KVM QEMU 虚拟化 面试

虚拟化/KVM面经

虚拟化KVM面经

Posted by 敬方 on April 1, 2023

参考链接

1. kvm 常用操作

1.1 如何修改虚拟机密码

用户密码重设通常使用libguestfs-tools 工具集内的virt-customize命令重设

#0. 安装libguestfs-tools
yum -y install libguestfs-tools
#1. 确认实例已关机
virsh  list --all | grep ${instance_name}

#2.  修改其系统盘密码
virt-customize -a /opt/${instance_name}.img --root-password password:test-123456

#3. 重启登录
virsh start ${instance_name}
virsh console ${instance_name}
# ctrl+']' 退出登录

1.2 如何制作镜像

使用官网标准镜像创建虚拟机，并进行安装。以rock-linux为例

  1. 创建数据盘 
    # 拉取最新的 Rocky 镜像
wget -c https://download.rockylinux.org/pub/rocky/9/isos/x86_64/Rocky-9.3-x86_64-minimal.iso /tmp/
# 创建系统盘
qemu-img create -f qcow2  /tmp/rocky-test-disk1.qcow2 50G
  2. 创建虚拟机
#!/bin/bash
virt-install \
    --name rocky-test \ # 设置名称
    --graphics vnc,listen='0.0.0.0',port=5920 \ # 设置vnc
    --memory=8192,maxmemory=16384 \  # 设置内存8~16GB
    --vcpus=2,maxvcpus=4 \ # 设置cpu
    --cdrom=/tmp/Rocky-9.3-x86_64-minimal.iso \  # 设置启动镜像
    --disk /tmp/rocky-test-disk1.qcow2,size=50,format=qcow2 \ # 添加数据磁盘
    --network bridge=bridge0,model=virtio \ # 设置网络为bridge0 模式
    --hvm \
    --virt-type kvm \ #设置虚拟化方式
    --autostart \
    --os-type=linux \
    --os-variant=rocky9.3 // 这行如果报错的话可以去掉
  1. vnc 登录安装 前往vnc官网，下载VNC-viewer。并使用${宿主机地址}:5920 进行VNC登录。成功后进行如下设置
    • 设置Time & Date (一般都是Shanghai)
    • 设置ROOT 登录密码(RootPassword)
    • 选择软件最小安装（Software Selection）
    • 设置网络和主机名
    • 设置设置安装位置并对系统盘进行分区
    • 安装完后重启
  2. 关闭防火墙和selinux
# 关闭防火墙
systemctl disable firewalld.service --now
# 关闭selinux
vim  /etc/selinux/config
# 设置SELINUX=disabled
# 设置强制
setenforce 0
# 查询信息
getenforce
  1. 清除个性化设置并压缩镜像
# 清除主机个性化设置
virt-sysprep -d rocky-test
# 压缩镜像
virt-sparsify --compress rocky-test.qcow2 rocky-test-02.qcow2

