KVM基础使用

好的，我已经将您提供的文本内容整理成了 Markdown 格式的文档。以下是整理后的内容，其中您的原始命令保持不变，并在每个主要部分后面增加了“优化建议与说明”部分。

# Linux KVM 虚拟机部署与配置指南

本文档提供了在 Linux 系统上安装和配置 KVM 虚拟机环境，并创建 Debian 和 Windows 虚拟机的步骤。

## 一、系统内核参数优化 (KVM 相关)

这些设置旨在优化宿主机的虚拟化性能和网络处理能力。

```shell
cat <<EOF> /etc/sysctl.d/99-kvm.conf
vm.swappiness=0
vm.dirty_background_ratio=5
vm.dirty_ratio=10
net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 67108864
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 67108864
net.ipv4.tcp_mem = 67108864 67108864 67108864
net.core.rmem_max = 67108864
net.core.wmem_max = 67108864
EOF

优化建议与说明

即时生效：创建或修改 /etc/sysctl.d/ 下的配置文件后，需要执行以下命令之一使设置立即生效，而无需重启：

sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/99-kvm.conf
# 或者，如果系统中还有其他 sysctl 配置文件，可以使用：
sudo sysctl --system

参数说明：
- vm.swappiness=0: 最小化交换分区的使用，倾向于将不活动内存保留在 RAM 中，对于内存充足的服务器，这可以提高性能。
- vm.dirty_background_ratio=5: 当脏页（已修改但未写入磁盘的内存页）达到系统内存的 5% 时，内核开始在后台将其异步写入磁盘。
- vm.dirty_ratio=10: 当脏页达到系统内存的 10% 时，产生IO的进程会被强制同步写入磁盘，这可能导致进程阻塞。这两个比例的设置需要根据磁盘性能和应用负载进行调整。
- net.core.default_qdisc = fq: 设置默认的排队规则为 Fair Queue (FQ)，有助于减少缓冲区膨胀 (bufferbloat)。
- net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr: 启用 BBR 拥塞控制算法，通常能显著提高网络吞吐量和降低延迟，尤其是在有一定丢包率的长距离链路上。
- net.ipv4.tcp_rmem, net.ipv4.tcp_wmem, net.core.rmem_max, net.core.wmem_max: 这些参数调整 TCP 接收和发送缓冲区的大小以及核心套接字缓冲区的最大值。较大的缓冲区可以提高高带宽、高延迟网络下的性能，但也会消耗更多内存。net.ipv4.tcp_mem 控制TCP协议栈使用的总内存页数。这些值通常是针对特定网络环境优化的，给定的值 (67108864 bytes = 64MB) 属于较大设置。

二、CPU 性能配置

将 CPU 调速器设置为 performance 模式，以确保 CPU 运行在最高频率，有利于虚拟机性能。

apt-get -y install cpufrequtils linux-cpupower
cpupower frequency-info | grep -i governor
watch -n 1 'cat /proc/cpuinfo | grep MHz'
cpupower frequency-set -g performance

cat <<EOF> /etc/default/cpufrequtils
ENABLE_CPufreq=true
GOVERNOR="performance"
EOF

优化建议与说明

包管理：linux-cpupower 是较新的工具，通常已取代 cpufrequtils。在某些发行版中，安装 linux-cpupower 可能就足够了。
watch 命令：watch -n 1 'cat /proc/cpuinfo | grep MHz' 是一个交互式命令，用于实时监控 CPU 频率。在脚本中执行时，它会持续运行直到手动停止 (Ctrl+C)。如果这是自动化脚本的一部分，您可能需要移除此行或将其后台运行并稍后杀死。
持久化设置：写入 /etc/default/cpufrequtils 文件并通过 cpufrequtils 服务来持久化 CPU governor 设置是一个传统方法。现代 systemd 系统可能有其他方式来管理 CPU governor，例如通过 tuned 服务或自定义 systemd 服务单元。确保 cpufrequtils 服务（如果存在的话）已启用并在启动时运行，以使 /etc/default/cpufrequtils 中的设置生效。

systemd 方式：对于使用 systemd 的系统，可以创建一个服务单元来在启动时设置 governor，例如：

# /etc/systemd/system/cpupower-performance.service
[Unit]
Description=Set CPU Frequency Governor to performance

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/cpupower frequency-set -g performance

[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后运行:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now cpupower-performance.service

