Прежде, чем начать наш обзор, стоит разобраться, что представляет из себя гипервизор, и какие функции он выполняет. При выполнении большого количества разнообразных задач очень удобно пользоваться . Это связно с тем, что они дают возможность на одном физическом сервере размещать несколько операционных систем, каждая из которых оснащена собственным программным обеспечением для решения разнообразных задач. Чтобы обеспечить простое взаимодействие с такими виртуальными машинами, используются гипервизоры. Они представляют из себя программное обеспечение, которое и позволяет осуществлять управление виртуальными машинами: устанавливать, включать и выключать их. Одним из самых популярных гипервизоров на сегодняшний день можно назвать KVM.
Гипервизор KVM
Он дает возможность осуществлять виртуализацию на серверах с операционной системой Linux. Однозначным плюсом является то, что данный гипервизор входит в состав ядра Linux, поэтому он постоянно совершенствуется и обновляется. Использовать его можно только в случае аппаратной виртуализации – с помощью процессоров Intel или Amd. Процессорный модуль KVM дает ему возможность осуществлять доступ непосредственно к ядру. Благодаря этому можно напрямую управлять файлами виртуальных машин и образами дисков. Для каждой ВМ предназначено индивидуальное пространство.
Гипервизор Xen
Впервые разработанный еще Кэмбриджскими студентами, данный проект быстро стал коммерческим благодаря своей перспективности. Кроссплатформенность и широкий функционал Xen делает его возможности достаточно обширными для применения в офисах крупных компаний и корпораций. Его ядро обладает режимом паравиртуализации, то есть его можно настроить на одновременное взаимодействие с гипервизором.
Код этого гипервизора не перегружен лишними функциями. Он оснащен возможностями управления ОЗУ, частотой работы процессора, работы c прямым доступом к памяти, а также таймером. Все остальные функции выполняют подключенные к работе в данный момент ВМ. Перечисленные преимущества делают работу с Xen простой и удобной даже для человека, познания которого не очень глубоки в данной сфере.
Исследование
Для того, чтобы сравнить два гипервизора, нужно провести их тестирование. Для этого были взяты два сервера с абсолютно идентичным железом и ПО, за исключением, конечно же, рассматриваемых гипервизоров. Все настройки для созданных виртуальных машин были выставлены по умолчанию в соответствии с базовыми настройками обоих гипервизоров. Каждому варианту было выделено одинаковое количество памяти.
Уточним, что мнения о том, что выбранный нами дистрибутив для ОС – Fedora 20 от Red Hat – лучше подходит для KVM не совсем верны. Мы не рассматриваем борьбу ВМ за ресурсы процессора во время одновременной работы, так как при разной степени конкуренции гипервизоры могут показывать разную производительность. Поэтому мы считаем условия соревнования честными для обеих сторон.
Результаты
Тестирование основывалось на замере результатов тестов для ВМ, расположенных на одном только железе, исключая программное обеспечение. Отклонение в производительности двух серверов без виртуализации получилось меньше половины процента.
Первый кандидат – KVM показал производительность в среднем на полтора процента ниже производительности железа. В тесте на 7-ZIP данный гипервизор оказался почти на 3 процента медленнее, а в тесте на PostMark на целых 4 с лишним процента быстрее железа. Результаты Xen оказались хуже, он не превзошел своего конкурента ни в одном из тестов, отстав от железа на 2.5 процента в трех тестах, а в остальных показал себя еще хуже. Самое сильное отклонение выявилось, как и у KVM – в тесте на PostMark, но Xen не обогнал железо, как его конкурент, а отстал практически на 15 процентов. Повторные результаты теста отклонились от предыдущих не более, чем на 2 процента. Более подробно с результатами тестирования вы можете ознакомиться в таблице:
Итог
KVM всегда показывал себя медленнее железа примерно на 2 процента, но не более того. Xen же уступал железу на 2.5-7 процентов в большинстве из тестов. Хорошие результаты KVM в тесте на PostMark могут быть не совсем точными про причине недостаточного количества проведенных тестов. Чтобы принять правильное решение в выборе теста гипервизора, изучите характер нагрузок своего сайта. При необходимости проведите больше тестов для получения более точных результатов.
Мне лично проще всего думать о KVM (Kernel-based Virtual Machine), как о таком уровне абстракции над технологиями хардверной виртуализации Intel VT-x и AMD-V. Берем машину с процессором, поддерживающим одну из этих технологий, ставим на эту машину Linux, в Linux’е устанавливаем KVM, в результате получаем возможность создавать виртуалки. Так примерно и работают облачные хостинги, например, Amazon Web Services . Наряду с KVM иногда также используется и Xen, но обсуждение этой технологии уже выходит за рамки данного поста. В отличие от технологий контейнерной виртуализации, например, того же Docker , KVM позволяет запускать в качестве гостевой системы любую ОС, но при этом имеет и бо льшие накладные расходы на виртуализацию.
Примечание: Описанные ниже действия были проверены мной на Ubuntu Linux 14.04, но по идее будут во многом справедливы как для других версий Ubuntu, так и других дистрибутивов Linux. Все должно работать как на десктопе, так и на сервере, доступ к которому осуществляется по SSH.
Установка KVM
Проверяем, поддерживается ли Intel VT-x или AMD-V нашим процессором:
grep -E «(vmx|svm)» / proc/ cpuinfo
Если что-то нагреполось, значит поддерживается, и можно действовать дальше.
Устанавливаем KVM:
sudo apt-get update
sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin virtinst bridge-utils
Что где принято хранить:
- /var/lib/libvirt/boot/ — ISO-образы для установки гостевых систем;
- /var/lib/libvirt/images/ — образы жестких дисков гостевых систем;
- /var/log/libvirt/ — тут следует искать все логи;
- /etc/libvirt/ — каталог с файлами конфигурации;
Теперь, когда KVM установлен, создадим нашу первую виртуалку.
