kvm網絡那些事兒

在Linux下面我比較習慣用kvm虛擬出虛擬機，今天主要記錄一下kvm網絡相關的一些內容。

一、網絡模式

kvm虛擬機支持兩種網絡模式：NAT和Brigde，這種模式有什麼區別呢？

NAT(網絡地址轉換)：這種方式是虛擬系統通過網絡地址轉換，將地址映射到host主機地址上，通過主機進行網絡訪問。這樣虛擬系統就可以訪問外網和局域網內的其他主機。但是局域網內的其他主機不能訪問虛擬系統，相當於單向訪問。

Bridge(橋接)：雖然通過NAT方式虛擬系統是可以訪問外網或者局域網內其他主機，但是局域網內其他主機卻不能訪問該虛擬系統。因此橋接模式就是爲了解決這種情況。使虛擬機具有具有獨立的局域網ip地址，也就是說通過Bridge模式虛擬機獲得ip與局域網中物理機是同一個ip段。目前實現網橋有兩種常用方式：Linux自帶網橋和OVS網橋。

如果我們通過linux虛擬機管理器來創建一個虛擬機，默認使用的網絡模式是NAT。

二、自定義網絡

2.1、自定義網絡

在使用kvm的創建虛擬機的時候，kvm會自動創建一個默認網絡（名字爲default），可以通過virsh net-list命令查看，如下所示：

[root@localhost networks]# 
[root@localhost networks]# virsh net-list
 名稱               狀態     自動開始  持久
----------------------------------------------------------
 default              活動     是           是

[root@localhost networks]#

我們可以通過virsh net-edit對其進行查看或者編譯：

[root@localhost ~]# 
[root@localhost ~]# virsh net-edit default
<network>
  <name>default</name>
  <uuid>1168023f-baa8-45cf-bd48-b2d9fa977077</uuid>
  <forward mode='nat'/>
  <bridge name='virbr0' stp='on' delay='0'/>
  <mac address='52:54:00:ad:ff:73'/>
  <ip address='192.168.122.1' netmask='255.255.255.0'>
    <dhcp>
      <range start='192.168.122.2' end='192.168.122.254'/>
    </dhcp>
  </ip>
</network>
[root@localhost ~]#

對上面的配置進行說明：

參數	說明
name	指定網絡名字
forward	表示網絡是爲nat
bridge	創建網橋，如果當前物理主機中沒有該網橋則會自動創建
mac	設置網橋的mac地址
ip	設置網橋ip地址
dhcp	設置網橋dhcp範圍，虛擬機均從該地址池中獲取ip

注：virsh net-edit編輯後不會自動生效的，我們需要執行virsh net-destroy 和  virsh net-start，才能生效。

2.2、固定ip

通過上面分析，我們應該可以自定義自己的網絡以及可以指定虛擬機ip，那麼如何才能做到呢？

首先創建一個xml文件，文件內容如下：

[root@localhost networks]# cat mynetwork.xml 
<network>
  <name>mynetwork</name>
  <forward mode='nat'/>
  <bridge name='virbr1' stp='on' delay='0'/>
  <mac address='52:54:00:ad:ff:74'/>
  <ip address='192.168.125.1' netmask='255.255.255.0'>
    <dhcp>
      <range start='192.168.125.2' end='192.168.125.254'/>
      <host mac='52:54:00:e7:c4:65' name='centos7.6' ip='192.168.125.100'/>
    </dhcp>
  </ip>
</network>
[root@localhost networks]#

說明：

1）我們創建的網絡名字爲mynetwork

2）網橋爲virbr1，dhcp範圍[192.168.125.2,192.168.125.254]

3）這裏的host指的是虛擬機mac地址，通過上面可知我們爲mac地址是52:54:00:e7:c4:65的虛擬機，設置的ip爲192.168.125.100

其次，將當前網絡配置添加到kvm系統中，如下所示：

[root@localhost networks]# 
[root@localhost networks]# virsh  net-define mynetwork.xml
從 mynetwork定義網絡mynetwork.xml