三、安装基础软件包与 KVM 组件

安装必要的工具和 KVM/Libvirt 相关的软件包。

apt-get install -y curl wget vim net-tools git cpu-checker
kvm-ok
apt-get -y install -y qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virtinst libosinfo-bin

优化建议与说明

合并安装命令：可以将多个 apt-get install 命令合并为一个，以减少命令数量并可能优化依赖解析过程。

sudo apt-get update # 始终建议在安装前更新包列表
sudo apt-get install -y curl wget vim net-tools git cpu-checker \
                       qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients \
                       bridge-utils virtinst libosinfo-bin

kvm-ok：kvm-ok 命令用于检查系统是否支持 KVM 以及 KVM 是否已正确启用。在脚本中，其输出可用于条件判断，但在这里它仅用于显示信息。

四、配置 Libvirt 服务和网络

启用并启动 libvirtd 服务，并配置默认的虚拟网络。

systemctl enable libvirtd --now

virsh net-list --all
virsh net-start default
virsh net-autostart default

优化建议与说明

步骤清晰，通常这些命令足以确保 libvirtd 运行并使 default 网络可用。
错误检查：在脚本中，可以在关键命令后添加错误检查，例如 || exit 1，以确保在发生错误时脚本停止执行。

五、安装 noVNC 和配置 QEMU VNC

安装 noVNC 和 Websockify 以便通过浏览器访问虚拟机控制台，并修改 QEMU 配置以允许 VNC 访问。

apt-get install -y novnc websockify

cat <<EOF>> /etc/libvirt/qemu.conf
vnc_listen = "0.0.0.0"
vnc_keymap = "en-us"
vnc_sasl = 0
vnc_tls = 0
EOF

systemctl restart libvirtd

优化建议与说明

包安装：novnc 和 websockify 也可以合并到前面提到的综合 apt-get install 命令中。
qemu.conf 修改：
- vnc_listen = "0.0.0.0": 使 VNC 服务监听所有网络接口，允许从外部访问。请务必注意这带来的安全风险，并确保有防火墙规则保护。
- vnc_keymap = "en-us": 设置 VNC 键盘映射。
- vnc_sasl = 0 和 vnc_tls = 0: 禁用 SASL 认证和 TLS 加密。在生产环境中，强烈建议启用 TLS 以确保 VNC 连接的安全性，并考虑使用 SASL 或其他认证机制。
libvirtd 重启：修改 qemu.conf 后重启 libvirtd 服务是必要的，以使配置生效。

六、准备虚拟机镜像和 ISO 文件

6.1 下载 Debian ISO

下载 Debian 安装镜像。

mkdir -p /data/libvirtd/iso
screen -S wget-debian
# 在 screen 会话中执行:
# wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-cd/12.10.0/amd64/iso-dvd/debian-12.10.0-amd64-DVD-1.iso

(注意：wget 命令通常在 screen 会话内部手动执行)

优化建议与说明

screen 命令：screen -S wget-debian 启动一个新的 screen 会话。wget 命令通常是在进入该会话后手动输入的，以便下载过程可以在后台持续进行，即使用户断开 SSH 连接。如果希望在脚本中自动开始下载，可以这样做：

mkdir -p /data/libvirtd/iso
wget -P /data/libvirtd/iso -c https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-cd/12.10.0/amd64/iso-dvd/debian-12.10.0-amd64-DVD-1.iso &
# 或者使用 screen 并在其中执行命令（更复杂）：
# screen -dmS wget-debian wget -P /data/libvirtd/iso -c https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-cd/12.10.0/amd64/iso-dvd/debian-12.10.0-amd64-DVD-1.iso

wget -P /path/to/dir 直接下载到指定目录。-c 参数用于断点续传。

ISO 版本：ISO 文件的 URL 包含版本号 (12.10.0)。此版本可能会过时。考虑使用指向 stable 或最新版本的通用链接，或定期更新此链接。

6.2 创建 Debian 虚拟机磁盘镜像

为 Debian 虚拟机创建一个 qcow2 格式的磁盘镜像。

mkdir -p /data/libvirt/qcow2
qemu-img create -f qcow2 /data/libvirt/qcow2/debian12-vm1-forTest.qcow2 100G

