【KVM系列05】Libvirt 介绍
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第五章 Libvirt 介紹
1. Libvirt 是什么
1.1 Libvirt C API
1.2 Libvirt XML 定義
1.3 Libvirt API 的實現
1.4 Libvirt 的 Python 綁定
2. QEMU/KVM libvirt 驅動
2.1 架構
2.2 安裝
2.3 libvirt log
3 使用 libvirt 編程來管理 KVM 虛機的實例
【KVM系列文章】https://blog.csdn.net/baidu_37107022/article/details/88812463
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1. Libvirt 是什么
為什么需要Libvirt？
Libvirt提供了什么？
?? ? 目前，libvirt 已經成為使用最為廣泛的對各種虛擬機進行管理的工具和應用程序接口（API），而且一些常用的虛擬機管理工具（如virsh、virt-install、virt-manager等）和云計算框架平臺（如OpenStack、OpenNebula、Eucalyptus等）都在底層使用libvirt的應用程序接口。
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1.1 Libvirt C API
1.1.1 Libvirti API 所管理的主要對象
| 對象 | 解釋 |
| Domain （域） | 指運行在由Hypervisor提供的虛擬機器上的一個操作系統實例（常常是指一個虛擬機）或者用來啟動虛機的配置。 |
| Hypervisor | 一個虛擬化主機的軟件層 |
| Node （主機） | 一臺物理服務器。 |
| Storage pool （存儲池） | 一組存儲媒介的集合，比如物理硬盤驅動器。一個存儲池被劃分為小的容器稱作卷。卷會被分給一個或者多個虛機。 |
| Volume （卷） | 一個從存儲池分配的存儲空間。一個卷會被分給一個或者多個域，常常成為域里的虛擬硬盤。 |
1.1.2 對象的管理模型
| 對象名稱 | 對象 | Python 類 | 描述 |
| Connect | 與 Hypervisor的連接 | virConnectPtr | 在調用任何 API 去管理一個本地或者遠端的Hypervisor前，必須建立和這個Hypervisor的連接。 |
| Domain | Guest domain | virDomainPtr | 用于列舉和管理已有的虛機，或者創建新的虛機。唯一標識：ID,Name，UUID。一個域可能是暫時性的或者持久性的。暫時性的域只能在它運行期間被管理。持久性的域在主機上保存了它的配置。 |
| Virtual Network | 虛擬網絡 | virNetworkPtr | 用于管理虛機的網絡設備。唯一標識：Name，UUID。一個虛擬網絡可能是暫時性的或者持久性的。每個主機上安裝libvirt后，它都有一個默認的網絡設備“default”。它向該主機上運行的虛機提供DHCP服務，以及通過NAT連接到主機上。 |
| Storage Pool | 存儲池 | virStoragePoolPtr | 用于管理虛擬機內的所有存儲，包括 local disk, logical volume group, iSCSI target, FibreChannel HBA and local/network file system。唯一標識：Name，UUID。一個存儲池可能是暫時性的或者持久性的。Pool 的 type 可以是??dir,?fs,?netfs,?disk,?iscsi,?logical,?scsi,mpath,?rbd,?sheepdog,?gluster 或者?zfs。 |
| Storage Volume?? | 存儲卷 | virStorageVolPtr | 用于管理一個存儲池內的存儲塊，包括一個池內分配的塊、磁盤分區、邏輯卷、SCSI/iSCSI Lun，或者一個本地或者網絡文件系統內的文件等。唯一標識：Name，Key，Path。 |
| Host device? | 主機設備 | virNodeDevPtr | 用于管理主機上的物理硬件設備，包括?the physical USB or PCI devices and logical devices these provide, such as a NIC, disk, disk controller, sound card, etc。唯一標識：Name。 |
1.1.3 API 的簡單分類
Libvirt API 就是對各種對象的各種操作，包括基本的增、刪、改、查操作和其它操作。
| 對象 | 增 | 刪 | 改 | 查 | 其它 |
| Connect | virConnectOpen virConnectOpenAuth virConnectOpenReadOnly | virConnectClose | virConnectSetKeepAlive | ||
| Strorage pool | virStoragePoolBuild virStoragePoolCreate virStoragePoolCreateXML virStoragePoolDefineXML | virStoragePoolDelete virStoragePoolDestroy virStoragePoolFree virStoragePoolUndefine | virStoragePoolRefresh virStoragePoolSetAutostart | virConnectFindStoragePoolSources virConnectListAllStoragePools virConnectListDefinedStoragePools virConnectListStoragePools virConnectNumOfDefinedStoragePools virConnectNumOfStoragePools virStoragePoolGetInfo/Name/UUID/UUIDString/XMLDesc ?virStoragePoolIsActive/Persistent virStoragePoolLookupByName/UUID/UUIDString/Volume virStoragePoolRef | virStoragePoolGetAutostart virStoragePoolGetConnect virStoragePoolNumOfVolumes virStoragePoolListAllVolumes virStoragePoolListVolumes |