[root@localhost networks]#  
[root@localhost networks]# virsh net-list --all
 名稱               狀態     自動開始  持久
----------------------------------------------------------
 default              活動     是           是
 mynetwork            不活躍  否           是

[root@localhost networks]# virsh net-start mynetwork
網絡 mynetwork 已開始

[root@localhost networks]# 
[root@localhost networks]# virsh net-autostart mynetwork
網絡mynetwork標記爲自動啓動

[root@localhost networks]# virsh net-list
 名稱               狀態     自動開始  持久
----------------------------------------------------------
 default              活動     是           是
 mynetwork            活動     是           是

[root@localhost networks]#

2.3、kvm網絡管理

至此虛擬機網絡配置介紹完了，可是我們敲的這些名利底層做了哪些操作呢？其實是針對目錄/etc/libvirt/qemu/networks/操作，我們可以查看下該目錄下內容：

我們會發現，命令net-create會將文件mynetwork.xml拷貝到/etc/libvirt/qemu/networks目錄下，命令net-autostart會在目錄autstart中創建一個軟連接文件，以便在物理主機重啓時自動創建該網絡配置。

2.4、動態改變

當我們添加新的虛擬機時並且指定該虛擬機ip地址，應該如何操作呢？我們可以通過net-edit和net-update兩種方式進行修改。

2.4.1、virsh net-edit

通過net-edit命令可以直接修改xml文件，比較方便。但是有一個問題，修改完該文件後網絡並沒有立即生效。我們必須先刪除掉該網絡，然後再重新創建。這種方式顯然對於線上系統不友好，所以這裏不建議使用。

2.4.2、virsh net-update

通過net-update命令可以動態修改網絡並且不影響線上系統。

格式：net-update <network> <command> <section> <xml> [--parent-index <number>] [--config] [--live] [--current]

參數說明如下：

參數	說明
network	必須，網絡名或 uuid，例如：default，或者自定義的網絡名稱
command	必選，主要增、刪、改，取以下值中之一：add-first, add-last, delete, 或者 modify
section	必選，要更新的xml文件中網絡配置片段。例如：ip-dhcp-host，修改<ip>下<dhcp>下<host>
xml	必選，具體修改內容
parent-index	可選，指定從哪一父級開始搜索
config	可選，影響下一次網絡引導
live	可選，影響運行的網絡
current	可選，影響網絡的當前狀態

舉例說明：

#
# 修改網絡名爲mynetwork，將配置追加到最後（add-last），修改的配置項爲ip->dhcp->host
# 修改後立即生效（live） 
#
[root@bogon ~]# virsh net-update mynetwork add-last ip-dhcp-host "<host mac='52:54:00:e7:c4:a4' name='kafka4' ip='192.168.125.140'/>" --live --config  --parent-index 0
[root@bogon ~]# 

三、虛擬機配置

有了網絡配置後，剩下的就是虛擬機配置。如果對虛擬機配置不瞭解的話，我們可以通過虛擬機客戶端創建出一個虛擬機，然後在查閱相關xml文件即可。如下是我們的虛擬機配置：

[root@localhost centos7]# cat centos7.xml 
<!--
WARNING: THIS IS AN AUTO-GENERATED FILE. CHANGES TO IT ARE LIKELY TO BE
OVERWRITTEN AND LOST. Changes to this xml configuration should be made using:
  virsh edit centos7.0
or other application using the libvirt API.
-->