优化建议与说明

目录结构和磁盘创建命令是标准的。qcow2 支持快照和稀疏分配（按需增长），是不错的选择。

七、安装 Debian 虚拟机

7.1 查询可用操作系统变体

osinfo-query os

优化建议与说明

此命令列出 libosinfo 数据库中所有已知的操作系统变体，帮助为 virt-install 的 --os-variant 参数选择合适的值。为了获得最新的列表，确保 libosinfo-bin 包是最新的。

7.2 使用 `virt-install` 创建 Debian VM

virt-install \
  --name debian12-vm1-forTest \
  --cpu host-passthrough \
  --ram 8192 \
  --vcpus 4 \
  --disk path=/data/libvirt/qcow2/debian12-vm1-forTest.qcow2,format=qcow2,bus=virtio \
  --network network=default,model=virtio \
  --graphics vnc,listen=0.0.0.0,port=-1,keymap=en-us \
  --cdrom /data/libvirt/iso/debian-12.10.0-amd64-DVD-1.iso \
  --boot uefi,cdrom,hd \
  --noautoconsole \
  --os-variant debian10

优化建议与说明

--os-variant：您使用的是 Debian 12.10.0 的 ISO，但指定了 --os-variant debian10。如果 osinfo-query os 的输出中包含 debian12 或更新的 Debian 版本（如 debiantesting, unstable），使用更匹配的版本（如 --os-variant debian12）通常更好，因为它会为 libvirt 提供更准确的关于操作系统特性和推荐配置的信息。如果找不到精确匹配，generic 也是一个选项。
--cpu host-passthrough: 这会将宿主机的 CPU 特性直接暴露给虚拟机，通常能提供最佳性能，但可能影响虚拟机的迁移性到不同 CPU 型号的宿主机。
--graphics vnc,listen=0.0.0.0,port=-1: port=-1 表示 libvirt 会自动选择一个可用的 VNC 端口，从 5900 开始。
--boot uefi,...: 指定使用 UEFI 固件启动。这需要宿主机安装了 OVMF 包 (通常是 ovmf 或 qemu-efi-aarch64 / qemu-efi-arm 取决于架构)。apt search ovmf 可以查找。
--noautoconsole: 安装后不自动连接到虚拟机控制台。

7.3 访问 Debian VM 的 VNC 控制台

以下命令和注释演示了如何查找 VNC 端口并使用 websockify 启动 noVNC 访问。

virsh vncdisplay debian12-vm1-forTest
# 假设上面的命令输出 :0 (表示端口 5900)
# :0

websockify -D --web /usr/share/novnc/ 6080 localhost:5900

# 然后通过浏览器访问:
# http://<公网IP>:6080/vnc.html

# 如果是另一个 VM 或者 VNC display 是 :1 (表示端口 5901)
# virsh vncdisplay some-other-vm
# :1

# websockify -D --web /usr/share/novnc/ 6081 localhost:5901

优化建议与说明

VNC 端口解释：virsh vncdisplay <VM_NAME> 会返回 VNC 显示号，如 :0, :1 等。VNC 真实端口号是 5900 + 显示号。例如，:0 对应端口 5900，:1 对应端口 5901。
websockify：
- -D: 以守护进程模式运行。
- --web /usr/share/novnc/: 指定 noVNC 网页文件所在的目录。这个路径可能因发行版或 noVNC 安装方式而异。
- 6080: noVNC 对外服务的端口。
- localhost:5900: websockify 连接的本地 VNC 服务地址和端口。

动态化脚本：如果想在脚本中自动获取 VNC 端口并启动 websockify，可以这样做：

VM_NAME="debian12-vm1-forTest"
VNC_DISPLAY_INFO=$(virsh vncdisplay "$VM_NAME") # 例如输出 "127.0.0.1:0" 或 ":0"
# 提取显示号
VNC_DISPLAY_NUM=$(echo "$VNC_DISPLAY_INFO" | awk -F':' '{print $NF}')
VNC_PORT=$((5900 + VNC_DISPLAY_NUM))
WEBSOCKIFY_PORT=$((6080 + VNC_DISPLAY_NUM)) # 确保 websockify 端口不冲突

echo "Starting websockify for $VM_NAME on port $WEBSOCKIFY_PORT (VNC on $VNC_PORT)"
websockify -D --web /usr/share/novnc/ "$WEBSOCKIFY_PORT" "localhost:$VNC_PORT"
echo "Access noVNC at http://<Your_Public_IP>:$WEBSOCKIFY_PORT/vnc.html"