| Storage volume | virStorageVolCreateXML virStorageVolCreateXMLFrom | virStorageVolDelete virStorageVolFree | virStorageVolResize virStorageVolUpload virStorageVolWipe virStorageVolWipePattern | virStorageVolGetConnect/Info/Key/Name/Path/XMLDesc ?virStorageVolLookupByKey/Name/Path virStorageVolRef | virStorageVolDownload |
| Network | virNetworkCreate virNetworkCreateXML virNetworkDefineXML | virNetworkDestroy virNetworkFree virNetworkUndefine | virNetworkSetAutostart virNetworkUpdate | virConnectListAllNetworks virConnectListDefinedNetworks virConnectListNetworks virConnectNumOfDefinedNetworks virConnectNumOfNetworks virNetworkGetBridgeName/DHCPLeases/Name/UUID/UUIDString/XMLDesc virNetworkIsActive/Persistent ?virNetworkLookupByName/UUID/UUIDString virNetworkGetAutostart virNetworkGetConnect | virConnectNetworkEventDeregisterAny virConnectNetworkEventGenericCallback virNetworkDHCPLeaseFree |
| Domain snapshot | virDomainSnapshotCreateXML | virDomainSnapshotDelete virDomainSnapshotFree | virDomainRevertToSnapshot | virDomainHasCurrentSnapshot virDomainListAllSnapshots virDomainSnapshotCurrent virDomainSnapshotGetConnect/Domain/Name/Parent/XMLDesc virDomainSnapshotHasMetadata virDomainSnapshotIsCurrent virDomainSnapshotListAllChildren virDomainSnapshotListChildrenNames virDomainSnapshotListNames virDomainSnapshotLookupByName virDomainSnapshotNum virDomainSnapshotNumChildren virDomainSnapshotRef | |
| Host | ? | virInitialize virNodeSetMemoryParameters virNodeSuspendForDuration | virConnectBaselineCPU virConnectCompareCPU virConnectGetCPUModelNames/Capabilities/Hostname/LibVersion/MaxVcpus/Sysinfo/Type/URI/Version virConnectIsAlive virConnectIsEncrypted virConnectIsSecure virGetVersion virNodeGetCPUMap/CPUStats?/CellsFreeMemory/FreeMemory/Info/MemoryParameters/MemoryStats?/ ?virNodeGetSecurityModel | virTypedParamsAddBoolean virTypedParamsAddDouble virTypedParamsAddFromString virTypedParamsAddInt virTypedParamsAddLLong virTypedParamsAddString virTypedParamsAddUInt virTypedParamsAddULLong virTypedParamsClear virTypedParamsFree virTypedParamsGet | |
| Interface | virInterfaceCreate virInterfaceDefineXML | virInterfaceDestroy virInterfaceFree virInterfaceUndefine | virInterfaceChangeBegin virInterfaceChangeCommit virInterfaceChangeRollback | virConnectListAllInterfaces virConnectListDefinedInterfaces virConnectListInterfaces virConnectNumOfDefinedInterfaces virConnectNumOfInterfaces virInterfaceGetConnect virInterfaceGetMACString virInterfaceGetName virInterfaceGetXMLDesc virInterfaceIsActive virInterfaceLookupByMACString virInterfaceLookupByName virInterfaceRef | |
| Net Filter | virNWFilterDefineXML | virNWFilterFree virNWFilterUndefine | virConnectListAllNWFilters virConnectListNWFilters virConnectNumOfNWFilters virNWFilterGetName virNWFilterGetUUID virNWFilterGetUUIDString virNWFilterGetXMLDesc virNWFilterLookupByName virNWFilterLookupByUUID virNWFilterLookupByUUIDString virNWFilterRef | ||
