《LINUX教學(xué):libvirt Java API使用教程》要點(diǎn)：
本文介紹了LINUX教學(xué):libvirt Java API使用教程，希望對(duì)您有用。如果有疑問，可以聯(lián)系我們。

虛擬化簡(jiǎn)介

虛擬化是將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源(CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等)進(jìn)行抽象后呈現(xiàn)出來,即是將一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)分割成多臺(tái)計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多臺(tái)虛擬機(jī),每臺(tái)虛擬機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng),可包括不同的虛擬硬件,并且它們?cè)谙嗷オ?dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響.

在虛擬化軟件層次結(jié)構(gòu)中引入了虛擬化層,這個(gè)通常稱為虛擬機(jī)監(jiān)控器(Virtual Machine Manager,VMM).虛擬機(jī)監(jiān)控器運(yùn)行的環(huán)境便是物理機(jī),也稱為宿主機(jī).虛擬出來的平臺(tái)通常稱為客戶機(jī).

虛擬機(jī)使用軟件的辦法重新定義劃分計(jì)算機(jī)資源,有如下優(yōu)勢(shì)：

• 隔離：雖然虛擬機(jī)可共享一臺(tái)物理機(jī),但它們之間完全隔離,它們就是完全不同的物理計(jì)算機(jī).
• 可靠：虛擬服務(wù)器獨(dú)立于硬件進(jìn)行工作,災(zāi)難恢復(fù)更容易實(shí)現(xiàn),當(dāng)一臺(tái)虛擬服務(wù)器故障,可短時(shí)間內(nèi)遷移恢復(fù)到另一臺(tái)虛擬服務(wù)器上.
• 成本：當(dāng)物理機(jī)資源較少時(shí),也可通過虛擬化實(shí)現(xiàn)使用更多服務(wù)器才能做的事情.
• 便于管理：通過虛擬機(jī)集群管理系統(tǒng),一個(gè)管理員可管理更多服務(wù)器.

KVM/QEMU

KVM/QEMU 簡(jiǎn)介

2008 年,KVM 被 RedHat 收購,成為紅帽開源項(xiàng)目的一員.KVM 全稱 Kernel-based Virtual Machine,即基于內(nèi)核的虛擬機(jī),是一個(gè) x86 平臺(tái)上的全虛擬化辦理方案.它是 Linux 內(nèi)核的一個(gè)可加載模塊,包括核心虛擬化模塊 kvm.ko,以及特定 CPU 的模塊 kvm-inet.ko 或 kvm-amd.ko,其實(shí)現(xiàn)需要宿主機(jī)的 CPU 支持硬件虛擬化.
KVM 可運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī),無論是未經(jīng)修改的 linux 鏡像還是 Windows 鏡像.每個(gè)虛擬機(jī)都有私有的虛擬化硬件如：網(wǎng)卡、磁盤、顯卡驅(qū)動(dòng)等.
從 Linux 內(nèi)核版本 2.6.20 開始,KVM 核心組件被包含在 Linux 內(nèi)核中.從 QEMU 版本 1.3 開始,KVM 用戶空間組件被包含其中.
在 x86 平臺(tái)下 CPU 的硬件虛擬化技術(shù)有 Intel 的 VT-X 和 AMD 的 AMD-V.
KVM 的特征請(qǐng)查看官網(wǎng),傳送門

注意：BIOS 必要開啟虛擬化支持,VMware 的虛擬機(jī)必要開啟虛擬化支持.

Linux 內(nèi)核加載了 KVM 模塊后,就可以使用 KVM 模塊實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的內(nèi)存分配、虛擬 CPU 的讀寫及管理虛擬 CPU 的運(yùn)行.但是僅有 KVM 模塊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,因?yàn)橛脩魺o法直接控制內(nèi)核模塊,所以還需要一個(gè)用戶空間的工具.這個(gè)用戶空間的工具就是開源虛擬化軟件 QEMU,使用它來模擬 PC 硬件的用戶空間組件、I/O 設(shè)備及提供拜訪外設(shè)的途徑.

QEMU 利用 KVM 提供的應(yīng)用程序接口,通過 ioctl 系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建和運(yùn)行虛擬機(jī).KVM Driver 使得整個(gè) Linux 成為一個(gè)虛擬機(jī)監(jiān)控器.并且在原有的 Linux 兩種執(zhí)行模式(內(nèi)核模式和用戶模式)的基礎(chǔ)上新增了客戶模式,客戶模式擁有本身的內(nèi)核模式和用戶模式.

在虛擬機(jī)運(yùn)行下,三種模式的分工如下：

• 客戶模式：執(zhí)行非 I/O 操作.虛擬機(jī)運(yùn)行在客戶模式下.
• 內(nèi)核模式：實(shí)現(xiàn)到客戶模式的切換,處理因?yàn)?I/O 或者其他指令所引起的從客戶模式退出.KVM Driver 工作在內(nèi)核模式下.
• 用戶模式：代表客戶機(jī)執(zhí)行 I/O 指令.QEMU 運(yùn)行在用戶模式下.

QEMU 與 KVM 的區(qū)別與聯(lián)系

上一節(jié)已經(jīng)明確 KVM 僅僅是一個(gè)內(nèi)核模塊,它可以模擬虛擬機(jī)的 CPU 和內(nèi)存,但是我們還需要 I/O 設(shè)備,這些 I/O 設(shè)備就是通過 QEMU 這個(gè)用戶空間模擬器來模擬的.QEMU 自己是一套通用開源的機(jī)器仿真器和虛擬程序,它有兩種使用方式.

