin/clone-vm
53.     [root@localhost ~]# virsh list --all
54.      Id    Name                           State
55.     ----------------------------------------------------
56.     [root@localhost ~]# clone-vm
57.     clone-vm {create|remove} vm1 vm2 vm3 ... ...
58.     [root@localhost ~]# clone-vm create web db
59.     vm web create                                      [  OK  ]
60.     vm db create                                       [  OK  ]
61.     [root@localhost ~]# virsh list --all
62.      Id    Name                           State
63.     ----------------------------------------------------
64.      -     web                            shut off
65.      -     db                             shut off
66.     [root@localhost ~]# virsh start web
67.     Domain web started
68.     [root@localhost ~]# virsh start db
69.     Domain db started
70.     [root@localhost ~]# virsh list --all
71.      Id    Name                           State
72.     ----------------------------------------------------
73.      1     web                            running
74.      2     db                             running
75.     [root@localhost ~]# virsh console web
76.     Connected to domain 'web'
77.     Escape character is ^] (Ctrl + ])
78.     login as 'cirros' user. default password: 'gocubsgo'. use 'sudo' for root.
79.     cirros login:
80.     [root@localhost ~]# clone-vm remove web db
81.     vm web delete                                             [  OK  ]
82.     vm db delete                                              [  OK  ]
83.     [root@localhost ~]# virsh list --all
84.      Id    Name                           State
85.     ----------------------------------------------------
86.     [root@localhost ~]#

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磁盘读取/写入，在写入时拷贝数据
速率快前端盘使用了指针（快捷方式），只能读，不能写
读操作只是创建指针，指向原始盘的数据
弹性空间：根据数据的增加，改变大小，节约资源
原始盘范例 原始盘名称 克隆
内层假造机网卡eth0链接真机的vnet0，然后通过vnet0链接vbr
cow链接克隆，快速，相较于原假造机，占用内存空间大大缩小
cp 完备克隆

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