| Domain Event | virConnectDomainEventDeregister virConnectDomainEventDeregisterAny virConnectDomainEventDeviceAddedCallback virConnectDomainEventDeviceRemovedCallback | virConnectDomainEventAgentLifecycleCallback virConnectDomainEventBalloonChangeCallback virConnectDomainEventBlockJobCallback virConnectDomainEventCallback virConnectDomainEventDiskChangeCallback virConnectDomainEventGenericCallback virConnectDomainEventGraphicsCallback virConnectDomainEventIOErrorCallback virConnectDomainEventIOErrorReasonCallback virConnectDomainEventPMSuspendCallback virConnectDomainEventPMSuspendDiskCallback | |||
| Domain | virDomainCreate virDomainCreateLinux virDomainCreateWithFiles virDomainCreateWithFlags virDomainCreateXML virDomainCreateXMLWithFiles virDomainDefineXML virDomainDefineXMLFlags | virDomainDestroy virDomainDestroyFlags virDomainFree virDomainUndefine virDomainUndefineFlags virDomainUpdateDeviceFlags | virDomainAbortJob virDomainAddIOThread virDomainDelIOThread virDomainAttachDevicevirDomainAttachDeviceFlags virDomainDetachDevice virDomainDetachDeviceFlags virDomainBlockCommit virDomainBlockCopy virDomainBlockJobAbort virDomainBlockJobSetSpeed virDomainBlockPeek virDomainBlockPull virDomainBlockRebase virDomainBlockResize virDomainCoreDump virDomainCoreDumpWithFormat virDomainFSFreeze virDomainFSInfoFree virDomainFSThaw virDomainFSTrim virDomainInjectNMI virDomainInterfaceFree virDomainManagedSave virDomainManagedSaveRemove virDomainMigrate virDomainMigrate2 virDomainMigrate3 virDomainMigrateSetCompressionCache virDomainMigrateSetMaxDowntime virDomainMigrateSetMaxSpeed virDomainMigrateToURI virDomainMigrateToURI2 virDomainMigrateToURI3 virDomainOpenChannel virDomainOpenConsole virDomainOpenGraphics virDomainOpenGraphicsFD virDomainPMSuspendForDuration virDomainPMWakeup virDomainReboot virDomainReset virDomainRestore virDomainRestoreFlags virDomainResume virDomainSave virDomainSaveFlags virDomainSaveImageDefineXML virDomainScreenshot virDomainSendKey virDomainSendProcessSignal virDomainShutdown virDomainSetBlkioParameters virDomainSetBlockIoTune virDomainSetInterfaceParameters virDomainSetMaxMemory virDomainSetMemory virDomainSetMemoryFlags virDomainSetMemoryParameters virDomainSetMemoryStatsPeriod virDomainSetMetadata virDomainSetNumaParameters virDomainSetSchedulerParameters virDomainSetSchedulerParametersFlags virDomainSetTime virDomainSetUserPassword virDomainSetVcpus virDomainSetVcpusFlags | virConnectGetAllDomainStats virConnectGetDomainCapabilities virConnectListAllDomains virConnectListDefinedDomains virConnectListDomains virConnectNumOfDefinedDomains virConnectNumOfDomains virDomainBlockStats virDomainBlockStatsFlags virDomainGetAutostart virDomainGetBlkioParameters virDomainGetBlockInfo virDomainGetBlockIoTune virDomainGetBlockJobInfo virDomainGetCPUStats virDomainGetConnect virDomainGetControlInfo virDomainGetDiskErrors virDomainGetEmulatorPinInfo virDomainGetFSInfo virDomainGetHostname virDomainGetID