软件定义操作系统的全生命周期管理技术实践.zip

[TOC] # task2说明文档 ## 题目 任务二：使用 Libvirt 管理 Unikraft 主要评分点： 1）Libvirt成功启动虚拟机； 2）Libvirt提供挂载支持； 3）Libvirt提供网络支持 ## Libvirt原理介绍 libvirt的架构包括API库、守护进程（libvirtd）和命令行工具（virsh）等部分。守护进程libvirtd可以被本地和远程的virsh调用，通过调用qemu-kvm来操作和管理虚拟机。libvirt的维护者主要由Redhat公司负责维护项目代码和开发。 libvirt的主要功能包括虚拟机生命周期管理（启动、停止、暂停、保存、恢复和迁移等），存储管理（存储池和卷的管理，支持不同格式的文件镜像和共享等），网络管理（物理和逻辑网络接口的管理），以及虚拟NAT和基于路由的网络管理等。它还提供了API来实现状态监控等管理策略。 在libvirt的内部原理中，守护进程libvirtd负责远程代理和本地环境初始化。它根据不同的环境注册各种虚拟化技术的驱动实现，如qemu、xen、storage等。这些驱动统一接口并调用相应的底层命令和接口实现相应功能。而virsh作为libvirt的客户端，提供命令行工具供用户调用，它通过初始化创建连接，并根据函数列表调用具体的函数实现，最终调用API完成相应的操作。 libvirt的API在/usr/include/libvirt/libvirt.h中进行了函数和数据结构的声明，而具体的实现在./src/libvirt.c中。API最终调用各个驱动的实现来实现相应功能，如virDomainCreateXML调用conn->driver->domainCreate()来完成相应的虚拟机创建操作。 libvirt在提供统一的API和管理工具的同时，通过底层驱动和接口实现不同虚拟化技术的管理，从而方便用户对虚拟机、存储和网络等进行统一的管理和操作。 ## 文件结构 ``` . │--libvirtTest └─04-store-strings_qemu-x86_64 │--helloworld_qemu-x86_64 │--nginx_qemu-x86_64 │--storestringTest_unikernel.xml │--unikernel.xml │--nginxTest_unikernel.xml │--img │--README.md ``` 其中，libvirtTest文件夹中为实践过程中所需用到的镜像文件与对应的XML配置文件，README.md文件为该任务的文档报告。 ## 项目运行 ### 1）Libvirt成功启动虚拟机 先安装libvirt所需的相关依赖包： ``` sudo apt-get update sudo apt-get upgrade ``` ``` sudo apt-get install libvirt-dev libvirt-daemon libvirt-clients libvirt-bin ``` 检查是否正常安装与运行： ``` systemctl status libvirtd ``` ``` sudo systemctl is-active libvirtd ``` 若该命令显示active，则表示已正常运行。 参考：[Ubuntu 安装 libvirt](https://blog.csdn.net/qingzhuyuxian/article/details/112348144#:~:text=%E9%A6%96%E5%85%88%E6%89%A7%E8%A1%8C%E5%91%BD%E4%BB%A4%E6%9B%B4%E6%96%B0%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%8C%85%20apt-get%20update%20apt-get%20upgrade%20%E7%84%B6%E5%90%8E%E5%AE%89%E8%A3%85libvirt%20apt-get%20install,libvirt-daemon%20libvirt-clients%20%E5%91%BD%E4%BB%A4%E8%A1%8C%E5%B7%A5%E5%85%B7%EF%BC%9Avirsh%20%E8%BE%93%E5%85%A5virsh%E5%8D%B3%E5%8F%AF%E8%BF%9B%E5%85%A5%E3%80%82%20sudo%20apt-get%20install%20libvirt-bin) 首先尝试使用libvirt配置文件启动HelloWorld镜像， 使用libvirt管理unikraft，需要使用一个xml文件来定义虚拟机的信息。具体xml文件配置如下所示： unikernel.xml ```xml <!-- 定义虚拟机的类型 --> <domain type='qemu'>     <name>unikraft</name>      <memory unit='KiB'>32000</memory>     <currentMemory unit='KiB'>32000</currentMemory> <!-- 定义虚拟机的虚拟CPU数量为1 -->     <vcpu placement='static'>1</vcpu>     <os>         <type arch='x86_64'>hvm</type> <!-- unikernel binary path -->     <kernel>/home/unikraft/demo/libvirtTest/helloworld_qemu-x86_64</kernel>         <boot dev='hd'/>     </os>         <clock offset='utc' adjustment='reset'/>     <on_poweroff>destroy</on_poweroff>     <on_reboot>restart</on_reboot>     <on_crash>preserve</on_crash> <cpu mode='custom' match='exact' check='none'>         <model fallback='forbid'>qemu64</model>     </cpu>     <devices>         <emulator>/usr/bin/qemu-system-x86_64</emulator>         <console type='pty'>             <target type='serial' port='0'/>         </console>         <graphics port="-1" type="vnc" />     </devices> </domain> ``` 注意`<kernel>`处使用helloworld_qemu-x86_64镜像文件， 配置好xml文件后，我们使用以下命令来创建domain： ```shell virsh create unikernel.xml ``` 使用以下命令查看虚拟机是否正常运行： ``` virsh list ```  可以看到名为unikraft的虚拟机正常运行！ ### 2）Libvirt提供挂载支持； 尝试使用session 1 baby steps的Practical Work里的Store Strings的Demo构建storestring虚拟机来实现挂载支持与网络支持 storestringTest_unikernel.xml配置： ```xml <!-- 定义虚拟机的类型 --> <domain type='qemu'>     <name>storestringTest</name>      <memory unit='KiB'>32000</memory>     <currentMemory unit='KiB'>32000</currentMemory> <!-- 定义虚拟机的虚拟CPU数量为1 -->     <vcpu placement='static'>1</vcpu>     <os>         <type arch='x86_64'>hvm</type> <!-- unikernel binary path -->     <kernel>/home/unikraft/demo/libvirtTest/04-store-strings_qemu-x86_64</kernel>         <boot dev='hd'/> <cmdline>netdev.ipv4_addr=172.44.0.2 netdev.ipv4_gw_addr=172.44.0.1 netdev.ipv4_subnet_mask=255.255.255.0 --</cmdline>     </os>         <clock offset='utc' adjustment='reset'/>     <on_poweroff>destroy</on_poweroff>     <on_reboot>restart</on_reboot>     <on_crash>preserve</on_crash> <cpu mode='custom' match='exact' check='none'>         <model fallback='forbid'>qemu64</model>     </cpu>     <devices> <!-- The network interface connected to the bridge virbr0 --> <interface type='bridge'>             <mac address='00:16:3e:6d:45:d0'/>             <source bridge='virbr0'/>             <target dev='unik0'/>             <model type='virtio'/>             <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>         </interface> <filesystem type='mount' accessmode='passthrough'> <source dir='/home/unikraft/demo/mount/storestrings/fs0'/> <target dir='rootfs'/> </filesystem> <serial type='pty'> <source path='/dev/pts/20'/> <target port='0'/> <alias name='serial0'/> </serial> <console type='pty' tty='/dev/pts/20'> <source path='/dev/pts/20'/> <target type='serial' port='0'/> <alias name='serial0'/> </console>         <graphics port="-1" type="vnc" />     </devices> </domain> ``` 注意`<kernel>`处使用04-store-strings_qemu-x86_64镜像文件， 配置好xml文件后，我们使用以下命令来创建domain： ``` virsh create storestringTest_unikernel.xml ```  可以看到名为storestringTest的虚拟机正常运行！ ### 3）Libvirt提供网络支持 尝试跑通nginx来实现Libvirt提供网络支持 nginxTest_unikernel.xml ```xml <!-- 定义虚拟机的类型 --> <domain type='qemu'>     <name>nginxTest</name>      <memory unit='KiB'>32000</memory>     <currentMemory unit='KiB'>32000</currentMemory> <!-- 定义虚拟机的虚拟CPU数量为1 -->     <vcpu placement='static'>1</vcpu>     <os>         <type arch='x86_64'>hvm</type> <!-- unikernel binary path -->     <kernel>/home/unikraft/demo/libvirtTest/nginx_qemu-x86_64</kernel>         <boot dev='hd'/>     </os>         <clock offset='utc' adjustment='reset'/>     <on_poweroff>destroy</on_poweroff>     <on_reboot>restart</on_reboot>     <on_crash>preserve</on_crash>     <devices> <!-- The network