防火墙：确保宿主机的防火墙允许访问 websockify 使用的端口（例如 6080, 6081）。

八、安装 Windows Server 2022 虚拟机

8.1 创建 Windows Server 虚拟机磁盘镜像

qemu-img create -f qcow2 /data/libvirt/qcow2/winServer2022-vm1-forTest.qcow2 200G

优化建议与说明

创建过程与 Debian VM 类似。

8.2 使用 `virt-install` 创建 Windows Server VM

virt-install \
  --name win2022-vm1-forTest \
  --ram 16384 \
  --vcpus 8 \
  --cpu host-passthrough \
  --disk path=/data/libvirt/qcow2/winServer2022-vm1-forTest.qcow2,format=qcow2,bus=scsi \
  --controller type=scsi,model=virtio-scsi \
  --disk path=/data/libvirt/iso/winServer2022.iso,device=cdrom,bus=sata \
  --disk path=/data/libvirt/iso/virtio-win-0.1.271.iso,device=cdrom,bus=sata \
  --network network=default,model=virtio \
  --graphics vnc,listen=0.0.0.0,port=-1 \
  --boot uefi \
  --noautoconsole \
  --os-variant win2k19

优化建议与说明

--os-variant：对于 Windows Server 2022，如果 osinfo-query os 中存在 win2k22 或类似条目，则使用它会更好 (--os-variant win2k22)。否则 win2k19 通常也能工作。
VirtIO 驱动：
- --disk ...,bus=scsi --controller type=scsi,model=virtio-scsi: 为主硬盘使用 virtio-scsi 是 Windows 虚拟机获取良好磁盘性能的推荐方式。
- --disk path=/data/libvirt/iso/virtio-win-0.1.271.iso,...: 附加 VirtIO 驱动 ISO 非常重要。Windows 安装程序默认可能不包含 VirtIO 驱动，因此在安装过程中需要从此 ISO 加载驱动程序（特别是磁盘和网络驱动）。
- VirtIO ISO 版本 (0.1.271)：建议从 Fedora 的 VirtIO-win ISO 仓库下载最新的稳定版 VirtIO 驱动 ISO。
ISO 路径：确保 /data/libvirt/iso/winServer2022.iso 和 /data/libvirt/iso/virtio-win-0.1.271.iso 路径正确且文件存在。

8.3 访问 Windows VM 的 VNC 控制台

virsh vncdisplay win2022-vm1-forTest
# 假设返回 :1
# :1
websockify -D --web /usr/share/novnc/ 6081 localhost:5901

优化建议与说明

同 Debian VM 的 VNC 访问说明。如果这是继 Debian VM 之后创建的第二个 VM，并且 VNC 端口是自动分配的，那么 :1 (端口 5901) 是一个合理的预期。使用上面提到的动态化脚本获取端口会更可靠。

九、管理 Libvirt 存储池和虚拟机 (示例)

这些命令演示了如何销毁（使非活动）、禁用自动启动和取消定义一个名为 iso 的存储池，以及如何销毁一个虚拟机。

virsh pool-list --all
virsh pool-destroy iso
virsh pool-autostart iso --disable
virsh pool-undefine iso
virsh destroy win2022-vm1-forTest

优化建议与说明

存储池 iso：脚本前面并未显式创建名为 iso 的 virsh 存储池。这些命令假设该存储池已存在。通常，ISO 文件可以直接通过 --cdrom /path/to/iso 使用，而不必一定在 virsh 存储池中管理。如果您确实创建了 iso 存储池（例如，类型为 dir，路径为 /data/libvirtd/iso），那么这些命令是相关的。
销毁顺序：
1. virsh pool-destroy <pool_name>: 使存储池变为非活动状态。
2. virsh pool-delete <pool_name>: (可选) 如果是基于目录的池，这可能会删除池的定义（但不删除目录内容）。对于其他类型的池，它会执行相应的删除操作。
3. virsh pool-undefine <pool_name>: 从 libvirt 配置中彻底移除存储池的定义。必须先 destroy 并且可能 delete。
virsh destroy <vm_name>: 强制关闭虚拟机（相当于拔电源）。如果想尝试正常关机，应先使用 virsh shutdown <vm_name>，等待一段时间后再用 destroy（如果 shutdown 未成功）。

十、IPTables 端口转发规则 (示例)

为虚拟机 192.168.122.102 的 22 端口（SSH）设置端口转发，使得访问宿主机的 30001 端口时流量被转发到虚拟机的 SSH 服务。

iptables -t nat -I PREROUTING -p tcp --dport 30001 -j DNAT --to-destination 192.168.122.102:22