virDomainGetIOThreadInfo virDomainGetInfo virDomainGetInterfaceParameters virDomainGetJobInfo virDomainGetJobStats virDomainGetMaxMemory virDomainGetMaxVcpus virDomainGetMemoryParameters virDomainGetMetadata virDomainGetName virDomainGetNumaParameters virDomainGetOSType virDomainGetSchedulerParameters virDomainGetSchedulerParametersFlags virDomainGetSchedulerType virDomainGetSecurityLabel virDomainGetSecurityLabelList virDomainGetState virDomainGetTime virDomainGetUUID virDomainGetUUIDString virDomainGetVcpuPinInfo virDomainGetVcpus virDomainGetVcpusFlags virDomainGetXMLDesc virDomainHasManagedSaveImage virDomainIOThreadInfoFree virDomainInterfaceAddresses virDomainInterfaceStats virDomainIsActive virDomainIsPersistent virDomainIsUpdated virDomainListGetStats virDomainLookupByID virDomainLookupByName virDomainLookupByUUID virDomainLookupByUUIDString virDomainMemoryPeek virDomainMemoryStats virDomainMigrateGetCompressionCache virDomainMigrateGetMaxSpeed virDomainPinEmulator ? virDomainPinIOThread virDomainPinVcpu virDomainPinVcpuFlags virDomainSaveImageGetXMLDesc virDomainStatsRecordListFree | virConnectDomainXMLFromNative virConnectDomainXMLToNative |
| Secret | virSecretDefineXML | virSecretFree virSecretUndefine | virSecretSetValue | virConnectListAllSecrets virConnectListSecrets virConnectNumOfSecrets virSecretGetConnect/UUID/UUIDString/UsageID/UsageType/Value/XMLDesc virSecretLookupByUUID/UUIDString/Usage virSecretRef | |
| Stream | virStreamNew | virStreamFree | virStreamFinish virStreamAbort virStreamRecv virStreamRecvAll virStreamSend virStreamSendAll | virStreamSinkFunc virStreamSourceFunc |
1.2 Libvirt XML 定義
Libvirt 使用 XML 來定義各種對象，其中，與 OpenStack Nova 關系比較密切的有：
| disk （磁盤） | 任何磁盤設備，包括軟盤（floppy）、硬盤（hard disk）、光驅（cdrom）或者半虛擬化驅動都使用 元素來定義。 方式： 。其中：
（1）”volume“ 類型的 disk ? 'volume' device='disk'> 'qemu' type='raw'/> 'blk-pool0' volume='blk-pool0-vol0'/> 'hdk' bus='ide'/> 'file' snapshot='external'> "tap" type="aio" cache="default"/> '/var/lib/xen/images/fv0' startupPolicy='optional' /> 'hda' bus='ide'/> 'block' device='cdrom'> 'qemu' type='raw'/> 'hdd' bus='ide' tray='open'/> <readonly/> ? ?'network' device='cdrom'> 'qemu' type='raw'/> "http" name="url_path"> "hostname" port="80"/> 'hde' bus='ide' tray='open'/> <readonly/> ? ? | ? |
| Host device assignment （主機設備分配） | ? ?'subsystem' type='usb'> #USB 設備直接分配 'optional'> '0x1234'/> '0xbeef'/> '2'/> 'subsystem' type='pci' managed='yes'> #PCI 設備直接分配 '0x0000' bus='0x06' slot='0x02' function='0x0'/> '1'/> 'on' file='/etc/fake/boot.bin'/> ? | ? |
