第6章  KVM的管理工具

通过第4、5章的介绍，相信读者已经基本理解了KVM的各个功能、简单原理和配置方法。在前面的所有章节中，几乎所有的示例都是直接用qemu-kvm命令行工具（qemu-system-x86_64）来配置和启动客户机，其中有很多各种各样的配置参数，这些参数对于新手来说是难以记忆和熟练配置。本章讲给大家介绍能够更加方便地配置和使用KVM的一些管理工具，它们一般都对qemu-kvm命令进行了封装和功能增强，从而提供了比原生的qemu-kvm命令行更加友好、高效的用户交互接口。

6.1 libvirt

6.1.1 libvirt简介

提到KVM的管理工具，首先不得不介绍的就是大名鼎鼎的libvirt，因为libvirt是目前使用最为广泛的对KVM虚拟机进行管理的工具和应用程序接口（API），而且一些常用的虚拟机管理工具（如virsh、virt-install、virt-manager等）和云计算框架平台（如OpenStack、OpenNebula、Eucalyptus等）都在底层使用libvirt的应用程序接口。

libvirt是为了更方便地管理平台虚拟化技术而设计的开放源代码的应用程序接口、守护进程和管理工具，它不仅提供了对虚拟化客户机的管理，也提供了对虚拟化网络和存储的管理。尽管libvirt项目最初是为Xen设计的一套API，但是目前对KVM等其他Hypervisor的支持也非常的好。libvirt支持多种虚拟化方案，既支持包括KVM、QEMU、Xen、VMware、VirtualBox等在内的平台虚拟化方案，又支持OpenVZ、LXC等Linux容器虚拟化系统，还支持用户态Linux（UML）的虚拟化。libvirt是一个免费的开源的软件，使用的许可证是LGPL^[1]（GNU宽松的通用公共许可证），使用libvirt库进行链接的软件程序不需要一定选择开源和遵守GPL许可证。和KVM、Xen等开源项目类似，libvirt也有自己的开发者社区，而且随着虚拟化、云计算等成为近年来的技术热点，libvirt项目的社区也比较活跃。目前，libvirt的开发主要由Redhat公司作为强大的支持，由于Redhat公司在虚拟化方面逐渐偏向于支持KVM（而不是Xen），故libvirt对QEMU/KVM的支持是非常成熟和稳定的。当然，IBM、Novell等公司以及众多的个人开发者，对libvirt项目的代码贡献量也是非大的。

libvirt本身提供了一套较为稳定的C语言应用程序接口，目前，在其他一些流行的编程语言中也提供了对libvirt的绑定，在Python、Perl、Java、Ruby、PHP、OCaml等高级编程语言中已经有libvirt的程序库可以直接使用。libvirt还提供了为基于AMQP（高级消息队列协议）的消息系统（如Apache Qpid）提供QMF代理，这可以让云计算管理系统中宿主机与客户机、客户机与客户机之间的消息通信变得更易于实现。libvirt还为安全的远程管理虚拟客户机提供了加密和认证等安全措施。正是由于libvirt拥有这些强大的功能和较为稳定的应用程序接口，而且它的许可证（license）也比较宽松，libvirt的应用程序接口已被广泛地用在基于虚拟化和云计算的解决方案中，主要作为连接底层Hypervisor和上层应用程序的一个中间适配层。

libvirt对多种不同的Hypervisor的支持是通过一种基于驱动程序的架构来实现的。libvirt对不同的Hypervisor提供了不同的驱动：对Xen有Xen的驱动，对QEMU/KVM有QEMU驱动，对VMware有VMware驱动。在libvirt源代码中，可以很容易找到qemu_driver.c、xen_driver.c、xenapi_driver.c、vmware_driver.c、vbox_driver.c这样的驱动程序源代码文件。

libvirt作为中间适配层，让底层Hypervisor对上层用户空间的管理工具是可以做到完全透明的，因为libvirt屏蔽了底层各种Hypervisor的细节，为上层管理工具提供了一个统一的、较稳定的接口（API）。通过libvirt，一些用户空间管理工具可以管理各种不同的Hypervisor和上面运行的客户机，它们之间基本的交互框架如图6-1所示。