全系統(tǒng)仿真(單獨(dú)使用)

這種方式對(duì)宿主機(jī)硬件沒有要求,也不需要宿主機(jī) CPU 支持虛擬化,QEMU 為虛擬機(jī)操作系統(tǒng)模擬整套硬件環(huán)境,虛擬機(jī)操作系統(tǒng)感覺不到本身運(yùn)行在模擬的硬件環(huán)境中.這種純軟件模擬效率很低,它可模擬出各種硬件設(shè)備.

用戶空間仿真(配合 KVM 等)

這種方式與內(nèi)核模塊 KVM 配合完成硬件環(huán)境的模擬.在 QEMU 1.3 之前,它有一個(gè)專門的分支版本 qemu-kvm 作為 KVM 的用戶空間法式,qemu-kvm 通過 ioctl 調(diào)用 /dev/kvm 這個(gè)接口與 KVM 交互,這樣 KVM 在內(nèi)核空間模擬虛擬機(jī) CPU,qemu-kvm 負(fù)責(zé)模擬虛擬機(jī) I/O 設(shè)備.在 QEMU 1.3 以后的版本中,qemu-kvm 分支代碼已經(jīng)合并到 QEMU 的 master 分支中.在編譯 QEMU 時(shí)開啟 –enable-kvm 選項(xiàng),就能夠使 QEMU 支持 KVM.

libvirt

libvirt 簡(jiǎn)介

通過 QEMU 命令來管理虛擬機(jī)非常麻煩,RedHat 發(fā)布了一個(gè)開源項(xiàng)目 libvirt,它是為了更加便利的管理各種虛擬化引擎而設(shè)計(jì)的.libvirt 作為中間適配層,讓底層虛擬化引擎對(duì)上層用戶空間的管理工具做到完全透明,因?yàn)?libvirt 屏蔽了底層各種虛擬化的細(xì)節(jié),為上層管理工具提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口.

libvirt 支持多種虛擬化引擎,即支持包含 KVM、QEMU、Xen、VMware、VirtualBox 等在內(nèi)的平臺(tái)虛擬化方案,又支持 OpenVZ、LXC 等 Linux 容器虛擬化系統(tǒng),還支持用戶態(tài) Linxu(UML)的虛擬化.

libvirt 是目前使用最廣泛的對(duì) KVM 虛擬機(jī)進(jìn)行管理的工具和應(yīng)用程序接口,并且一些常用的虛擬機(jī)管理工具和云計(jì)算框架平臺(tái)(如 OpenStack、CloudStack 等)都在底層使用了 libvirt 的應(yīng)用程序接口.

libvirt 通過相同的方式管理分歧的虛擬化引擎,支持虛擬機(jī)的創(chuàng)建、啟動(dòng)、關(guān)閉、暫停、睡眠、遷移、刪除,以及對(duì)虛擬機(jī) CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)卡等多種設(shè)備的熱添加.libvirt 還支持通過遠(yuǎn)程連接的方式管理虛擬機(jī).

更多詳情見請(qǐng)繼續(xù)閱讀下一頁的出色內(nèi)容：

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KVM 虛擬化環(huán)境必要安裝 QEMU 和 libvirt,可以通過 APT 源或源碼編譯的方式安裝,通過 APT 源方式安裝簡(jiǎn)單,如果想使用更高版本的軟件則必要通過源碼編譯安裝.

kvm 已集成到 Linux 內(nèi)核,無需安裝.

Linux 系統(tǒng)情況

虛擬機(jī)：VMware 12.1.0
系統(tǒng)版本：Ubuntu 16.04 64 位

APT 源安裝

1.BIOS 必要開啟虛擬化支持,VMWare 必要在虛擬機(jī) CPU 配置頁面開啟虛擬化支持.

2.查看 cpu 是否支持安裝,輸出 vmx 表現(xiàn)支持.

egrep "(svm|vmx)" /proc/cpuinfo

3.安裝 QMEU 和 libvirt.

sudo apt-get install -y qemu libvirt-bin bridge-utils virt-manager

bridge-utils 是網(wǎng)橋管理工具.
virt-manager 是一個(gè)通用的桌面管理工具.它即可以本地拜訪 Hypervisors ,也可以遠(yuǎn)程拜訪.針對(duì)家庭和小型辦公室用來管理10-20臺(tái)主機(jī)和虛擬機(jī).

4.配置平安策略關(guān)閉 apparmor(可不關(guān)閉).

sudo /etc/init.d/apparmor teardown
sudo update-rc.d -f apparmor remove

5.重啟 libvirtd.

sudo systemctl restart libvirt-bin

6.查看 kvm qemu virt-managers 是否安裝勝利.

sudo virt-manager

打開 virt-manager 并創(chuàng)立一個(gè)虛擬機(jī).

源碼編譯安裝

轉(zhuǎn)： 以下內(nèi)容均來自 YY 游戲云平臺(tái)組.

1.下載 QEMU 源碼.

cd /tmp
wget http://download.qemu-project.org/qemu-2.9.0.tar.xz
tar xvJf qemu-2.9.0.tar.xz
cd qemu-2.9.0

2.安裝 QEMU 相關(guān)依附.

sudo apt-get install -y build-essential pkg-config zliblg-dev
sudo apt-get install -y libglib2.0-dev libaio-dev librdb-dev
sudo apt-get install -y autoconf automake libtool

3.設(shè)置裝備擺設(shè)和編譯安裝 QEMU.