1.3 virsh 常用命令

  1. virsh：直接进交互模式
  2. virsh nodeinfo：查看KVM节点（服务器）信息
  3. virsh list：列出正在运行的虚拟机
  4. virsh list --all：列出所有虚拟机（包括未启动的）
  5. virsh dominfo 虚拟机名称：查看指定虚拟机的信息
  6. virsh start 虚拟机名称：将指定的虚拟机开机
  7. virsh reboot 虚拟机名称：将指定的虚拟机重启
  8. virsh shutdown 虚拟机名称：将指定的虚拟机正常关机
  9. virsh destroy 虚拟机名称：将指定的虚拟机强制关机（相当于拔电源）
  10. virsh autostart 虚拟机名称：将指定的虚拟机设置随KVM自动开机
  11. virsh autostart --disable 虚拟机名称：禁止自动开机
  12. virsh dumpxml centos7-2 > /tmp/vm.xml: 导出虚拟机配置
  13. virsh console ins-xx:进入虚拟机控制台
  14. virt-clone -o 【原虚拟机】 -n 【新虚拟机】 -f 【新虚拟机镜像名（含路径）】: 复制虚拟机
  15. qemu-img info vm.img: 查看虚拟机镜像
  16. virsh snapshot-create vm: 创建快照(快照包含内存信息)
  17. virsh snapshot-list vm: 查询虚拟机快照
  18. virsh snapshot-create-as 【虚拟机名】 【快照名】: 根据快照创建虚拟机
  19. virsh snapshot-current vm: 查询虚拟机当前快照
  20. virsh snapshot-revert 【虚拟机名】 【快照名】: 将虚拟机恢复至快照状态
  21. virsh snapshot-delet vm snapshot-vm: 删除快照
  22. virsh pool-define-as vmdisk --type dir --target /data/vmfs: 定义存储池与目录
  23. virsh pool-build vmdisk: 创建已定义的存储池(kvm存储池和存储卷,KVM存储池,kvm-存储池基础介绍、创建)
  24. virsh pool-start vmdisk: 激活已经定义的存储池
  25. virsh pool-autostart vmdisk: 启动已定义存储池
  26. virsh pool-list --all: 查询所有存储池
  27. virsh vol-create-as vmdisk test.qcow2 3G --format qcow2: 在存储池中创建虚拟机存储卷

1.4 实例创建和恢复快照

# 1. 创建快照
virsh snapshot-create-as linux_mini new-snapshot
# 2. 查询快照
virsh snapshot-list linux_mini
# 3. 使用快照恢复虚拟机
 virsh snapshot-revert   linux_mini new-snapshot
# 4. 查询虚拟机当前快照
virsh snapshot-current linux_mini
# 5. 删除快照--存在未删除快照，无法undefine实例
virsh snapshot-delete linux_mini linux_min-snap

注意：存在hostdev 设备的不支持闪照

error: Operation not supported: cannot migrate a domain with <hostdev mode='subsystem' type='pci'

针对这种情况需要弃盘迁移。不能支持快照和冷迁移。腾讯云也是这么玩的

1.5 实例热迁移

# 迁移到目标地址
virsh migrate <虚拟机名称> qemu+ssh://<目标主机IP地址>/system
# 迁移并指定参数
virsh migrate --live <虚拟机名称> qemu+ssh://<目标主机IP地址>/system
# 查询迁移进度
virsh domjobinfo <虚拟机名称>
# 取消迁移
virsh migrate-cancel <虚拟机名称>

1.6 实例重装镜像

# 0. 关闭对应实例
virsh shutdown ins-xxx
# 1. 删除实例原有系统盘镜像
mv /data/instance/ins-xxx/ldisk-xxx.qcow2 /data/instance/ins-xxx/ldisk-xxx-bak.qcow2 
# 2. 创建新的实例系统盘
wget -c xxxx.qcow2 /data/instance/ins-xxx/ldisk-xxx.qcow2
# 3. 设置网卡基本信息
sed -i '/^IPADDR=/c'IPADDR=$instanceIP ifcfg-eth0
sed -i '/^GATEWAY=/c'GATEWAY=$gateway ifcfg-eth0
sed -i '/^NETMASK=/c'NETMASK=$netmask ifcfg-eth0
# 4. 将网卡配置文件拷贝到目标镜像中
## linux
virt-copy-in -a /data/instance/ins-xxx/ldisk-xxx.qcow2 ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scripts/
## windows
yum install libguestfs-winsupport.x86_64 dos2unix -y
unix2dos ifcfg-eth0
virt-copy-in -a "$imgPath/$diskID".qcow2 ifcfg-eth0 /"Windows"/

# 5. 重新拉起实例 
virsh define

注意：虚拟机vnc登录，使用端口号加:的形式进行登录 使用如下命令查询，实例对应的vnc端口

virsh vncdisplay ins-xxxx
# :0 表示5900
# :1 表示5901

1.6 加载usb设备 

# 1. 查询主机对应usb
sudo yum -y install usbutils pciutils
lsusb 
# Bus 001 Device 004: ID 287f:00f8
# 2. 生成usb.xml
sudo yum install -y virt-install
virt-xml --build-xml --hostdev 287f:00f8,type=usb   > add-usb.xml
#<hostdev mode="subsystem" type="usb" managed="yes">
#  <source>
#    <vendor id="0x287f"/>
#    <product id="0x00f8"/>
#  </source>
# </hostdev>


