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在 K8S 上也能跑 VM!KubeVirt 簡介與建立(部署篇) | Cloud Solutions
![Photo by Alvaro Reyes on Unsplash](/img/blog/kubevirt-logo.jpeg) Kubevirt Logo 承[上一篇](../kubevirt-1),介紹了 Kubevirt 基礎知識與架構後,本篇將繼續以實作來介紹如何部署 Kubevirt。 在部署 KubeVirt 之前,除了要先部署好 K8S 及預設的 CNI 套件外,還需先做以下事前安裝: 1. 安裝 KVM 套件 2. 確保實體機器上的 CPU 虛擬化技術相關設定是否已經啟用 3. 建立一個適合環境的 K8S CSI 以建立 StorageClass 這邊就不再概述這類的安裝與設定檢查。 之後,可直接到 KubeVirt 的 GitHub 找到適合當前 K8S 的版本,並直接套用兩個部署 YAML 檔,分別為 Operator 與 CR(Custom Role)。 ``` kubectl apply -f https://github.com/kubevirt/kubevirt/releases/download/v0.41.4/kubevirt-operator.yaml kubectl apply -f https://github.com/kubevirt/kubevirt/releases/download/v0.41.4/kubevirt-cr.yaml ``` 另外下載其專屬的 Virtctl,這是 KubeVirt 專屬的 CLI 工具,下載完畢後重新命名並丟到 /usr/bin 或 /usr/sbin 底下,再賦予可執行權限即可。注意,Virtctl 的版本必須與當前部署的 KubeVirt 版本一致。 ``` wget https://github.com/kubevirt/kubevirt/releases/download/v0.41.4/virtctl-v0.41.0-linux-amd64 mv virtctl-v0.41.4-linux-amd64 /usr/sbin/virtctl && chmod +x /usr/sbin/virtctl ``` 部署下去後,會在 K8S 環境下建立名為 kubevirt 的 namespace,並產生以下Pod: ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*MlwSJYx1PEZpR4haAmvvEQ.png) ## 部署 KubeVirt CDI CDI 全名為 Containerized Data Importer,是讓各類 VM 或 ISO 映像檔轉換成能夠在 KubeVirt 環境下使用的狀態,並同時建立與管理 KubeVirt 的映像儲存空間。 部署的方式與 KubeVirt 一致,套用 CDI 的 Operator 與 CR 兩個 YAML 即可。 ``` kubectl apply -f https://github.com/kubevirt/containerized-data-importer/releases/download/v1.21.0/cdi-operator.yaml kubectl apply -f https://github.com/kubevirt/containerized-data-importer/releases/download/v1.21.0/cdi-cr.yaml ``` 套用後,會建立名為 cdi 的 namespace,並產生以下 Pod: ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*hXCTt85Ife5i2_h6R02c1Q.png) ### 匯入 ISO 映像檔 這邊會以建立 Windows VM 做為範例。由於 KubeVirt 本身通常支援 PVC/DV 以及 containerDisk 為多數,為了要讓 KubeVirt 建立的 VM 能夠使用 ISO 安裝檔,必須先將 ISO 匯入進 PVC 內才行,可以透過 Virtctl 來自動建立 PVC 並上傳到 CDI 內作轉換與置放作業。 要透過 Virtctl 匯入,必須要先知道 CDI 的 upload proxy 的位址,先透過 `kubectl get svc -n cdi` 的方式,得知 proxy 的位址。下圖所顯示的 `cdi-uploadproxy` 所顯示的 IP 即是我們需要得到的資訊。 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*BhtoX0njDw-a3bNHr5SpwQ.png) 接著,就可以使用 Virtctl 進行上傳。範例的情況是已經先建立一個以 NFS-CSI 為基底的 StorageClass,會先在這 StorageClass 上建立 PVC 後,再把 ISO 轉換放到此 PVC 內。 ``` virtctl image-upload pvc <要建立的名稱> \ --size=<建立的PVC大小> \ --storage-class=<建立PVC所使用的StorageClass> \ --image-path=<要匯入的映像檔路徑> \ --uploadproxy-url=<cdi-uploadproxy的網址> \ --insecure <- 允許不安全的HTTPS連線 ``` ![輸入範例](https://miro.medium.com/max/1400/1*ACQYEKkGq5TZDsR2Qu2gXw.png) 輸入範例 等待 PVC 建立、上傳並轉換後,便可使用此 PVC 進行 Windows 安裝 ![匯入成功畫面](https://miro.medium.com/max/1400/1*z-nkluGxHVGaqeej09t2bg.png) 匯入成功畫面 ## 建立KubeVirt VM 接著我們就可以來建立第一個 VM 了。與在 K8S 建立 Pod 一樣,透過匯入 YAML 的方式來建立。