# 編譯參數(shù)詳情參考 ./configure --help
sudo ./configure --prefix=/usr/local/qemu2.9--target-list=x86_64-softmmu--enable-kvm --disable-docs--enable-linux-aio--disable-guest-agent--enable-vnc--enable-vhost-net--disable-xen--enable-rdb
sudo make && sudo make install
sudo ln -s /usr/local/qemu2.9/bin/* /usr/local/bin/

4.下載 libvirt 源碼.

cd /tmp
wget http://libvirt.org/sources/libvirt-2.0.0.tar.xz
tar -xvf libvirt-2.0.0.tar.xz
cd libvirt-2.0.0.tar.xz

5.安裝 libvirt 相關(guān)依附.

sudo apt-get install -y libyajl-dev libxml2-dev
sudo apt-get install -y libdevmapper1.02.1 libdevmapper-dev
sudo apt-get install -y libnl-3-dev libnl-route-3-dev

6.設(shè)置裝備擺設(shè)和編譯安裝 libvirt.

sudo ./configure --prefix=/usr/local/libvirt2.0.0
sudo make && sudo make install
LIBVIRT_HOME=/usr/local/libvirt2.0.0
sudo ln -s $LIBVIRT_HOME/bin/* /usr/bin/
sudo ln -s $LIBVIRT_HOME/etc/libvirt /etc/libvirt/
sudo ln -s $LIBVIRT_HOME/lib/systemd/system/* /lib/systemd/system/
sudo systemctl enable libvirtd
sudo ln -s /lib/systemd/system/libvirtd.service /lib/systemd/system/libvirt-bin.service

附錄

Window7 QEMU 安裝：64 位傳送門,32 位傳送門
Window7 libvirt 安裝：傳送門.

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libvirt 為很多操作系統(tǒng)(如 QEMU,KVM,Xen,LXC 等)提供一套輕便、高效、歷久穩(wěn)定的 API ,libvirt API 最初是用 C 語言實(shí)現(xiàn)的,在原生 C API 的基礎(chǔ)上提供了 Python,Perl,Java,Ruby,PHP,C# 等眾多語言的 API.本系列文章先介紹 C API,然后主要講解 Java API.官方 Python API 的文檔最全,本文的 Java API(2017-06-24 13:00 瀏覽 libvirt 官網(wǎng)找到 java API 文檔) 講解主要參考自 python API.

libvirt 術(shù)語

在介紹 API 之前,先了解一下 libvirt 中幾個(gè)緊張的術(shù)語,如表所示.

名詞	解釋
Hypervisor	一個(gè)虛擬機(jī)的軟件層,也稱為虛擬機(jī)監(jiān)視器(VMM)
Domain	域,在 Hypervisor 上運(yùn)行的一臺(tái)客戶機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)例.客戶機(jī)操作系統(tǒng)(Guest OS)和虛擬機(jī)(Virtual Machine)同義
Node	節(jié)點(diǎn),一臺(tái)物理機(jī),也就是宿主機(jī),上面運(yùn)行著多臺(tái)虛擬機(jī).Hypervisor 和 Domain 都運(yùn)行在 Node 之上
Storage pool	存儲(chǔ)池,好比物理硬盤.存儲(chǔ)池可被劃分為小的容器,稱作存儲(chǔ)卷.通常是宿主機(jī)(物理機(jī))的硬盤,默認(rèn)名稱為 default
Storage Volume	存儲(chǔ)卷,從存儲(chǔ)池分配的存儲(chǔ)空間.一個(gè)存儲(chǔ)卷被分配給一個(gè)域,通常被作為域的虛擬硬盤,實(shí)際使用中主要是 qcow2 鏡像文件

Node、Hypervisor、Domain、Storage Pool 和 Storage Volume 之間的關(guān)系如圖所示.

libvirt C API

libvirt C API 可分為如下幾類.

• 連接 Hypervisor 的 API,以 virtConnect 開頭的一系列函數(shù)；
• Domain(客戶機(jī))管理 API,以 virtDomain 開頭的一系列函數(shù)；
• Node(宿主機(jī))管理 API,以 virtNode 開頭的一系列函數(shù)；
• 網(wǎng)絡(luò)管理 API,以 virtNetwork 和 virtInterface 開頭的一系列函數(shù)；
• 存儲(chǔ)卷管理 API,以 virtStorageVol 開頭的一系列函數(shù)；
• 存儲(chǔ)池管理 API,以 virtStorage Pool 開頭的一系列函數(shù)；
• 事件管理 API,以 virtEvent 開頭的一系列函數(shù).

libvirt Java API

Java 本身不能與用 C 開發(fā)的函數(shù)庫直接交互,但我們?nèi)匀灰褂?libvirt C 庫.這時(shí),JNI(Java Native Interface,Java 當(dāng)?shù)亟涌?就派上用場(chǎng)了,它可以與使用 C、C++ 開發(fā)的函數(shù)庫進(jìn)行交互.然而 JNI 很麻煩,可移植性糟糕.于是出現(xiàn)了 JNA(Java Native Access),它本質(zhì)上是 JNI 的一個(gè)抽象層,JNA 在功能上和 JNI 相差無幾.相比于 JNI,它開發(fā)簡(jiǎn)便,不需要編寫額外的當(dāng)?shù)卮a,直接在接口中調(diào)用 C 的函數(shù).這樣 libvirt Java API 調(diào)用 libvirt C API 的過程就變成了：Java 微服務(wù)=>libvirt Java API=>JNA=>JNI=>libvirt C API.

libvirt Java API 可分為如下幾類.

