Используем KVM для создания виртуальных машин на сервере

Эту заметку я пишу для того, чтобы продемонстрировать пошаговую установку и настройку виртуальной машины в Linux на базе KVM. Ранее я уже писал про виртуализацию, где использовал замечательный инструмент Vagrant.

Сейчас передо мной встал вопрос аренды хорошего сервера с большим объёмом оперативной памяти и объёмным жестким диском. Но запускать проекты прямо на хост-машине не хочется, поэтому буду разграничивать их по отдельным небольшим виртуальным серверам с ОС Linux или docker-контейнерам (о них расскажу в другой статье).

Все современные облачные хостинги работают по такому же принципу, т.е. хостер на хорошем железе поднимает кучу виртуальных серверов, которые мы привыкли называть VPS/VDS, и раздаёт их пользователям, либо автоматизирует этот процесс (привет, DigitalOcean).

KVM (kernel-based virtual machine) это программное обеспечения для Linux, использующее аппаратные средства x86-совместимых процессоров для работы с технологией виртуализации Intel VT/AMD SVM.

Установка KVM

Все махинации по созданию виртуальной машины я буду проводить на ОС Ubuntu 16.04.1 LTS. Чтобы проверить поддерживает ли ваш процессов аппаратную виртуализацию на базе Intel VT/AMD SVM, выполняем:

grep -E '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

Если терминал непустой, то значит всё в порядке и KVM можно устанавливать. Ubuntu официально поддерживает только гипервизор KVM (входит в состав ядра Linux) и советует использовать библиотеку libvirt в качестве инструмента по управлению им, что мы и будем делать дальше.

Проверить поддержку аппаратной виртуализации в Ubuntu также можно через команду:

kvm-ok

В случае успеха, вы увидите что-то вроде этого:

INFO: /dev/kvm exists
KVM acceleration can be used

Устанавливаем пакеты для работы с KVM:

sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin ubuntu-vm-builder bridge-utils

Если у вас есть доступ к графической оболочке системы, то можно установить GUI менеджер libvirt:

sudo apt-get install virt-manager

Пользоваться virt-manager достаточно просто (не сложнее VirtualBox), поэтому в этой заметке речь пойдёт про консольный вариант установки и настройки виртуального сервера.

Установка и настройка виртуального сервера

В консольном варианте установки, настройки и управлением системой, незаменимым инструментом является утилита virsh (надстройка над библиотекой libvirt). У неё большое количество опций и параметров, подробное описание можно получить так:

man virsh

или вызвать стандартный "help":

virsh help

Я всегда придерживаюсь следующих правил при работе с виртуальными серверами:

  1. Храню iso образы ОС в каталоге /var/lib/libvirt/boot
  2. Храню образы виртуальных машин в каталоге /var/lib/libvirt/images
  3. Явно задаю каждой новой виртуальной машине свой статичный IP адрес через DHCP сервер гипервизора.

Приступим к установке первой виртуалки (64-битной серверной убунте 16.04 LTS):

cd /var/lib/libvirt/boot
sudo wget http://releases.ubuntu.com/16.04/ubuntu-16.04.1-desktop-amd64.iso

Скачав образ запускаем установку:

sudo virt-install \
  --virt-type=kvm \
  --name ubuntu1604\
  --ram 1024 \
  --vcpus=1 \
  --os-variant=ubuntu16.04 \
  --hvm \
  --cdrom=/var/lib/libvirt/boot/ubuntu-16.04.1-server-amd64.iso \
  --network network=default,model=virtio \
  --graphics vnc \
  --disk path=/var/lib/libvirt/images/ubuntu1604.img,size=20,bus=virtio

Переводя все эти параметры на "человеческий язык", то получается, что мы создаём виртуальную машину с ОС Ubuntu 16.04, 1024 МБ ОЗУ, 1 процессором, стандартной сетевой картой (виртуальная машина будет ходить в интернет как-будто из-за NAT), 20 ГБ HDD.

Стоит обратить внимание на параметр --os-variant, он указывает гипервизору под какую именно ОС следует адаптировать настройки.
Список доступных вариантов ОС можно получить, выполнив команду:

osinfo-query os

Если такой утилиты нет в вашей системе, то устанавливаем:

sudo apt-get install libosinfo-bin

После запуска установки, в консоли появится вот такая надпись:

Domain installation still in progress. You can reconnect to the console to complete the installation process.