以下是我們會使用到的 YAML 檔案內容: ``` apiVersion: kubevirt.io/v1 kind: VirtualMachine metadata: name: win10-test spec: running: false template: metadata: labels: kubevirt.io/domain: win10-test spec: domain: cpu: cores: 4 features: acpi: {} apic: {} hyperv: relaxed: {} vapic: {} spinlocks: spinlocks: 8191 devices: disks: - cdrom: bus: sata name: ins-iso bootOrder: 2 - disk: bus: virtio name: harddrive bootOrder: 1 - cdrom: bus: sata name: virtiocontainer interfaces: - name: default model: virtio bridge: {} inputs: - type: tablet name: tablet1 machine: type: q35 resources: requests: memory: 16G networks: - name: default pod: {} volumes: - name: ins-iso persistentVolumeClaim: claimName: iso-win10 - name: harddrive persistentVolumeClaim: claimName: win10-drive - name: virtiocontainer containerDisk: image: kubevirt/virtio-container-disk ``` 上面的部分參數或格式,對於有接觸過 KVM 的使用者來說會帶有一點熟悉感,只是編寫架構上仍有些差異,我們就具體看看這些設定上的意義。 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*gcyQxoEeSLG4HlrKxn5ghQ.png) KubeVirt 的 VM 物件主要有 VirtualMachine、VirtualMachineInstance 這兩種,前者是 VM 的範本,後者則是 VM 的執行 Profile。可以注意到在 spec內,主要是由一個 template 來撰寫整個內容,也就是底下是在定義VirtualMachineInstance 的參數;在 template 內的 metadata,則是定義真正建立 VM 時的名稱。 ![](https://miro.medium.com/max/1316/1*QZLz9GJtHY3p7VH3BzJCFg.png) 在主要的 spec 內,常規來說主要會使用到以下幾個必要類別:domain、network 和 volumes。 先提 domain,主要會使用到的有這幾個類別: - CPU:定義 CPU 的數量與規格設定等。 - devices:定義 VM 內會有哪些虛擬裝置。常用的主要是 disks 與 interfaces。 - resources:定義 VM 要使用的資源,而 VM 使用的 RAM 大小可在此設定。 範例中另外出現的選擇性使用類別: - features:定義 VM 需要啟用哪些虛擬硬體功能,包括啟用提高 Windows 相容性的 Hyper-V 功能都在這邊設定。 - devices/input:加入部分輸入裝置。範例中加入的 tablet 是 KVM 預設常加入的裝置,用於提高滑鼠游標在 VM 畫面內的準確度。 - machine:定義 VM 要使用的模擬平台類型,有 q35 與 i440fx 可選,沒有設定的話預設為使用 i440fx,但需留意兩個模擬平台之間的 I/O 差異,其中 i440fx 不支援 SATA。 ### devices/disks 我們就挑幾個重點來講。在 disks 部分,每一個 YAML Array 就是一個掛載的儲存裝置,以此範例來說,我們掛載了 3 個 disk 裝置,其中有兩個光碟機與一個硬碟。 - disk/cdrom:定義此儲存裝置屬於哪種類型,一般常用的是 disk 與 cdrom 兩種。 - disk類型/bus:定義這個 disk 要使用哪個虛擬介面去介接。這邊的硬碟是使用 virtio 作為它的連接介面,此為 KVM 自帶的獨特介面,效能較好,缺點是安裝 Windows 時需要載入其驅動程式才可以找得到硬碟。 - name:定義此裝置的命名,與 K8S 建立 Pod 時一樣,跟 volumes 有對應關係,因此需記住所設定的名稱。 - bootOrder:定義 disk 的開機順序,順序從 1 開始排先後,需注意要安裝作業系統的硬碟一定要設定此參數,否則可能會被安裝程式判定硬碟不具有開機功能而拒絕安裝。 ### devices/interfaces 此為設定 VM 的網路卡,同樣一個 YAML Array 代表一個連接埠的設定值。 - name:定義此網卡的命名,跟 networks 有對應關係。 - model:設定網卡的類型。範例的 virtio 一樣也是使用 KVM 自己的虛擬網卡。 - bridge:設定此網卡與上層網路的連接模式,也就是前面所提到的「前端」網路連接模式。 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*O2bPlN5HekQzIGrevSUJ2g.png) ## networks 主要設定 VM 的後端連接方式。 - name:後端的連接名稱,對應上面的 interfaces,前後端名稱相同者就會相互連接。 - pod:設定要使用的後端連接。 ## volumes 主要設定 disks 後端的連接方式 - name:volume 連接名稱,對應上面的 disks,兩邊名稱相同者就會相互連接。 - persistentVolumeClaim/containerDisk:設定 volume 來源。可用 PVC、containerDisk 與 hostDisk 三種,每個底下都有不同的來源定義。 以上大略說明,在寫好後就可以把 YAML 匯入進 KubeVirt 內 ``` kubectl apply -f windows_kubevirt.yaml ``` 之後需要為 VM Disk 建立一個空的 PVC ``` apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: win10-drive spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 100Gi storageClassName: nfs-csi ``` 接著就可以透過 virtctl 指令讓 VM 開機,注意開機的名稱要是 metadata 內所填入的 label 名稱。 ``` virtctl start win10-test ``` 開機後,便可透過 kubectl 相關指令確認 VM 是否有成功啟動 啟動時會自動開一個 Pod,確定都是 Ready 與 Running 及表示 VM 正常運行。 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*hvkOLKF84TtismoHjL6wWw.png) ## VNC連線 那麼我們要怎麼連線到 VM 畫面呢?畢竟 KubeVirt 不像傳統 KVM 具有 virt-manager 可以直接連到 VM 的 VNC Server 去看畫面。這部分可以透過 virtctl 功能來建立 VNC 連線 ``` virtctl vnc <VM名稱> [--proxy-only] ``` 輸入後就會在執行的主機畫面上出現 VM 畫面,如果帶入 — proxy-only 則只會給連入的 Port 號碼,再使用第三方連線軟體連入。 但這邊有個問題,透過 virtctl 或者其他方式所建立的 VNC 連線,都限制了外部連入,必須要在運行 VM 的本機上才可以連線。這會限制到實體機系統必須要安裝帶桌面的版本,以及衍生出的遠端管理問題等。 這邊分享一個工具,[virtvnc](https://github.com/wavezhang/virtVNC) 是 KubeVirt 社群上的參與者所開發的 VNC Proxy 工具,主要用途是在平台上建立一個 VNC 代理,會自動偵測 KubeVirt 所建立的 VMI 並且獲取這些的連入 API 位址,並將當前運行的 VM 列出來並附上 VNC 連線連結,點入即可透過 noVNC 方式看到 VM 畫面。 首先先到該 GitHub 位址,照說明套用 YAML 檔案,之後獲取 virtvnc 的 NodePort。 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*_nTQ8bXE9UyoVCbtN1GdSw.png) 連入後,可以在頁面上看到目前運行的 VM,點擊旁邊的 VNC 即可連到 VM 畫面操作。 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*nShSsiautiBJYWK2JDr0SQ.png) ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*fnxsYPvwRFh1iI7UCsyOUw.png) ## 遠端連入VM 前面我們提到網路模式時,特別提到 KubeVirt 網路的連線方式與一般的 Pod 可以相容,假設 VM 系統裝好了,要如何透過 RDP、SSH 等方式連入到 VM 內? 在 Pod 模式下,可以直接透過 Service 建立開放連入的 Port,可以獨立寫 SVC 的 YAML,或者是與 VM 的 YAML 寫在一起,只要 selector 有寫對即可。 ![匯入後的SVC Edit範本](https://miro.medium.com/max/1400/1*4O4R1RXkW4CBSyO5n6tDBA.png) 匯入後的SVC Edit範本 如果嫌寫 YAML 太麻煩且不需要一些額外的設定,也可以透過 virtctl 來達成。 ``` virtctl expose vm <VM名稱> --name=<要建立的SVC名稱> --port=<要開放的Port號碼> --type=<開放的類型> ``` 之後就可以再透過 get svc 的方式取得開放的資訊 ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*6MsfFKvd7LeBK1DEzI8TPw.png) ## 小結 本篇我們簡單介紹了 KubeVirt、其運作架構、部署方式,另外還提到如何在上面建立第一個 VM、畫面與遠端連入等。可以說,KubeVirt 本身的操作方式稍微複雜,但部署難度與建立等方式,對於已有接觸 K8S 一段時間的使用者而言,上手難度不高,整體架構相對簡單。之後我們將進一步探討KubeVirt 的額外功能,包括 Multus、containerDisk、GPU Passthrough 等。 [](https://www.geminiopencloud.com/zh-tw/blog/cluster-api)![](https://miro.medium.com/v2/resize:fit:720/0*ZiKbI4Sy3WbBLDE8) 使用 K8s Cluster API 管理數個 K8s 叢集 [](https://www.geminiopencloud.com/zh-tw/blog/multicast-openstack)![](/img/blog/multicast-openstack.jpeg) Multicast簡介及在 OpenStack 環境上的實作 [](https://www.geminiopencloud.com/zh-tw/blog/kubevirt-2)![](/img/blog/kubevirt-logo.jpeg) 在 K8S 上也能跑 VM!KubeVirt 簡介與建立(部署篇) [](https://www.geminiopencloud.com/zh-tw/blog/gpu-paritioning-fair-sheduling)![](/img/blog/gpu-share-scheduling.jpeg) GPU Partitioning: Fair Share Scheduling [](https://www.geminiopencloud.com/zh-tw/blog/jenkins-aiconsole)![](/img/blog/jenkins-aiconsole.jpg) 手把手教你如何快速部署並設定 CI/CD 環境 — 透過 Jenkins on Gemini AI Console [](https://www.geminiopencloud.com/zh-tw/blog/jupyter-to-job)![](/img/jupyter-to-job.png) GPU 資源管理更進化:透過 Jupyter 快速啟動 GPU 訓練環境!
yg9538
2024年9月7日 22:09
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