• 連接 Hypervisor 的 API,與 Connect 對(duì)象相關(guān)的屬性與辦法.
• Domain(客戶機(jī))管理 API,與 Domain,DomainInfo 等 Domain 開頭的對(duì)象相關(guān)的屬性與辦法.
• Node(宿主機(jī))管理 API,與 Connect,NodeInfo 對(duì)象相關(guān)的屬性與辦法.
• 網(wǎng)絡(luò)管理 API,與 Network,Interface 開頭的對(duì)象相關(guān)的屬性與辦法.
• 存儲(chǔ)卷管理 API,與 StorageVol,StorageVolInfo 對(duì)象相關(guān)的屬性與辦法.
• 存儲(chǔ)池管理 API,與 StoragePool,StoragePoolInfo 對(duì)象相關(guān)的屬性與辦法.
• 事件管理 API,暫未發(fā)現(xiàn)有 Java API 事件管理相關(guān) API.

libvirt 動(dòng)態(tài)鏈接庫安裝

針對(duì) java 微服務(wù)程序所在的服務(wù)器或容器未安裝 libvirt-bin 的情況,若已安裝 libvirt-bin 可忽略本節(jié).

使用 libvirt Java API 管理虛擬機(jī),Java 微服務(wù)程序所在的服務(wù)器或容器必要安裝 libvirt 的動(dòng)態(tài)鏈接庫,在 Ubuntu 16.04 下使用 APT 源和 Docker 容器的方式安裝 libvirt-dev 包.

Linux 系統(tǒng)情況

虛擬機(jī)：VMware 12.1.0
系統(tǒng)版本：Ubuntu 16.04 64 位

APT 源安裝

sudo apt-get install -y libvirt-dev

安裝完成后,在 usr/lib 或 /usr/lib/x86_64-Linux-gnu 中可以看到以 libvirt 開首的相關(guān)鏈接庫文件.如圖所示.

docker 容器安裝(如不使用 docker 容器可忽略)

提供一種基于 Java 基鏡像制作 libvirt-dev 基鏡像的辦法.

制作 libvirt-dev 鏡像的 Dockerfile 文件內(nèi)容如下.

FROM java
MAINTAINER kyyee "kyyeeyoung@163.com"
RUN apt-get update -y
RUN apt-get upgrade -y
# Installing the Dynamic Link Library: libvirt-dev
RUN apt-get install -y libvirt-dev
# clean the backup
RUN apt-get clean

在安裝 libvirt-dev 進(jìn)程中有一個(gè) Error,但這個(gè)基鏡像仍然可以正常使用,暫不知道會(huì)有什么其他影響.

后續(xù)的微服務(wù)法式可基于此基鏡像打包.

項(xiàng)目參加 jar 包依賴

maven

引入 JNA 和 libvirt Java SDK 庫.

在 mvnrepository 搜刮 libvirt,選擇最新版本 0.5.1,網(wǎng)頁下面可以看到 JNA 依賴,JNA 的依賴版本為 3.5.0,也可引入 JNA 最新版 4.4.0.

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.libvirt/libvirt -->
<dependency>
    <groupId>org.libvirt</groupId>
    <artifactId>libvirt</artifactId>
    <version>0.5.1</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.java.dev.jna/jna -->
<dependency>
    <groupId>net.java.dev.jna</groupId>
    <artifactId>jna</artifactId>
    <version>3.5.0</version>
</dependency>

gradle

和 maven 相似,不在過多介紹.

// https://mvnrepository.com/artifact/org.libvirt/libvirt
compile group: 'org.libvirt', name: 'libvirt', version: '0.5.1'
// https://mvnrepository.com/artifact/net.java.dev.jna/jna
compile group: 'net.java.dev.jna', name: 'jna', version: '3.5.0'

jar 直接導(dǎo)入

jar 下載傳送門：JNA,libvirt Java SDK,下載后復(fù)制到 libs 然后加入到 classpath 即可使用.依然保舉使用 maven 或 gradle 的方式管理項(xiàng)目依賴,關(guān)于 gradle 的使用可參考：傳送門.

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要想通過 libvirt 創(chuàng)建虛擬機(jī),首先要和 Hypervisor 建立連接.libvirt Java API提供了 Connect 對(duì)象來建立連接.連接勝利后,所有操作都是在該連接上實(shí)現(xiàn),如 libvirt java API 提供了 NodeInfo 對(duì)象來管理宿主機(jī)(節(jié)點(diǎn)),提供了 Domain、DomainInfo、MemoryStatistic(用于客戶機(jī)內(nèi)存監(jiān)控) 對(duì)象來管理客戶機(jī)(虛擬機(jī))；提供了 StoragePool、StoragePoolInfo 對(duì)象來管理宿主機(jī)(節(jié)點(diǎn))硬盤,提供了 StorageVolume、StorageVolumeInfo 對(duì)象來管理客戶機(jī)(虛擬機(jī))硬盤；提供了 Interface、Network 對(duì)象來管理網(wǎng)絡(luò).

Linux 系統(tǒng)情況

虛擬機(jī)：VMware 12.1.0
系統(tǒng)版本：Ubuntu 16.04 64 位

Connect 建立連接

Connect 對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)有 3 個(gè)重載辦法.

• Connect(String uri)
  此方法建立的連接支持讀寫.
• Connect(String uri, boolean readOnly)
  此方法建立的連接可設(shè)置是否只讀.
• Connect(String uri, ConnectAuth auth, int flags)
  此方法建立的連接可傳入一個(gè)平安驗(yàn)證對(duì)象.

構(gòu)造函數(shù)中的 uri 參數(shù)可以是本地 URI,也可以是遠(yuǎn)程 URI.遠(yuǎn)程 URI 可以建立到遠(yuǎn)程宿主機(jī)(節(jié)點(diǎn))的連接.