Это нормальная ситуация, продолжать установку мы будем через VNC.
Смотрим на каком порту он был поднят у нашей виртуалки (в соседнем терминале, например):

virsh dumpxml ubuntu1604
...
<graphics type='vnc' port='5900' autoport='yes' listen='127.0.0.1'>
<listen type='address' address='127.0.0.1'/>
</graphics>
...

Порт 5900, на локальном адресе 127.0.0.1. Чтобы подключиться к VNC, необходимо использовать Port Forwarding через ssh. Перед тем как это сделать, убедитесь, что tcp forwarding разрешён у демона ssh. Для этого идём в настройки sshd:

cat /etc/ssh/sshd_config | grep AllowTcpForwarding

Если ничего не нашлось или вы видите:

AllowTcpForwarding no

То правим конфиг на

AllowTcpForwarding yes

и перезагружаем sshd.

Настройка Port forwarding

Выполняем команду на локальной машине:

ssh -fN -l login  -L 127.0.0.1:5900:localhost:5900 server_ip

Здесь мы настроили ssh port forwarding с локального порта 5900 на серверный порт 5900. Теперь уже можно подключиться к VNC, используя любой VNC-клиент. Я предпочитаю UltraVNC из-за простоты и удобства.

После успешного подключения, на экране отобразится стандартное окно приветствия начала установки Ubuntu:

После завершения установки и привычной перезагрузки, появится окно входа в систему. Авторизовавшись, определяем IP адрес новоиспечённой виртуалки, чтобы позже сделать его статичным:

ifconfig

Запоминаем и идём на хост машину. Вытаскиваем mac-адрес "сетевой" карты виртуалки:

virsh  dumpxml  ubuntu1604 | grep 'mac address'

Запоминаем наш mac адрес:

<mac address='52:54:00:84:e0:7b'/>

Редактируем сетевые настройки гипервизора:

sudo virsh net-edit default

Ищем DHCP, и добавляем вот это:

<host mac='52:54:00:84:e0:7b' name='ubuntu1604' ip='192.168.122.131'/>

Должно получиться что-то вроде этого:

<dhcp>
<range start='192.168.122.2' end='192.168.122.254'/>
<host mac='52:54:00:84:e0:7b' name='ubuntu1604' ip='192.168.122.131'/>
</dhcp>

Для того, чтобы настройки вступили в силу, необходимо перезагрузить DHCP сервер гипервизора:

sudo virsh net-destroy default
sudo virsh net-start default
sudo service libvirt-bin restart

После этого перегружаем виртуальную машину, теперь она всегда будет иметь заданный ей IP адрес - 192.168.122.131.

Есть и другие способы задать виртуалке статичный IP, например, напрямую редактируя сетевые настройки внутри гостевой системы, но тут уже как душе вашей будет угодно. Я лишь показал вариант, который сам предпочитаю использовать.

Чтобы подключиться к терминалу виртуальной машины, выполняем:

ssh 192.168.122.131

Машина готова к бою.

Virsh: список команд

Чтобы посмотреть запущенные виртуальные хосты (все доступные можно получить добавив --all):

sudo virsh list

Перезагрузить хост можно:

sudo virsh reboot $VM_NAME

Остановить виртуальную машину:

sudo virsh stop $VM_NAME

Выполнить halt:

sudo virsh destroy $VM_NAME

Запуск:

sudo virsh start $VM_NAME

Отключение:

sudo virsh shutdown $VM_NAME

Добавить в автозапуск:

sudo virsh autostart $VM_NAME

Очень часто требуется склонировать систему, чтобы в будущем использовать её как каркас для других виртуальных ОС, для этого используют утилиту virt-clone.

virt-clone --help

Она клонирует существующую виртуалку и изменяет host-sensitive данные, например, mac address. Пароли, файлы и прочая user-specific информация в клоне остаётся прежней. Если на клонируемой виртуалке IP адрес был прописан вручную, то могут возникнуть проблемы с доступом по SSH на клон из-за конфликта (2 хоста с одинаковым IP).

Помимо установки виртуалки через VNC, также возможен вариант с X11Forwarding через утилиту virt-manager. В Windows, например, для этого можно использовать Xming и PuTTY.

Ссылки

Telegram канал

Не так давно я открыл канал в Telegram на тему разработки программного обеспечения, называется он DevBrain. На канале я делюсь своими мыслями , а также ресурсами (статьями, видео, презентациями, книжными рекомендациями и т.д.) о кодинге, методологиях разработки и многом другом с чем нам, разработчикам, приходится сталкиваться каждый день в работе.

На канале уже более 1000 участников, поэтому присоединяйтесь и Вы — DevBrain