libvirt零知识学习1 —— libvirt简介

本文内容部分取自《KVM实战 —— 原理、进阶与性能调优》的“4.1.1 libvirt简介”。这本书是非常好的一本书。

1. 概述

提到KVM的管理工具，首先必须要介绍的无疑是大名鼎鼎的libvirt。libvirt是目前使用最为广泛的对KVM虚拟机进行管理的工具和应用程序接口。并且，一些常用的虚拟机管理工具（如virsh、virt-install、virt-manager、virt-viewer等）和云计算框架平台（如OpenStack、ZStack、OpenNebula、Eucayptus等）都在底层使用libvirt的应用程序接口。

libvirt是为了更方便地管理平台虚拟化技术而设计的开放源代码（开源）的应用程序接口、守护进程和管理工具。它不仅提供了对虚拟化客户机的管理，也提供了对虚拟化网络和存储的管理。libvirt支持多种虚拟化方案，既支持包括KVM、QEMU、Xen、VMWare、VirtualBox、Hyper-V等在内的平台虚拟化方案，也支持OpenVZ、LXC等Linyx容器虚拟化系统，还支持用户态Linux（UML）的虚拟化。libvirt是一个免费的开源的软件，使用的许可证是LGPL（GNU宽松的通用公共许可证），这表明使用libvirt库进行链接的软件不一定要选择开源和遵守GPL许可证。

和KVM、Xen等开源项目类似，libvirt也有自己的开发者社区，而且随着虚拟化、云计算等成为近年来的技术热点，libvirt项目的社区也比较活跃。目前，libvirt的开发主要由Redhat公司作为强大的支持。由于红帽公司在虚拟化方面逐渐偏向于支持KVM（而不是Xen），故libvirt对QEMU/KVM的支持是非常成熟和稳定的。当然，IBM、Novell等公司以及众多的个人开发者对libvirt项目的代码贡献量也是非常大的。

libvirt本身提供了一套较为稳定的C语言应用程序接口。目前，在其它一些流行的编程语言中也提供了对libvirt的绑定，在Python、Perl、Java、Ruby、PHP、OCaml等高级编程语言中已经有libvirt的程序库可以直接使用。libvirt还提供了为基于AMQP（高级消息队列协议）的消息系统（如Apache Qpid）提供QMF代理，这可以让云计算管理系统中宿主机与客户机、客户机与客户机之间的消息通信变得更易于实现。libvirt还为安全地远程管理虚拟客户机提供了加密和认证等安全措施。正是由于 libvirt拥有这些强大的功能和较为稳定的应用程序接口，而且其许可证（License）也比较宽松，所以libvirt的应用程序接口已被广泛地用在基于虚拟化和云计算的解决方案中，主要作为连接底层Hypervisor和上层应用程序的一个中间适配层。

libvirt对多种不同的Hypervisor的支持是通过一种基于驱动程序的架构来实现的。libvirt对不同的Hypervisor提供了不同的驱动：对Xen有Xen的驱动、对QEMU/KVM有QEMU驱动、对VMware有VMware驱动。在libvirt源代码中，可以很容易找到qemu_driver.c、xen_driver.c、xenapi_driver.c、VMware_driver.c、vbox_driver.c这样的驱动程序源代码文件。

libvirt作为中间适配层，可以让底层Hypervisor对上层用户空间的管理工具是完全透明的，因为libvirt屏蔽了底层各种Hypervisor的细节，为上层管理工具提供了一个统一的、较稳定的接口（API）。通过libvirt，一些用户空间管理工具可以管理各种不同的Hypervisor和其上运行的客户机。

用户空间管理工具、libvirt、各种Hypervisor之间的基本交互框架如下图所示：

2. 重要概念

libvirt中涉及以下几个重要的概念，解释如下：

• 结点（Node）

一个物理机器，上面可能运行着多个虚拟客户机。Hypervisor和Domain都运行在结点上。

• 虚拟机监控器（Hypervisor）

Hypervisor也称虚拟机监控器（VMM），如KVM、Xen、VMware、Hyper-V等，是虚拟化中的一个底层软件层，它可以虚拟化一个结点，让其运行多个虚拟客户机（不同客户机可以有不同的配置和操作系统）。

• 域（Domain）

在Hypervisor上运行的一个客户机操作系统实例。域也被称为实例（instance）、客户机操作系统（guest OS）、虚拟机（virtual machine），它们都是指同一个概念。

Node、Hypervisor和Domain的关系简图如下所示：

3. 组成部分

libvirt主要由3部分组成，分别是：应用程序编程接口库、一个守护进程（libvirtd）和一个默认命令行管理工具（virsh）。

• 应用程序接口

为其它虚拟机管理工具（如virsh、virt-manager等）提供虚拟机管理的程序库支持。

• libvirtd守护进程

负责执行对结点上的域的管理工作。在用各种工具对虚拟机进行管理时，这个守护进程一定要处于运行状态中。守护进程可以分为两种：一种是root权限的libvirtd，其权限较大，可以完成所有支持的管理工作；另一种是普通用户权限的libvirtd，只能完成比较受限的管理工作。

• virsh

virsh是libvirt项目中默认的对虚拟机进行管理的一个命令行工具。

4. 目标和管理功能

libvirt的目标用一句话概括，那就是：为了安全高效地管理（既包括本地的管理也包括远程的 管理）结点上的各个域而提供一个公共稳定的软件层。

具体来讲，libvirt的管理功能主要包含以下5个部分：

• 域管理
• 远程结点管理
• 存储管理
• 网络管理
• 提供一个稳定、可靠、高效的应用程序接口，以便可以完成前面的4个管理功能