當(dāng)?shù)?URI

URI 的格式如下：

driver:///path

• driver 表現(xiàn)虛擬化引擎如 qemu、xen、test 等.
• path 表現(xiàn)資源范圍,有兩個(gè)值：system 和 session,其中 system 表現(xiàn)所有虛擬化資源,session 表現(xiàn)當(dāng)前用戶的虛擬化資源,通常使用 system.

示例代碼：

    private void localConnect() throws LibvirtException {
        logger.info("local connect execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu:///system", true);
        logger.info("連接到的宿主機(jī)的主機(jī)名：{}", connect.getHostName());
        logger.info("JNI連接的libvirt庫版本號(hào)：{}", connect.getLibVirVersion());
        logger.info("連接的URI：{}", connect.getURI());
    }

當(dāng)?shù)卣{(diào)用可用于熟悉 libvirt Java API,遠(yuǎn)程調(diào)用才是本系列文章的重點(diǎn).

長(zhǎng)途 URI

URI 的格式如下：

driver[+transport]://[username@][hostname][:port]/[path][?extraparameters]

• driver 表示虛擬化引擎如 qemu、xen、test 等.
• transport 表示傳輸協(xié)議如 tcp 等.
• username 表示要連接的遠(yuǎn)程宿主機(jī)的用戶名,示例代碼為：kyyee.(可不填)
• hostname 表示要連接的遠(yuǎn)程宿主機(jī)的 IP 地址,示例代碼為：192.168.10.105.
• port 表示要連接的遠(yuǎn)程宿主機(jī)的端口.(如果傳輸協(xié)議必要的話)
• path 表示資源范圍,有兩個(gè)值：system 和 session,其中 system 表示所有虛擬化資源,session 表示當(dāng)前用戶的虛擬化資源,通常使用 system.
• extraparameters 表示使用特定傳輸協(xié)議的額外參數(shù).

transport 除支持 tcp 外還支持的傳輸協(xié)議有：tls,unix,ssh,ext,libssh2,libssh,如果沒有特別說明,默認(rèn)的傳輸協(xié)議是tls.有關(guān)這些協(xié)議的更多說明可參考官網(wǎng),傳送門.
extraparameters 的更多用法可參考官網(wǎng),傳送門.

下文所有的示例代碼均使用 tcp 的方式連接宿主機(jī).
tcp 是一種未加密的 TCP/IP socket,不保舉在生產(chǎn)環(huán)境使用,本系列文章使用 tcp 只是為了方便測(cè)試.

libvirt 默認(rèn)配置沒有開啟 tcp 傳輸協(xié)議支持.依照如下方式可以開啟 TCP 連接.

改動(dòng) /etc/libvirt/libvirtd.conf

sudo gedit /etc/libvirt/libvirtd.conf

# 禁用 tls 傳輸協(xié)議
listen_tls = 0
# 啟用 tcp 傳輸協(xié)議
listen_tcp = 1
# tcp 端口 16509
tcp_port = "16509"
listen_addr = "0.0.0.0"
# 封閉 tcp 認(rèn)證
auth_tcp = "none"

修改/etc/default/libvirt-bin

sudo gedit /etc/default/libvirt-bin

start_libvirtd="yes"
libvirtd_opts="-d -l"

libvirtd.conf 的更多設(shè)置裝備擺設(shè)方式可參考官網(wǎng),傳送門

重啟 libvirtd

sudo /etc/init.d/libvirt-bin restart

重啟成功后就可以使用 tcp 傳輸協(xié)議連接到 libvirtd 了,但像上面這樣設(shè)置后連接是無平安認(rèn)證的,不推薦在生產(chǎn)環(huán)境使用.

認(rèn)證授權(quán)的更多用法可參考官網(wǎng),傳送門.

示例代碼長(zhǎng)途連接 libvirtd 的 uri 為：qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system

銜接示例代碼：

    private void remoteConnectByTcp() throws LibvirtException {
        logger.info("remote connect execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system", true);
        logger.info("連接到的宿主機(jī)的主機(jī)名：{}", connect.getHostName());
        logger.info("JNI連接的libvirt庫版本號(hào)：{}", connect.getLibVirVersion());
        logger.info("連接的URI：{}", connect.getURI());
        logger.info("連接到的宿主機(jī)的剩余內(nèi)存：{}", connect.getFreeMemory());
        logger.info("連接到的宿主機(jī)的最大Cpu輸了：{}", connect.getMaxVcpus(null));
        logger.info("hypervisor的名稱：{}", connect.getType());
        logger.info("hypervisor的容量(返回的是一個(gè)xml字符串,用處不大)：\n{}", connect.getCapabilities());
    }

Connect 對(duì)象的 getMaxVcpus(String type) 的辦法,這個(gè)地方傳入的參數(shù)可以是 null,也可以是虛擬機(jī)對(duì)應(yīng) xml 文件中元素的 type 屬性,也就是說 qemu 是 kvm ,xen 是 xen,推薦直接填 null.

Capabilities 描寫 xml 的更多信息可參考官網(wǎng)：傳送門

創(chuàng)立和克隆鏡像

QEMU 自帶一個(gè)虛擬機(jī)磁盤管理工具 qemu-img,它可以用來創(chuàng)立或克隆虛擬機(jī),KVM 虛擬機(jī)常用的鏡像格式有 raw 和 qcow2,raw 是簡(jiǎn)單的二進(jìn)制鏡像文件格式,qcow2 是主流的一種虛擬化鏡像文件格式.qcow2 比 raw 的優(yōu)勢(shì)在于：更小的磁盤空間占用,支持寫時(shí)復(fù)制,支持快照,支持壓縮和加密.

使用 qemu-img 創(chuàng)立或克隆鏡像不是本系列文章的重點(diǎn),下面將用示例代碼的方式演示如何調(diào)用 libvirt Java API 創(chuàng)立和克隆鏡像.