图6-1 虚拟机管理工具通过libvirt管理各种类型的虚拟机

在libvirt中涉及到几个重要的概念，解释如下：

1. 节点（Node）：一个物理机器，上面可能运行着多个虚拟客户机。Hypervisor和Domain都运行在Node之上。

2. Hypervisor：也称虚拟机监控器（VMM），如KVM、Xen、VMware、Hyper-V等，是虚拟化中的一个底层软件层，它可以虚拟化一个节点让其运行多个虚拟客户机（不同客户机可能有不同的配置和操作系统）。

3. 域（Domain）：是在Hypervisor上运行的一个客户机操作系统实例。域也被称为实例（instance，如亚马逊的AWS云计算服务中客户机就被称为实例）、客户机操作系统（guest OS）、虚拟机（virtual machine），它们都是指同一个概念。

关于节点、Hypervisor和域的关系，可以简单地用图6-2来表示。

图6-2 节点、Hypervisor和域 三者之间的关系

在了解了节点、Hypervisor和域的概念之后，用一句话概括libvirt的目标，就是：为了安全高效的管理节点上的各个域，而提供一个公共的稳定的软件层。当然，这里的管理，既包括本地的管理，也包含远程的管理。具体地讲，libvirt的管理功能主要包含如下五个部分：

（1）域的管理：包括对节点上的域的各个生命周期的管理，如：启动、停止、暂停、保存、恢复和动态迁移。也包括对多种设备类型的热插拔操作，包括：磁盘、网卡、内存和CPU，当然不同的Hypervisor上对这些热插拔的支持程度有所不同。

（2）远程节点的管理：只要物理节点上运行了libvirtd这个守护进程，远程的管理程序就可以连接到该节点进程管理操作，经过认证和授权之后，所有的libvirt功能都可以被访问和使用。libvirt支持多种网络远程传输类型，如SSH、TCP套接字、Unix domain socket、支持TLS的加密传输等。假设使用最简单的SSH，则不需要额外配置工作，比如：example.com节点上运行了libvirtd，而且允许SSH访问，在远程的某台管理机器上就可以用如下的命令行来连接到example.com上，从而管理其上的域。

（3）存储的管理：任何运行了libvirtd守护进程的主机，都可以通过libvirt来管理不同类型的存储，如：创建不同格式的客户机镜像（qcow2、raw、qde、vmdk等）、挂载NFS共享存储系统、查看现有的LVM卷组、创建新的LVM卷组和逻辑卷、对磁盘设备分区、挂载iSCSI共享存储，等等。当然libvirt中，对存储的管理也是支持远程管理的。

（4）网络的管理：任何运行了libvirtd守护进程的主机，都可以通过libvirt来管理物理的和逻辑的网络接口。包括：列出现有的网络接口卡，配置网络接口，创建虚拟网络接口，网络接口的桥接，VLAN管理，NAT网络设置，为客户机分配虚拟网络接口，等等。

（5）提供一个稳定、可靠、高效的应用程序接口（API）以便可以完成前面的4个管理功能。

libvirt主要由三个部分组成，它们分别是：应用程序编程接口（API）库、一个守护进程（libvirtd）和一个默认命令行管理工具（virsh）。应用程序接口（API）是为了其他虚拟机管理工具（如virsh、virt-manager等）提供虚拟机管理的程序库支持。libvirtd守护进程负责执行对节点上的域的管理工作，在用各种工具对虚拟机进行管理之时，这个守护进程一定要处于运行状态中，而且这个守护进程可以分为两种：一种是root权限的libvirtd，其权限较大，可以做所有支持的管理工作；一种是普通用户权限的libvirtd，只能做比较受限的管理工作。virsh是libvirt项目中默认的对虚拟机管理的一个命令行工具，将在6.2节中详细介绍该工具。