Создание первой виртуалки
В качестве гостевой системы я выбрал FreeBSD. Качаем ISO-образ системы:
cd / var/ lib/ libvirt/ boot/
sudo wget http:// ftp.freebsd.org/ path/ to/ some-freebsd-disk.iso
Управление виртуальными машинами в большинстве случаев производится при помощи утилиты virsh:
sudo virsh —help
Перед запуском виртуалки нам понадобится собрать кое-какие дополнительные сведения.
Смотрим список доступных сетей:
sudo virsh net-list
Просмотр информации о конкретной сети (с именем default):
sudo virsh net-info default
Смотрим список доступных оптимизаций для гостевых ОС:
sudo virt-install —os-variant list
Итак, теперь создаем виртуальную машину с 1 CPU, 1 Гб RAM и 32 Гб места на диске, подключенную к сети default:
sudo virt-install \
—virt-type =kvm \
—name freebsd10 \
—ram 1024 \
—vcpus =1 \
—os-variant =freebsd8 \
—hvm \
—cdrom =/ var/ lib/ libvirt/ boot/ FreeBSD-10.2 -RELEASE-amd64-disc1.iso \
—network network =default,model =virtio \
—graphics vnc \
—disk path =/ var/ lib/ libvirt/ images/ freebsd10.img,size =32 ,bus =virtio
Вы можете увидеть:
WARNING Unable to connect to graphical console: virt-viewer not
installed. Please install the «virt-viewer» package.
Domain installation still in progress. You can reconnect to the console
to complete the installation process.
Это нормально, так и должно быть.
Затем смотрим свойства виртуалки в формате XML:
sudo virsh dumpxml freebsd10
Тут приводится наиболее полная информация. В том числе есть, к примеру, и MAC-адрес, который понадобятся нам далее. Пока что находим информацию о VNC. В моем случае:
С помощью любимого клиента (я лично пользуюсь Rammina) заходим по VNC , при необходимости используя SSH port forwarding. Попадаем прямо в инстялятор FreeBSD. Дальше все как обычно — Next, Next, Next, получаем установленную систему.
Основные команды
Давайте теперь рассмотрим основные команды для работы с KVM.
Получение списка всех виртуалок:
sudo virsh list —all
Получение информации о конкретной виртуалке:
sudo virsh dominfo freebsd10
Запустить виртуалку:
sudo virsh start freebsd10
Остановить виртуалку:
sudo virsh shutdown freebsd10
Жестко прибить виртуалку (несмотря на название, это не удаление):
sudo virsh destroy freebsd10
Ребутнуть виртуалку:
sudo virsh reboot freebsd10
Склонировать виртуалку:
sudo virt-clone -o freebsd10 -n freebsd10-clone \
—file / var/ lib/ libvirt/ images/ freebsd10-clone.img
Включить/выключить автозапуск:
sudo virsh autostart freebsd10
sudo virsh autostart —disable freebsd10
Запуск virsh в диалоговом режиме (все команды в диалоговом режиме — как описано выше):
sudo virsh
Редактирование свойств виртуалки в XML, в том числе здесь можно изменить ограничение на количество памяти и тд:
sudo virsh edit freebsd10
Важно! Комментарии из отредактированного XML, к сожалению, удаляются.
Когда виртуалка остановлена, диск тоже можно ресайзить:
sudo qemu-img resize / var/ lib/ libvirt/ images/ freebsd10.img -2G
sudo qemu-img info / var/ lib/ libvirt/ images/ freebsd10.img
Важно! Вашей гостевой ОС, скорее всего, не понравится, что диск внезапно стал больше или меньше. В лучшем случае, она загрузится в аварийном режиме с предложением переразбить диск. Скорее всего, вы не должны хотеть так делать. Куда проще может оказаться завести новую виртуалку и смигрировать на нее все данные.
Резервное копирование и восстановление производятся довольно просто. Достаточно сохранить куда-то вывод dumpxml, а также образ диска, а потом восстановить их. На YouTube удалось найти видео с демонстрацией этого процесса, все и вправду несложно.
Настройки сети
Интересный вопрос — как определить, какой IP-адрес получила виртуалка после загрузки? В KVM это делается хитро. Я в итоге написал такой скрипт на Python :
#!/usr/bin/env python3
# virt-ip.py script
# (c) 2016 Aleksander Alekseev
# http://сайт/
import sys
import re
import os
import subprocess
from xml .etree import ElementTree
def eprint(str ) :
print (str , file = sys .stderr )
if len (sys .argv ) < 2 :
eprint(«USAGE: » + sys .argv [ 0 ] + »
eprint(«Example: » + sys .argv [ 0 ] + » freebsd10″ )
sys .exit (1 )
if os .geteuid () != 0 :
eprint(«ERROR: you shold be root» )
eprint(«Hint: run `sudo » + sys .argv [ 0 ] + » …`» ) ;
sys .exit (1 )
if subprocess .call («which arping 2>&1 >/dev/null» , shell = True ) != 0 :
eprint(«ERROR: arping not found» )
eprint(«Hint: run `sudo apt-get install arping`» )
sys .exit (1 )
Domain = sys .argv [ 1 ]
if not re .match («^*$» , domain) :
eprint(«ERROR: invalid characters in domain name» )
sys .exit (1 )
Domout = subprocess .check_output («virsh dumpxml » +domain+» || true» ,
shell = True )
domout = domout.decode («utf-8» ) .strip ()
if domout == «» :
# error message already printed by dumpxml
sys .exit (1 )
Doc = ElementTree.fromstring (domout)
# 1. list all network interfaces