創(chuàng)建鏡像是在宿主機(jī)上,準(zhǔn)確的說是在宿主機(jī)的物理硬盤上創(chuàng)建鏡像,而 libvirt 提供的 StoragePool 便是專門用來管理宿主機(jī)物理硬盤的.

治理宿主機(jī)物理硬盤

libvirt 為我們提供了一個(gè)默認(rèn)的 StoragePool,名稱叫 default,對(duì)應(yīng)宿主機(jī)的 /var/lib/libvirt/images/ 物理空間.

libvirt 提供了一個(gè)接口可以遍歷宿主機(jī)的 StoragePool.

遍歷示例代碼：

    private void listStoragePool() throws LibvirtException {
        logger.info("list storage pool execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system", true);
        String[] pools = connect.listStoragePools();
        logger.info("存儲(chǔ)池個(gè)數(shù)：{}", pools.length);
        for (String pool : pools) {
            logger.info("存儲(chǔ)池名稱：{}", pool);
        }
    }

這段代碼也證實(shí)了 libvirt 提供的默認(rèn) StoragePool 的名稱為：default.

Connect 對(duì)象提供了 4 種方式獲得 StoragePool 對(duì)象,除去一種已過時(shí)的辦法,還有：

• StoragePool storagePoolLookupByName(String name)
  經(jīng)由過程唯一的名字獲取 storage pool.
• StoragePool storagePoolLookupByUUID(UUID uuid)
  經(jīng)由過程全局唯一的 id 獲取 storage pool.
• StoragePool storagePoolLookupByUUIDString(String UUID)
  經(jīng)由過程全局唯一的 id 獲取 storage pool.

經(jīng)由過程唯一的名字獲取 storage pool 的示例代碼：

    private void getStoragePoolbyName(@RequestParam String name) throws LibvirtException {
        logger.info("get storage pool by name execute succeeded");
        logger.info("request parameter:{}",name);
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system", true);
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolLookupByName("default");
        StoragePoolInfo storagePoolInfo = storagePool.getInfo();
        logger.info("存儲(chǔ)池的狀態(tài)：{}", storagePoolInfo.state);
        logger.info("存儲(chǔ)池的容量：{}GB", storagePoolInfo.capacity / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)池的可用容量：{}GB", storagePoolInfo.available / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)池的已用容量：{}GB", storagePoolInfo.allocation / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)池的描述xml：\n {}", storagePool.getXMLDesc(0));
    }

備注：這幾個(gè)屬性取得的容量值的單元都是bytes.

從圖中可以看出,獲取到的磁盤容量有部門損失,作為監(jiān)控宿主機(jī)和分配資源使用還是可行的.

StoragePool 對(duì)象的方法 String getXMLDesc(int flags) 可以取得 StoragePool 配置描述 xml,可按照這個(gè)描述自定義 StoragePool 配置描述 xml.

示例 StoragePool 配置描寫 xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<pool type="dir">
    <name>virtimages</name> // 名稱必需唯一
    <source>
    </source>
    <capacity unit='GiB'>40</capacity> // StoragePool 的容量
    <allocation>0</allocation> // StoragePool 的已用容量
    <target>
        <path>/home/kyyee/images</path> // StoragePool 在宿主機(jī)的路徑
        <permissions> // 權(quán)限
            <mode>0711</mode>
            <owner>0</owner>
            <group>0</group>
        </permissions>
    </target>
</pool>

StoragePool 配置描述 xml 的更多用法可參考官網(wǎng)：傳送門

有了 StoragePool 配置描述 xml,就可以很輕松的創(chuàng)立 StoragePool 了.

創(chuàng)立 storage pool 的示例代碼(此代碼未驗(yàn)證)：

    private void createStoragePool() throws LibvirtException, DocumentException {
        logger.info("create storage pool execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system");
        // xml 文件 => Dom4j 文檔 => String
        SAXReader reader = new SAXReader();
        Document document = reader.read(new File("xml/kvmdemo-storage-pool.xml"));
        String xmlDesc = document.asXML();
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolCreateXML(xmlDesc, 0);
        StoragePoolInfo storagePoolInfo = storagePool.getInfo();
        logger.info("存儲(chǔ)池的狀態(tài)：{}", storagePoolInfo.state);
        logger.info("存儲(chǔ)池的容量：{}GB", storagePoolInfo.capacity / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)池的可用容量：{}GB", storagePoolInfo.available / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)池的已用容量：{}GB", storagePoolInfo.allocation / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)池的描述xml：\n {}", storagePool.getXMLDesc(0));
    }

創(chuàng)建 storage pool 除了可調(diào)用 StoragePool storagePoolCreateXML(String xmlDesc, int flags) 辦法外,還可調(diào)用 StoragePool storagePoolDefineXML(String xml, int flags) .
具體的,storagePoolCreateXML 創(chuàng)建的是一個(gè)非持久化的 pool ,刪除它只需調(diào)用 destroy(),或者重啟宿主機(jī),就會(huì)消失,而 storagePoolDefineXML 定義的是一個(gè)持久化的 pool,除非明確調(diào)用 undefine(),否則它一直存在.

管理客戶機(jī)(虛擬機(jī))鏡像

前面講了這么多,都是為了給創(chuàng)建虛擬機(jī)鏡像做鋪墊.libvirt 提供的 StorageVolume 便是專門用來管理客戶機(jī)物理硬盤的,由于 StorageVolume 與 StoragePool 關(guān)系密切,前面的內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建虛擬機(jī)鏡像的基礎(chǔ).

