Libvirt 虚拟化库剖析

look_w

到向外扩展计算（比如云计算），libvirt 可能是您从未听说过的最重要的库之一。libvirt 提供一种虚拟机监控程序不可知的 API 来安全管理运行于主机上的来宾操作系统。libvirt 本身 不是一种工具，                它是一种可以建立工具来管理来宾操作系统的 API。libvirt 本身构建于一种抽象的概念之上。它为受支持的虚拟机监控程序实现的常用功能提供通用的 API。libvirt 起初是专门为 Xen 设计的一种管理 API，后来被扩展为可支持多个虚拟机监控程序。 基本架构 加入 My developerWorks 上的绿色小组

首先让我们从用例模型视角来展开对 libvirt 的讨论，然后深入探究其架构和用途。libvirt 以一组 API 的形式存在，旨在供管理应用程序使用（见图 1 ）。libvirt 通过一种特定于虚拟机监控程序的机制与每个有效虚拟机监控程序进行通信，以完成 API 请求。文章后面我将探讨如何通过 QEMU 来实现该功能。
图 1. libvirt 比较和用例模型                  图中还显示了 libvirt 所用术语对照。这些术语很重要，因为在对 API 命名时会用到它们。两个根本区别在于，libvirt 将物理主机称作节点，将来宾操作系统称作域。这里需要注意的是，libvirt（及其应用程序）在宿主 Linux 操作系统（域 0）中运行。
控制方式使用 libvirt，我们有两种不同的控制方式。第一种如 ，其中管理应用程序和域位于同一节点上。 在本例中，管理应用程序通过 libvirt 工作，以控制本地域。当管理应用程序和域位于不同节点上时，便产生了另一种控制方式。在本例中需要进行远程通信。该模式使用一种运行于远程节点上、名为 libvirtd 的特殊守护进程。当在新节点上安装 libvirt 时该程序会自动启动，且可自动确定本地虚拟机监控程序并为其安装驱动程序（稍后讨论）。该管理应用程序通过一种通用协议从本地 libvirt 连接到远程 libvirtd。对于 QEMU，协议在 QEMU 监视器处结束。QEMU 包含一个监测控制台，它允许检查运行中的来宾操作系统并控制虚拟机（VM）各部分。
图 2. 使用 libvirtd 控制远程虚拟机监控程序虚拟机监控程序支持为支持各种虚拟机监控程序的可扩展性，libvirt 实施一种基于驱动程序的架构，该架构允许一种通用的 API 以通用方式为大量潜在的虚拟机监控程序提供服务。这意味着，一些虚拟机监控程序的某些专业功能在 API 中不可见。另外，有些虚拟机监控程序可能不能实施所有 API 功能，因而在特定驱动程序内被定义为不受支持。展示了 libvirt API 与相关驱动程序的层次结构。这里也需要注意，libvirtd 提供从远程应用程序访问本地域的方式。
图 3. 基于驱动程序的 libvirt 架构在撰写此文时，libvirt 为表 1 所列的虚拟机监控程序实现了驱动程序。随着新的虚拟机监控程序在开源社区出现，其他驱动程序无疑也将可用。            
表 1. libvirt 支持的虚拟机监控程序 虚拟机监控程序 描述 Xen面向 IA-32，IA-64 和 PowerPC 970 架构的虚拟机监控程序QEMU面向各种架构的平台仿真器Kernel-based Virtual Machine (KVM)Linux 平台仿真器Linux Containers（LXC）用于操作系统虚拟化的 Linux（轻量级）容器OpenVZ基于 Linux 内核的操作系统级虚拟化VirtualBoxx86 虚拟化虚拟机监控程序User Mode Linux面向各种架构的 Linux 平台仿真器Test面向伪虚拟机监控程序的测试驱动器Storage存储池驱动器（本地磁盘，网络磁盘，iSCSI 卷）
libvirt 和虚拟 shell上面已经介绍了 libvirt 的一些架构，接下来看一下如何使用 libvirt 虚拟化 API 的一些示例。首先介绍一种名为 virsh（虚拟 shell）的应用程序，它构建于 libvirt 之上。该 shell 允许以交互（基于 shell）方式使用多个 libvirt 功能。在本节中，我使用 virsh 演示了一些 VM 操作。
第一步是要定义域配置文件（如下面的 所示）。该代码指定了定义域所需的所有选项 — 从虚拟机监控程序（仿真器）到域使用的资源以及外围配置（比如网络）。注意，这只是个简单的配置，libvirt 真正支持的属性更加多样化。例如，您可以指定 BIOS 和主机引导程序，域要使用的资源，以及要用到的设备 — 从软盘和 CD-ROM 到 USB 和 PCI 设备。
域配置文件定义该 QEMU 域要使用的一些基本元数据，包括域名、最大内存、初始可用内存（当前）以及该域可用的虚拟处理器数量。您不需要自己分配 Universally Unique Idenifier (UUID)，而是让 libvirt 分配。您需要为该平台定义要仿真的机器类型 — 在本例中是被完全虚拟化（hvm）的 686 处理器。您需要为域定义仿真器的位置（以备需要支持多个同类型仿真器时使用）和虚拟磁盘。这里注意要指明 VM，它是以 Virtual Machine Disk（VMDK）格式存在的 ReactOS 操作系统。最后，要指定默认网络设置，并使用面向图形的 Virtual Network Computing (VNC)。         
清单 1. 域配置文件

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

<xml version="1.0"?> <domain type='qemu'>   <name>ReactOS-on-QEMU<name>   <uuid<uuid>   <memory>131072<memory>   <currentMemory>131072<currentMemory>   <vcpu>1<vcpu>   <os>     <type arch='i686' machine='pc'>hvm<type>   <os>   <devices>     <emulator>usr/bin/qemu<emulator>     <disk type='file' device='disk'>       <source file='/home/mtj/libvtest/ReactOS.vmdk'/>       <target dev='hda'/>     <disk>     <interface type='network'>       <source network='default'/>     <interface>     <graphics type='vnc' port='-1'/>   <devices> <domain>

完成了域配置文件之后，现在开始使用 virsh 工具启动域。virsh 工具为要执行的特定动作采用命令参数。在启动新域时，使用 create 命令和域配置文件：