| Network interface (網卡) | 有幾種 interface 類型： （1）type = ‘network’ 定義一個連接 Virtual network 的 interface ? ?<interface?type='network'> 'default'/> #虛擬網絡的名稱為 ‘default’?<!--interface> ... <interface type='network'> 'default' portgroup='engineering'/> 'vnet7'/> "00:11:22:33:44:55"/> '09b11c53-8b5c-4eeb-8f00-d84eaa0aaa4f'/> <!--interface> ? #virsh：attach-interface --domain d-2 --type network --source isolatednet1 --mac 52:53:00:4b:75:6f --config （2）type=‘birdge’ 定義一個 Bridge to LAN（橋接到物理網絡）的interface：前提是主機上存在一個 bridge，該 bridge 已經連到物理LAN。? ?<interface?type='bridge'>?#連接到 br0 'br0'/> <!--interface> <interface type='bridge'> #連接到br1 'br1'/> 'vnet7'/> "00:11:22:33:44:55"/> <!--interface> <interface type='bridge'> #連接到 Open vSwithc bridge ovsbr 'ovsbr'/> 'openvswitch'> 'menial' interfaceid='09b11c53-8b5c-4eeb-8f00-d84eaa0aaa4f'/> <!--interface> ? #virsh：attach-interface --domain d-2 --type bridge --source virbr0 --mac 52:22:33:44:55:66 --config （3）type=‘ethernet’ 定義一個使用指定腳本連接到 LAN 的 interface ?<interface?type='ethernet'> 'vnet7'/> '/etc/qemu-ifup-mynet'/> </interface> <interface?type='direct'?trustGuestRxFilters='no'> <source?dev='eth0'?mode='vepa'/> </interface> ? ?<interface?type='hostdev'?managed='yes'> <driver?name='vfio'/> <address?type='pci'?domain='0x0000'?bus='0x00'?slot='0x07'?function='0x0'/> <mac?address='52:54:00:6d:90:02'/> <virtualport?type='802.1Qbh'> <parameters?profileid='finance'/> </interface> ? | ? |
| network （網絡） | 1. bridge：定義一個用于構造該虛擬網絡的網橋。? 2. domain：定義 DHCP server 的 DNS domain。 3. forward： 定義虛擬網絡直接連到物理 LAN 的方式. ”mode“指轉發模式。 ?(1) mode=‘nat’：所有連接到該虛擬網絡的虛擬的網絡都會經過物理機器的網卡，并轉換成物理網卡的地址。 ? ?default <bridge?name="virbr0"?/> <forward?mode="nat"/> <ip?address="192.168.122.1"?netmask="255.255.255.0"> <range?start="192.168.122.2"?end="192.168.122.254"?/> <ip?family="ipv6"?address="2001:db8:ca2:2::1"?prefix="64"?/> ? 也可以指定公共的IP地址和端口號。 ?<forward?mode='nat'><address?start='1.2.3.4'?end='1.2.3.10'/> <forward?mode='nat'><port?start='500'?end='1000'/> ? ?local <bridge?name="virbr1"?/> <forward?mode="route"?dev="eth1"/> <ip?address="192.168.122.1"?netmask="255.255.255.0"> <range?start="192.168.122.2"?end="192.168.122.254"?/> <ip?family="ipv6"?address="2001:db8:ca2:2::1"?prefix="64"?/> ? (3) mode=‘bridge’：使用不受libvirt管理的bridge，比如主機上已有的bridge；open vswitch bridge；使用?macvtap's "bridge"??模式 ?host-bridge <forward?mode="bridge"/> <bridge?name="br0"/> ? ?<forward?mode='passthrough'> <interface?dev='eth10'/> <interface?dev='eth11'/> <interface?dev='eth12'/> <interface?dev='eth13'/> <interface?dev='eth14'/> ? (5) mode=‘hostdev’：直接分配主機上的網絡設備。 ?<forward?mode='hostdev'?managed='yes'> <driver?name='vfio'/> <address?type='pci'?domain='0'?bus='4'?slot='0'?function='1'/> <address?type='pci'?domain='0'?bus='4'?slot='0'?function='2'/> <address?type='pci'?domain='0'?bus='4'?slot='0'?function='3'/> | ? |
詳細的 XML 定義說明在?https://libvirt.org/format.html。
1.3 Libvirt API 的實現
libvirt API 的實現是在各個 Hypervisor driver 和 Storage dirver 內。Hypervisor 驅動包括：
- LXC?- Linux Containers
- OpenVZ
- QEMU
- Test?- Used for testing
- UML?- User Mode Linux
- VirtualBox
- VMware ESX
- VMware Workstation/Player
- Xen
- Microsoft Hyper-V
- IBM PowerVM (phyp)
- Parallels
- Bhyve?- The BSD Hypervisor
1.4 Libvirt 的 Python 綁定
python-libvirt 包含 Libvirt 的 Python 語言綁定。安裝 libvirt 時，默認會安裝 python-libvirt 。?來源：?https://libvirt.org/python.html??https://pypi.python.org/pypi/libvirt-python?
