KVM實戰(zhàn)：原理、進階與性能調(diào)優(yōu)

前言

第一篇　KVM虛擬化基礎

第1章　虛擬化簡介2

1.1　云計算概述2

1.1.1　什么是云計算2

1.1.2　云計算的歷史4

1.1.3　云計算的幾種服務模型5

1.2　虛擬化技術(shù)6

1.2.1　什么是虛擬化6

1.2.2　軟件虛擬化和硬件虛擬化7

1.2.3　半虛擬化和全虛擬化8

1.2.4　Type1和Type2虛擬化8

1.3　KVM簡介9

1.3.1　KVM的歷史9

1.3.2　KVM的功能概覽10

1.3.3　KVM的現(xiàn)狀12

1.3.4　KVM的展望13

1.4　其他的虛擬化解決方案簡介14

1.4.1　Xen14

1.4.2　VMware14

1.4.3　HyperV16

1.4.4　Container17

1.5　本章小結(jié)17

第2章　KVM原理簡介18

2.1　硬件虛擬化技術(shù)18

2.1.1　CPU虛擬化18

2.1.2　內(nèi)存虛擬化20

2.1.3　I/O虛擬化22

2.1.4　Intel虛擬化技術(shù)發(fā)展24

2.2　KVM架構(gòu)概述25

2.3　KVM內(nèi)核模塊26

2.4　QEMU用戶態(tài)設備模擬27

2.5　與QEMU/KVM結(jié)合的組件28

2.6　KVM上層管理工具30

2.7　本章小結(jié)31

第3章　構(gòu)建KVM環(huán)境32

3.1　硬件系統(tǒng)的配置32

3.2　安裝宿主機Linux系統(tǒng)34

3.3　編譯和安裝KVM37

3.3.1　下載KVM源代碼37

3.3.2　配置KVM39

3.3.3　編譯KVM43

3.3.4　安裝KVM44

3.4　編譯和安裝QEMU46

3.4.1　曾經(jīng)的qemu-kvm46

3.4.2　下載QEMU源代碼47

3.4.3　配置和編譯QEMU47

3.4.4　安裝QEMU49

3.5　安裝客戶機50

3.6　啟動第一個KVM客戶機53

3.7　本章小結(jié)53

第4章　KVM管理工具55

4.1　libvirt55

4.1.1　libvirt簡介55

4.1.2　libvirt的安裝與配置58

4.1.3　libvirt域的XML配置文件63

4.1.4　libvirt API簡介76

4.1.5　建立到Hypervisor的連接78

4.1.6　libvirt API 使用示例82

4.2　virsh87

4.2.1　virsh簡介87

4.2.2　virsh常用命令88

4.3　virt-manager95

4.3.1　virt-manager簡介95

4.3.2　virt-manager編譯和安裝96

4.3.3　virt-manager使用96

4.4　virt-viewer、virt-install、virt-top和libguestfs105

4.4.1　virt-viewer105

4.4.2　virt-install106

4.4.3　virt-top107

4.4.4　libguestfs107

4.5　 云計算管理平臺109

4.5.1　OpenStack簡介109

4.5.2　ZStack簡介111

4.6　本章小結(jié)111

第5章　KVM核心基礎功能112

5.1　硬件平臺和軟件版本說明112

5.2　CPU配置114

5.2.1　vCPU的概念115

5.2.2　SMP的支持116

5.2.3　CPU過載使用123

5.2.4　CPU模型124

5.2.5　進程的處理器親和性和vCPU的綁定127

5.3　內(nèi)存配置131

5.3.1　內(nèi)存設置基本參數(shù)132

5.3.2　EPT和VPID簡介133

5.3.3　內(nèi)存過載使用136

5.4　存儲配置137

5.4.1　存儲配置和啟動順序137

5.4.2　qemu-img命令142

5.4.3　QEMU支持的鏡像文件格式145

5.4.4　客戶機存儲方式149

5.5　網(wǎng)絡配置150

5.5.1　用QEMU實現(xiàn)的網(wǎng)絡模式151

5.5.2　使用直接的網(wǎng)橋模式154

5.5.3　用網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)NAT模式161

5.5.4　QEMU內(nèi)部的用戶模式網(wǎng)絡170

5.5.5　其他網(wǎng)絡選項174

5.6　圖形顯示175

5.6.1　SDL的使用175

5.6.2　VNC的使用177

5.6.3　VNC顯示中的鼠標偏移186

5.6.4　非圖形模式187

5.6.5　顯示相關(guān)的其他選項189

5.7　本章小結(jié)191

第二篇　KVM虛擬化進階

第6章　KVM設備高級管理194

6.1　半虛擬化驅(qū)動194

6.1.1　virtio概述194

6.1.2　安裝virtio驅(qū)動196

6.1.3　使用virtio_balloon203

6.1.4　使用virtio_net208

6.1.5　使用virtio_blk210

6.1.6　內(nèi)核態(tài)的vhost-net后端以及網(wǎng)卡多隊列212

6.1.7　使用用戶態(tài)的vhost-user作為后端驅(qū)動215

6.1.8　kvm_clock配置216

6.1.9　對Windows客戶機的優(yōu)化218

6.2　設備直接分配（VT-d）219

6.2.1　VT-d概述219

6.2.2　VFIO簡介220

6.2.3　VT-d環(huán)境配置221

6.2.4　VT-d操作示例230

6.2.5　SR-IOV技術(shù)240

6.3　熱插拔251

6.3.1　PCI設備熱插拔252

6.3.2　PCI設備熱插拔示例253

6.3.3　CPU的熱插拔259

6.3.4　內(nèi)存的熱插拔260

6.3.5　磁盤的熱插拔264

6.3.6　網(wǎng)卡接口的熱插拔265

6.4　本章小結(jié)266

第7章　KVM內(nèi)存管理高級技巧268

7.1　大頁268

7.1.1　大頁的介紹268

7.1.2　KVM虛擬化對大頁的利用271

7.2　透明大頁274

7.3　KSM277

7.3.1　KSM基本原理278

7.3.2　KSM操作實踐280

7.3.3　QEMU對KSM的控制286

7.4　與NUMA相關(guān)的工具288

7.4.1　numastat289

7.4.2　numad290

7.4.3　numactl294

7.5　本章小結(jié)295

第8章　KVM遷移297

8.1　動態(tài)遷移297

8.1.1　動態(tài)遷移的概念297

8.1.2　動態(tài)遷移的效率和應用場景298

8.1.3　KVM動態(tài)遷移原理299

8.1.4　KVM動態(tài)遷移實踐302

8.1.5　VT-d/SR-IOV的動態(tài)遷移306

8.2　遷移到KVM虛擬化環(huán)境307

8.2.1　virt-v2v工具介紹307

8.2.2　從Xen遷移到KVM308

8.2.3　從VMware遷移到KVM310

8.2.4　從VirtualBox遷移到KVM311

8.2.5　從物理機遷移到KVM虛擬化環(huán)境（P2V）312

8.3　本章小結(jié)313

第9章　其他高級功能314

9.1　嵌套虛擬化314

9.1.1　嵌套虛擬化的基本概念314

9.1.2　KVM嵌套KVM315

9.2　KVM安全318

9.2.1　SMEP/SMAP/MPX318

9.2.2　控制客戶機的資源使用—cgroups319

9.2.3　SELinux和sVirt327

9.2.4　其他安全策略336