# 3. 进行挂载
virsh attach-device amzn2 add-usb.xml --live
#OPTIONS
#    [--domain] <string>  domain name, id or uuid
#    [--file] <string>  XML file
#    --persistent     make live change persistent
#    --config         affect next boot
#    --live           affect running domain
#    --current        affect current domain

# 4. 进行移除
virsh detach-device amzn2 add-usb.xml

# 快速步骤
# 添加
virt-xml amzn2 --update --add-device  --hostdev 21c4:0cd1,type=usb
# 删除
virt-xml amzn2 --update --remove-device --hostdev 21c4:0cd1,type=usb

2. 腾讯云csig虚拟化部门一面面经

2.1 启动一个vm的流程，libvirt,qemu,kvm分别都做了哪些工作

在启动一个虚拟机的过程中，libvirt会通过调用QEMU和KVM的API来创建并启动虚拟机。具体的流程包括以下步骤：

  1. libvirt加载虚拟机的定义和配置信息。
  2. libvirt调用QEMU创建虚拟机的运行环境，并加载虚拟机的镜像文件。
  3. QEMU启动虚拟机，并模拟虚拟机的硬件设备。
  4. KVM管理虚拟机的内存和CPU资源，并将虚拟机的指令转换为物理主机的指令。

2.2 虚拟内存槽memslot

虚拟内存槽主要是指 kvm_memslot 是虚拟机用来组织物理内存结构的关键数据结构。 维护了GPA到HVA的映射关系

也是虚拟机内存管理的核心关键。其主要操作流程如下所示：

memslot

2.3 热迁移了解多少，迁移流程

2.4 脏页迭代流程，脏页位图，脏环，pml

2.5 gva到hpa转换过程

2.6 ebpf简要介绍一下，介绍ebpf项目中的vm exit ，mmu page fault，halt polling

2.7 使用ebpf技术对kvm进行观测，会对虚拟机产生性能影响吗

2.8 KVM内存虚拟化是怎么是怎么实现的？

追问：EPT页表如何实现 追问：Guest通过EPT页表访问要经过多少次访存 追问：SPT和EPT的优缺点，什么场合适合使用SPT或者EPT

2.9 KVM中CPU虚拟化是如何实现的

2.10 问了一下KVM和OpenStack/XEN的区别

2.11 Docker的命名空间有哪些

2.12 Docker的四种网络类型

2.13 IOMMU 介绍一下

IOMMU 是一种硬件功能，于将输入/输出设备的内存访问隔离，以防止设备对系统内存的非法访问。这对于虚拟化环境特别有用，因为它允许虚拟机对硬件设备进行独占访问，并且不会影响到其他虚拟机。

如果您正在使用虚拟化软件，并且需要为虚拟机提供独占访问硬件设备，那么您应该开启 IOMMU 功能。但是，如果您不使用虚拟化软件，或者不需要独占访问硬件设备，那么您可以不开启 IOMMU 功能。

3. 字节二面面经

3.1 qemu-kvm的虚拟化过程讲一讲？

3.2 虚拟机上硬件设备如何模拟的？

3.3 vruntime和进程的优先级有什么关系？(查阅之后：虚拟运行时间 vruntime += 实际运行时间 delta_exec * NICE_0_LOAD/ 权重)

3.4 virtio中的VM Exit状态了解吗？什么时候会出现这个状态？

3.5 调度系统中的sched_entity知道吗？

3.6 操作系统中的虚拟地址转换物理地址的全过程？

3.7 了解内存虚拟化的影子页表，EPT技术吗？

4. 百度一面

1 Linux kvm，GPU 直通，SRIOV

2. CPU架构，NUAM，SMP

3. Guest OS发个网络请求，到Host OS，再到硬件的过程

4. CPU ***结构，是否共享

5. 腾讯os内核虚拟化面经

6. KVM 常见面试题

1. 简单介绍一下KVM

KVM是Kernel-based Virtual Machine的简称，一个开源的系统虚拟化模块，使用Linux自身的调度器进行管理，KVM的虚拟化需要硬件支持（如Intel VT技术或者AMD V技术)。是基于硬件的完全虚拟化。

