KVM 虚拟化

1. 核心架构定位

KVM (Kernel-Based Virtual Machine) 是 Linux 内核原生的虚拟化模块。它将 Linux 内核直接转换为一个 Hypervisor（系统管理程序），使得每个虚拟机（VM）都变成 Linux 宿主机上的一个普通进程，直接由内核调度其 CPU 与内存资源。

在实际生产中，KVM 通常与 QEMU（提供硬件设备模拟，如网卡、磁盘）和 Libvirt（提供统一的虚机管理 API 与 CLI 框架）组合使用。

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2. 宿主机环境校验与安装

2.1. 验证 CPU 硬件虚拟化支持

KVM 强依赖于物理 CPU 的 VT-x (Intel) 或 AMD-V 扩展。

# 方法 1：直接检索 CPU flag
grep -Eoc '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo # 输出需大于 0

# 方法 2：使用专用工具 (Ubuntu 下需 apt install cpu-checker)
kvm-ok
# 期待输出：
# INFO: /dev/kvm exists
# KVM acceleration can be used

2.2. 核心组件安装

apt install -y qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virtinst virt-manager

# 验证 KVM 内核模块已加载
lsmod | grep kvm

2.3. Libvirtd 守护进程注册

libvirtd 是统一管理网络、存储与虚机的核心管家。

systemctl enable --now libvirtd
systemctl is-active libvirtd

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3. 核心基建：配置底层网络网桥 (Bridge)

为了让虚拟机拥有独立的局域网 IP 并能与外界互通，通常需要在宿主机上搭建一块虚拟网桥（Bridge），将物理网卡绑定其上。 以下为 Ubuntu 下基于 Netplan 的配置示例 (/etc/netplan/br0.yaml)：

network:
  version: 2
  ethernets:
    wlan0:  # 你的实际物理网卡
      dhcp4: false
      dhcp6: false
  bridges:
    br0:    # 声明一个名为 br0 的网桥
      interfaces: [wlan0] # 将物理网卡桥接进来
      dhcp4: false
      addresses: [192.168.1.12/24] # 将原宿主机的 IP 移交至网桥
      routes:
          - to: default
            via: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses: [114.114.114.114, 8.8.8.8]
      parameters:
        stp: false

注：如果不主动配置桥接，KVM / Libvirt 会默认创建一个带 NAT 转换的 virbr0 虚拟网桥提供纯出口上网能力。

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4. 虚机管理实战：CLI 与生命周期

4.1. virt-install 自动化创建并拉起虚机

利用命令行工具，基于已有的 qcow2 或 img 镜像文件拉起虚机（以部署 OpenWrt 软路由为例）：

virt-install \
  --name openwrt \
  --ram 512 \
  --vcpus 2 \
  --osinfo detect=on,require=off \
  --disk path=/var/lib/libvirt/images/openwrt_aarch64.qcow2 \
  --network bridge=br0,model=e1000 \
  --force --import --autostart

(如果要挂载 VNC 远程控制台，可追加 --vnc --vncport=5911 --vnclisten=0.0.0.0)

4.2. virsh 日常高频管控指令

virsh 是与 libvirtd 通信的标准命令行接口。

virsh list --all          # 查看所有虚机及状态
virsh start openwrt       # 启动
virsh shutdown openwrt    # 优雅关机 (向虚机发送 ACPI 信号)
virsh destroy openwrt     # 强制断电 (硬杀进程)
virsh suspend openwrt     # 挂起休眠
virsh resume openwrt      # 唤醒

# 销毁与卸载
virsh undefine openwrt --nvram # 彻底从宿主机抹除该虚机的 XML 注册记录（不会删磁盘）

# 配置与控制台
virsh edit openwrt        # 以安全模式打开并修改该虚机的 XML 底层配置
virsh autostart openwrt   # 设置虚机随宿主机开机自启
virsh console openwrt     # 接入虚机的串行控制台终端 (需虚机内部开启 ttyS0 支持)

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5. 附录补充知识

5.1. Linux 内核模块管理 (lsmod)

KVM 作为一个底层模块，可通过标准命令探测：

• lsmod：列出当前加载的所有内核模块。
• sudo modprobe module_name：智能加载模块。
• modinfo module_name：查看该模块的详细参数与版权。

5.2. 网卡混杂模式 (Promiscuous Mode)

在搭建软路由或复杂抓包网络时，需要允许网卡接收目的 MAC 地址并非自身的包：

# 开启混杂模式
ifconfig eth0 promisc
# 验证 (查看是否带有 PROMISC 标志)
ip link show eth0