下面將根據(jù)講解 StoragePool 的層次布局來講解 StorageVolume.

libvirt 提供了一個(gè)接口可以遍歷 StoragePool 下的所有的 StorageVolume.

遍歷示例代碼：

    private void listStorageVolume() throws LibvirtException {
        logger.info("list storage volume execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system", true);
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolLookupByName("default");
        String[] volumes = storagePool.listVolumes();
        logger.info("存儲(chǔ)卷個(gè)數(shù)：{}", volumes.length);
        for (String volume : volumes) {
            if (volume.contains("iso")) continue; // 過濾失落 iso 文件
            logger.info("存儲(chǔ)卷名稱：{}", volume);
        }
    }

這里有一個(gè)文件是 iso 文件,被過濾了,沒有顯示.

StoragePool 對(duì)象提供了 1 種方式得到 StorageVol 對(duì)象：

• StorageVol storageVolLookupByName(String name)
  經(jīng)由過程唯一的名字獲取 storage volume.

經(jīng)由過程唯一的名字獲取 storage volume 的示例代碼：

    private void getStorageVolumebyName(@RequestParam String name) throws LibvirtException {
        logger.info("get storage volume by name execute succeeded");
        logger.info("request parameter:{}", name);
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system", true);
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolLookupByName("default");
        String[] volumes = storagePool.listVolumes();
        for (String volume : volumes) {
            if (volume.contains("iso")) continue; // 過濾掉 iso 文件
            StorageVol storageVol = storagePool.storageVolLookupByName(volume);
            StorageVolInfo storageVolInfo = storageVol.getInfo();
            logger.info("存儲(chǔ)卷的類型：{}", storageVolInfo.type);
            logger.info("存儲(chǔ)卷的容量：{} GB", storageVolInfo.capacity / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
            logger.info("存儲(chǔ)卷的可用容量：{} GB", (storageVolInfo.capacity - storageVolInfo.allocation) / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
            logger.info("存儲(chǔ)卷的已用容量：{} GB", storageVolInfo.allocation / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
            logger.info("存儲(chǔ)卷的描述xml：\n {}", storageVol.getXMLDesc(0));
        }
    }

備注：這幾個(gè)屬性取得的容量值的單元都是bytes.

獲取客戶機(jī)(虛擬機(jī))磁盤容量非常準(zhǔn)確,我給客戶機(jī)分配的磁盤空間便是 15 GB,將這個(gè) api 作為監(jiān)控客戶機(jī)(虛擬機(jī))使用完全沒有問題.

StorageVol 對(duì)象的方法 String getXMLDesc(int flags) 可以取得 StorageVol 配置描述 xml,可按照這個(gè)描述自定義 StorageVol 配置描述 xml.

示例 StorageVol 配置描寫 xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<volume type='file'>
    <name>kvmdemo.qcow2</name> // 名稱必需唯一
    <source>
    </source>
    <capacity unit='GiB'>10</capacity> // StorageVol 的容量
    <allocation>0</allocation> // StorageVol 的已用容量
    <target>
        <path>/var/lib/libvirt/images/kvmdemo.qcow2</path> // StorageVol 在宿主機(jī)的路徑
        <format type='qcow2'/> // 文件類型,通常都是 qcow2,也可以是 raw
        <permissions> // 權(quán)限
            <mode>0600</mode>
            <owner>0</owner>
            <group>0</group>
        </permissions>
    </target>
</volume>

StorageVol 配置描述 xml 的更多用法可參考官網(wǎng)：傳送門

有了 StorageVol 配置描述 xml,就可以很輕松的創(chuàng)立或克隆 StorageVol 了.

創(chuàng)立 storage volume 的示例代碼：

    private void createStorageVolume() throws LibvirtException, DocumentException {
        logger.info("create storage volume execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system");
        // xml 文件 => Dom4j 文檔 => String
        SAXReader reader = new SAXReader();
        Document document = reader.read(new File("xml/kvmdemo-storage-vol.xml"));
        String xmlDesc = document.asXML();
        logger.info("createStorageVolume description:\n{}", xmlDesc);
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolLookupByName("default");
        logger.info("This could take some times at least 3min...");
        StorageVol storageVol = storagePool.storageVolCreateXML(xmlDesc, 0);
        logger.info("create success");
        logger.info("createStorageVolume name:{}", storageVol.getName());
        logger.info("createStorageVolume path:{}", storageVol.getPath());
        StorageVolInfo storageVolInfo = storageVol.getInfo();
        logger.info("存儲(chǔ)卷的類型：{}", storageVolInfo.type);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的容量：{} GB", storageVolInfo.capacity / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的可用容量：{} GB", (storageVolInfo.capacity - storageVolInfo.allocation) / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的已用容量：{} GB", storageVolInfo.allocation / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的描述xml：\n {}", storageVol.getXMLDesc(0));
    }

這里必要一個(gè) xml 工具包來操作 xml 文件,示例代碼使用的是 dom4j

創(chuàng)建 storage volume 除了可調(diào)用 StorageVol storageVolCreateXML(String xmlDesc, int flags) 辦法外,還可調(diào)用 StorageVol storageVolCreateXMLFrom(String xmlDesc, StorageVol cloneVolume, int flags) .
具體的,storageVolCreateXML 創(chuàng)建的一個(gè)全新的鏡像,如果虛擬機(jī)基于這個(gè)鏡像文件創(chuàng)建,那么還需要掛載光盤驅(qū)動(dòng)器安裝操作系統(tǒng)才能使用虛擬機(jī),而 storageVolCreateXMLFrom 基于傳入的 cloneVolume 派生(克隆)一個(gè)鏡像,但是要保證派生(克隆)的鏡像的名稱和路徑唯一,否則派生(克隆)不成功.