iptables -I FORWARD -p tcp -d 192.168.122.102 --dport 22 -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
iptables -t nat -I POSTROUTING -p tcp -d 192.168.122.102 --dport 22 -j MASQUERADE

优化建议与说明

虚拟机 IP 地址：192.168.122.102 是一个示例 IP。虚拟机的实际 IP 地址可能因 libvirt 的 DHCP 配置而异。您可能需要先启动虚拟机，然后通过 virsh domifaddr <vm_name> 或登录虚拟机内部查看其 IP。
规则解释：
1. PREROUTING 规则 (DNAT): 将目标为宿主机 30001 端口的 TCP 流量的目的地址和端口修改为 192.168.122.102:22。
2. FORWARD 规则: 允许这些被修改目的地址（现在是 192.168.122.102:22）的数据包通过宿主机的 FORWARD 链。
3. POSTROUTING 规则 (MASQUERADE):
  - 这最后一条规则 iptables -t nat -I POSTROUTING -p tcp -d 192.168.122.102 --dport 22 -j MASQUERADE 是比较特殊的。它表示当流量从宿主机发出，目标是 192.168.122.102:22 时，进行源地址伪装（SNAT）。这通常用于虚拟机主动向外访问时，而非端口转发的返回流量。
  - 对于libvirt的默认nat网络（通常是virbr0接口，IP段192.168.122.0/24），通常已经有一条更通用的MASQUERADE规则，例如：
```
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.122.0/24 ! -d 192.168.122.0/24 -j MASQUERADE
```
    这条规则确保从192.168.122.0/24网络出去的流量（目的地不是该网络本身）都会被伪装成宿主机的出口IP。
  - 在端口转发场景下，返回流量通常会自动匹配连接跟踪条目，并通过宿主机正确路由回源客户端，不需要针对特定转发目标再设置MASQUERADE。如果您的通用MASQUERADE规则已存在（libvirt 通常会自动设置），则您提供的第三条规则可能是不必要的，甚至可能与通用规则冲突或产生意外行为。
持久化 IPTables 规则：这些 iptables 命令添加的规则在系统重启后会丢失。要使它们持久化，您需要使用类似 iptables-persistent (Debian/Ubuntu) 或 netfilter-persistent 的工具：
```
sudo apt-get install iptables-persistent
# 添加规则后执行:
sudo netfilter-persistent save
# 或者:
# sudo iptables-save > /etc/iptables/rules.v4
```

IP 转发启用：确保内核 IP 转发已启用：

# 检查 (0 表示禁用, 1 表示启用)
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# 临时启用
sudo sysctl net.ipv4.ip_forward=1
# 永久启用 (取消注释或添加以下行到 /etc/sysctl.conf 或 /etc/sysctl.d/ 中的配置文件)
# net.ipv4.ip_forward=1
# 然后 sudo sysctl -p

Libvirt 在创建 NAT 网络时通常会自动处理这个。

# 克隆一台虚拟机
virt-clone -o debian12-vm1-forTest -n debian12-k8s-node2 --auto-clone

# 让virsh console可以连接虚拟机
vim /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX="console=ttyS0"
update-grub
systemctl enable serial-getty@ttyS0 --now

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KVM基础使用

优化建议与说明

二、CPU 性能配置

优化建议与说明

三、安装基础软件包与 KVM 组件

优化建议与说明

四、配置 Libvirt 服务和网络

优化建议与说明

五、安装 noVNC 和配置 QEMU VNC

优化建议与说明

六、准备虚拟机镜像和 ISO 文件

6.1 下载 Debian ISO

优化建议与说明

6.2 创建 Debian 虚拟机磁盘镜像

优化建议与说明

七、安装 Debian 虚拟机

7.1 查询可用操作系统变体

优化建议与说明

7.2 使用 virt-install 创建 Debian VM

优化建议与说明

7.3 访问 Debian VM 的 VNC 控制台

优化建议与说明

八、安装 Windows Server 2022 虚拟机

8.1 创建 Windows Server 虚拟机磁盘镜像

优化建议与说明

8.2 使用 virt-install 创建 Windows Server VM

优化建议与说明

8.3 访问 Windows VM 的 VNC 控制台

优化建议与说明

九、管理 Libvirt 存储池和虚拟机 (示例)

优化建议与说明

十、IPTables 端口转发规则 (示例)

优化建议与说明

7.2 使用 `virt-install` 创建 Debian VM

8.2 使用 `virt-install` 创建 Windows Server VM