2. KVM的三个组件及作用

  1. KVM：内核虚拟化模块，负责CPU虚拟化与内存虚拟化
  2. qemu: 负责设备虚拟化，包含IO设备、usb设备，串口设备等
  3. libvirt: 虚拟化综合管理工具，封装kvm/qemu接口，用于快速操作虚拟机

3. 磁盘镜像格式raw和qcow2的区别

虚拟机常见的磁盘格式有如下几种:

  • qcow2(cow/qcow/qcow3): qemu 主要镜像格式。支持写复制、动态扩容、压缩、AES加密，但是读写性能相对raw较差。
  • raw: 原始数据格式，可以直接由dd命令生成。较为原始。创建时占用全部容量，不支持动态扩容，不支持快照，性能好
  • vmdk: VMware的格式，使用较少
  • 格式转换：可以使用如下命令进行格式转换
# qcow2 -> raw
qemu-img convert -f qcow2 -O raw /var/lib/libvirt/images/centos7.0.qcow2 /var/lib/libvirt/images/centos7.0.raw

# 使用StarWind V2V Image Converter 工具进行镜像格式转换

4. 虚拟机文件中配置文件和硬盘文件分别在哪些路径下

  • 虚拟机配置文件，XML文件，位置 ：/etc/libvirt/qemu/
  • 虚拟机硬盘文件，位置：/var/lib/libvirt/images

5. kvm虚拟机的网络配置有哪两种模式？默认使用哪一种？

  • NAT模式：也是用户模式，数据包由NAT方式通过主机的接口进行传送，可以访问公网，但是无法从外部访问虚拟机网络，kvm默认用的这种网络。
  • Bridge：也就是桥接模式，这种模式允许虚拟机像一个独立的主机一样拥有网络，外部的机器可以直接访问到虚拟机内部，但需要网卡支持，一般有线网卡都支持。

6. KVM三种工作模式

  1. 客户模式：执行非I/O的客户代码，虚拟机运行在这个模式下
  2. 用户模式：用户执行I/O代码，QEMU运行在这个模式下
  3. 内核模式：CPU调度和内存管理相关，KVM内核模块运行在该模式下

7. 什么是虚拟化技术

虚拟化技术是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等），予以抽象、转换后呈现出来并可供分割、组合为一个或多个电脑配置环境。

8. kvm支持哪些虚拟磁盘格式?

kvm从qemu继承了丰富的磁盘格式, 包括裸映象(raw images), 原始qemu格式(qcow), VMware格式和更多

9. Libvirt 包含 哪3 个组件？

  • libvirtd: 宿主机daemon程序，用于接收和处理 API 请求；
  • virsh： 常用KVM命令管理工具
  • api库：常用的libvirt开发高级工具，如 virt-manager

10. 说一下KVM虚拟化架构

KVM 主要虚拟化架构如下：

kvm虚拟化架构

11. virsh shutdown与destory的区别

12. 添加USB设备

13. 腾讯云设备对比

2.5GHz Intel® Xeon® Cascade Lake 处理器，计算性能稳定。
搭配最新一代六通道 DDR4 内存。
最高可支持23Gbps内网带宽，满足极高的内网传输需求。
采用 NVMe SSD 的实例存储，提供低延迟、超高的 IOPS。
单盘随机读性能高达65万 IOPS（4KB块大小），顺序读吞吐能力高达2.8GB/s（128KB块大小）。
整机随机读性能高达205万 IOPS（4KB块大小），顺序读吞吐能力均高达11GB/s（128KB块大小）。
支持关闭或开启超线程配置。

内部高IO

一个机架4个机位100台

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