克隆 storage volume 的示例代碼：

    private void cloneStorageVolume() throws LibvirtException, DocumentException {
        logger.info("clone storage volume execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system");
        // xml 文件 => Dom4j 文檔 => String
        SAXReader reader = new SAXReader();
        Document document = reader.read(new File("xml/kvmdemo-storage-vol.xml"));
        String xmlDesc = document.asXML();
        logger.info("createStorageVolume description:\n{}", xmlDesc);
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolLookupByName("default");
        // 克隆的基鏡像,這個(gè)鏡像需要本身制作,可使用 virt-manager 制作基鏡像,本示例代碼采用的基鏡像是 Ubuntu 16.04 64位
        StorageVol genericVol = storagePool.storageVolLookupByName("generic.qcow2");
        logger.info("This could take some times at least 3min...");
        StorageVol storageVol = storagePool.storageVolCreateXMLFrom(xmlDesc, genericVol, 0);
        logger.info("clone success");
        logger.info("createStorageVolume name:{}", storageVol.getName());
        logger.info("createStorageVolume path:{}", storageVol.getPath());
        StorageVolInfo storageVolInfo = storageVol.getInfo();
        logger.info("存儲(chǔ)卷的類型：{}", storageVolInfo.type);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的容量：{} GB", storageVolInfo.capacity / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的可用容量：{} GB", (storageVolInfo.capacity - storageVolInfo.allocation) / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的已用容量：{} GB", storageVolInfo.allocation / 1024.00 / 1024.00 / 1024.00);
        logger.info("存儲(chǔ)卷的描述xml：\n {}", storageVol.getXMLDesc(0));
    }

克隆鏡像的基鏡像需要本身制作,可使用 virt-manager 制作基鏡像,本示例代碼使用 virt-manager 制作的 Ubuntu 16.04 64 位基鏡像.

刪除 storage volume 示例代碼：

    private void deleteStorageVolume() throws LibvirtException, DocumentException {
        logger.info("delete storage volume execute succeeded");
        Connect connect = new Connect("qemu+tcp://192.168.10.105:16509/system");
        StoragePool storagePool = connect.storagePoolLookupByName("default");
        StorageVol storageVol = storagePool.storageVolLookupByName("kvmdemo.qcow2");
        logger.info("存儲(chǔ)卷名稱：{}", storageVol.getName());
        storageVol.free();
        storageVol.wipe();
        storageVol.delete(0);
    }

未完待續(xù),后續(xù)將繼續(xù)發(fā)布客戶機(jī)創(chuàng)立、啟動(dòng)、關(guān)機(jī)、強(qiáng)制關(guān)機(jī)、重啟、強(qiáng)制重啟；宿主機(jī)監(jiān)控,客戶機(jī)監(jiān)控等.

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為什么會(huì)出現(xiàn) Unable to load library ‘virt’

很多人在使用 libvirt Java API 時(shí)可能都會(huì)遇到這個(gè)錯(cuò)誤,直觀來說便是：無法加載‘virt’庫.

Java 虛擬機(jī)會(huì)拋出一個(gè) UnsatisfiedLinkError 差錯(cuò).

java.lang.UnsatisfiedLinkError: Unable to load library 'virt': libvirt.so: cannot open shared object file: No such file or directory
    at com.sun.jna.NativeLibrary.loadLibrary(NativeLibrary.java:194) ~[jna-3.5.0.jar!/:3.5.0 (b0)]
    at com.sun.jna.NativeLibrary.getInstance(NativeLibrary.java:283) ~[jna-3.5.0.jar!/:3.5.0 (b0)]
    at com.sun.jna.Library$Handler.<init>(Library.java:142) ~[jna-3.5.0.jar!/:3.5.0 (b0)]
    at com.sun.jna.Native.loadLibrary(Native.java:368) ~[jna-3.5.0.jar!/:3.5.0 (b0)]
    at com.sun.jna.Native.loadLibrary(Native.java:353) ~[jna-3.5.0.jar!/:3.5.0 (b0)]
    at org.libvirt.jna.Libvirt.<clinit>(Unknown Source) ~[libvirt-0.5.1.jar!/:na]
    at org.libvirt.Library.<clinit>(Unknown Source) ~[libvirt-0.5.1.jar!/:na]
    at org.libvirt.Connect.<init>(Unknown Source) ~[libvirt-0.5.1.jar!/:na]
    at com.jm.controller.LibvirtCtrl.test(LibvirtCtrl.java:42) ~[classes!/:na]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_131]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62) ~[na:1.8.0_131]
    ......

在 Ubuntu 16.04 下的差錯(cuò)內(nèi)容如圖所示.

之所以出現(xiàn)這個(gè)差錯(cuò)是由于你的程序所在的服務(wù)器沒有安裝 libvirt 動(dòng)態(tài)鏈接庫所致.

辦理 Unable to load library ‘virt’

在 Java 微服務(wù)程序所在的服務(wù)器安裝 libvirt 的動(dòng)態(tài)鏈接庫,如在 Ubuntu 16.04 下使用 APT 源安裝 libvirt-dev 包的命令如下所示.

sudo apt-get install -y libvirt-dev

或者使用如下敕令安裝 libvirt-bin.

sudo apt-get install -y libvirt-bin

libvirt-dev 和 libvirt-bin 的區(qū)別在于 libvirt-dev 是libvirt-bin 的簡(jiǎn)化版,功能少,體積小,便利移植到 Docker 容器.

更多內(nèi)容請(qǐng)查看 libvirt 四部曲系列文章.

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