<domain type='kvm'>
  <name>centos7.6</name>
  <memory unit='KiB'>4194304</memory>
  <currentMemory unit='KiB'>4194304</currentMemory>
  <vcpu placement='static'>2</vcpu>
  <os>
    <type arch='x86_64' machine='pc-i440fx-rhel7.0.0'>hvm</type>
    <boot dev='hd'/>
  </os>
  <features>
    <acpi/>
    <apic/>
  </features>
  <cpu mode='custom' match='exact' check='partial'>
    <model fallback='allow'>Broadwell-noTSX-IBRS</model>
  </cpu>
  <clock offset='utc'>
    <timer name='rtc' tickpolicy='catchup'/>
    <timer name='pit' tickpolicy='delay'/>
    <timer name='hpet' present='no'/>
  </clock>
  <on_poweroff>destroy</on_poweroff>
  <on_reboot>restart</on_reboot>
  <on_crash>destroy</on_crash>
  <pm>
    <suspend-to-mem enabled='no'/>
    <suspend-to-disk enabled='no'/>
  </pm>
  <devices>
    <emulator>/usr/libexec/qemu-kvm</emulator>
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2'/>
      <source file='/home/kvm-image/centos7/images/centos7.0.qcow2'/>
      <target dev='vda' bus='virtio'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x07' function='0x0'/>
    </disk>
    <disk type='file' device='cdrom'>
      <driver name='qemu' type='raw'/>
      <target dev='hda' bus='ide'/>
      <readonly/>
      <address type='drive' controller='0' bus='0' target='0' unit='0'/>
    </disk>
    <controller type='usb' index='0' model='ich9-ehci1'>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x7'/>
    </controller>
    <controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci1'>
      <master startport='0'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x0' multifunction='on'/>
    </controller>
    <controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci2'>
      <master startport='2'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x1'/>
    </controller>
    <controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci3'>
      <master startport='4'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x05' function='0x2'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='0' model='pci-root'/>
    <controller type='ide' index='0'>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x01' function='0x1'/>
    </controller>
    <controller type='virtio-serial' index='0'>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x06' function='0x0'/>
    </controller>
    <interface type='network'>
      <mac address='52:54:00:e7:c4:65'/>
      <source network='mynetwork'/>
      <model type='virtio'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
    </interface>
    <serial type='pty'>
      <target type='isa-serial' port='0'>
        <model name='isa-serial'/>
      </target>
    </serial>
    <console type='pty'>
      <target type='serial' port='0'/>
    </console>
    <channel type='unix'>
      <target type='virtio' name='org.qemu.guest_agent.0'/>
      <address type='virtio-serial' controller='0' bus='0' port='1'/>
    </channel>
    <channel type='spicevmc'>
      <target type='virtio' name='com.redhat.spice.0'/>
      <address type='virtio-serial' controller='0' bus='0' port='2'/>
    </channel>
    <input type='tablet' bus='usb'>
      <address type='usb' bus='0' port='1'/>
    </input>
    <input type='mouse' bus='ps2'/>
    <input type='keyboard' bus='ps2'/>
    <graphics type='spice' autoport='yes'>
      <listen type='address'/>
      <image compression='off'/>
    </graphics>
    <sound model='ich6'>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/>
    </sound>
    <video>
      <model type='qxl' ram='65536' vram='65536' vgamem='16384' heads='1' primary='yes'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/>
    </video>
    <redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
      <address type='usb' bus='0' port='2'/>
    </redirdev>
    <redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
      <address type='usb' bus='0' port='3'/>
    </redirdev>
    <memballoon model='virtio'>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x08' function='0x0'/>
    </memballoon>
    <rng model='virtio'>
      <backend model='random'>/dev/urandom</backend>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x09' function='0x0'/>
    </rng>
  </devices>
</domain>
[root@localhost centos7]# 

上面配置中最重要的有兩點：

1）disk，指定物理鏡像位置，例子中爲 /home/kvm-image/centos7/images/centos7.0.qcow2

2）interface，指定使用的網絡爲mynetwork

如果虛擬機啓動後發現eth0沒有ip地址，那麼我需要確定/etc/sysconfig/network-script/ifcfg-et0文件中ONBOOT是否爲YES。

四、總結

我們通過kvm相關命令，瞭解kvm網絡管理方式，希望能夠幫到各位。如果想深入瞭解，那麼就需要了解libvirt相關api。