Python API 和 C API 之間幾乎是一對一的映射關系，比如：?
#C API int virConnectNumOfDomains (virConnectPtr conn); int virDomainSetMaxMemory (virDomainPtr domain, unsigned long memory);#Python API virConnect::numOfDomains(self) virDomain::setMaxMemory(self, memory)?因此，libvirt 官網并沒有提供詳細的 python API 描述。
2. QEMU/KVM libvirt 驅動
2.1 架構
?Libvirtd 是一個 daemon 進程，可以被本地的virsh調用，也可以被遠程的virsh調用
?Libvirtd 調用 qemu-kvm 操作KVM 虛擬機
這里有一個 virsh 命令、Libvirt C API、 QEMU driver 方法 和 QEMU Monitor 命令的對照表（部分）：
| virsh create XMLFILE | virDomainCreateXML() | qemudDomainCreate() | info cpus, cont, change vnc password, balloon (all indirectly) |
| virsh suspend GUEST | virDomainSuspend() | qemudDomainSuspend() | stop |
| virsh resume GUEST | virDomainResume() | qemudDomainResume() | cont |
| virsh shutdown GUEST | virDomainShutdown() | qemudDomainShutdown() | system_powerdown |
| virsh setmem GUEST MEM-KB | virDomainSetMemory() | qemudDomainSetMemory() | balloon (indirectly) |
| virsh dominfo GUEST | virDomainGetInfo() | qemudDomainGetInfo() | info balloon (indirectly) |
| virsh save GUEST FILENAME | virDomainSave() | qemudDomainSave() | stop, migrate exec |
| virsh restore FILENAME | virDomainRestore() | qemudDomainRestore() | cont |
| virsh dumpxml GUEST | virDomainDumpXML() | qemudDomainDumpXML() | info balloon (indirectly) |
| virsh attach-device GUEST XMLFILE | virDomainAttachDevice() | qemudDomainAttachDevice() | change, eject, usb_add, pci_add (all indirectly) |
| virsh detach-device GUEST XMLFILE | virDomainDetachDevice() | qemudDomainDetachDevice() | pci_del (indirectly) |
| virsh migrate GUEST DEST-URI | virDomainMigrate() | qemudDomainMigratePerform() | stop, migrate_set_speed, migrate, cont |
| virsh domblkstat GUEST | virDomainBlockStats() | qemudDomainBlockStats() | info blockstats |
| - | virDomainBlockPeek() | qemudDomainMemoryPeek() | memsave |
2.2 安裝
有三種方式來安裝 libvirt：
（1）下載 libvirt 的源代碼，然后編譯和安裝
（2）從各 Linux 的發行版中直接安裝，比如 Ubuntu 上運行 apt-get install libvirt-bin
（3）從 git 上克隆 libvirt 的代碼，然后編譯和安裝
2.3 libvirt log
這篇文章?描述了 livbirt log。設置所有日志的方法是在 /etc/libvirt/libvirtd.conf?中添加下面的配置然后重啟 libvirt：
log_filters="1:libvirt 1:util 1:qemu" log_outputs="1:file:/var/log/libvirt/libvirtd.log"3 使用 libvirt 編程來管理 KVM 虛機的實例
?這里只描述基本的過程。具體的過程，下一篇文章會具體分析 Nova 中 libvirt 的使用。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【KVM系列05】Libvirt 介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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