Virtualização com KVM no Debian Jessie

Introdução: sai Xen, entra KVM

Por muito tempo eu usei Xen. Hoje, só aconselho KVM + LibVirt. Os motivos são os seguintes:

• As máquinas evoluíram e, hoje em dia, possuem recursos de hardware para virtualização, acelerando processos.
• Xen é nativo no kernel mas é especialista em paravirtualização.
  • A paravirtualização era um importante recurso na década de 2000, pois exigia pouco hardware. Hoje o hardware é muito mais potente e entende bem virtualização completa.
  • Na para virtualização só é possível virtualizar o mesmo sistema do hospedeiro.
  • A atualização de SO na paravirtualização é extremamente complexa e, geralmente, exige a parada total do sistema.
  • O Xen demanda em mais de 500.000 linhas de código.
• KVM também é nativo do kernel e é especialista em virtualização completa.
  • A virtualização completa permite qualquer SO sobre qualquer SO.
  • Na virtualização completa as atualizações de software são fáceis e transparentes.
  • O KVM demanda em, apenas, um pouco mais de 10.000 linhas de código.
  • Mesmo realizando virtualização completa, o KVM demonstrou, em vários testes, ter performance superior ao Xen.
• A LibVirt é uma API específica para virtualização. Ela provê uma linguagem única para a gerência de vários virtualizadores, além de drivers específicos para a melhoria de performance.

Para dados mais consistentes e testes comparativos, leia os seguintes documentos:

• Common considerations when selecting your hypervisor, da Flexiant. É necessário se cadastrar para fazer o download. O artigo compara KVM, Xen, VMware e Hyper-V.
• Performance benchmarks: KVM vs. Xen, escrito por Major Hayden.
• Performance Comparison of KVM, VMware and XenServer using a Large Telecommunication Application

Para uma visão geral sobre a LibVirt, leia a página principal do projeto em http://libvirt.org.

Instalação inicial

Na máquina real (que será a hospedeira), instale os pacotes kvm, libvirt-bin, virtinst e virt-top.

# apt-get install kvm libvirt-bin virtinst virt-top

ATUALIZAÇÃO: no caso do Debian Stretch, utilize libvirt-daemon-system, em vez de libvirt-bin.

O próximo passo será prover uma interface de rede, como bridge, para que as máquinas virtuais possam utilizar. A máquina real também poderá usar essa mesma interface. Partindo desse princípio, vamos a duas possibilidades de configuração: com IP fixo e com DHCP.

Para a primeira possibilidade, edite o arquivo /etc/network/interfaces e deixe a configuração parecida com a mostrada a seguir, atentando para as partes em negrito:

auto br-kvm
iface br-kvm inet static
    address 192.168.10.10
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.10.1
    bridge_ports eth0

Note que a configuração original da placa de rede, antes da bridge, era a seguinte:

auto eth0
iface eth0 inet static
    address 192.168.10.10
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.10.1

Agora, a configuração referente à eth0 não deverá mais existir (exclua qualquer bloco de configuração referente à eth0).

Depois de realizar a configuração, execute os comandos:

# ifconfig eth0 0.0.0.0
# /etc/init.d/networking restart

O comando ifconfig deverá mostrar:

br-kvm    Link encap:Ethernet  Endereço de HW 00:e0:4c:50:44:58  
          inet end.: 192.168.10.10  Bcast:192.168.10.255  Masc:255.255.255.0
          UP BROADCASTMULTICAST  MTU:1500  Métrica:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          colisões:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

eth0      Link encap:Ethernet  Endereço de HW 00:e0:4c:50:44:58  
          UP BROADCASTMULTICAST  MTU:1500  Métrica:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          colisões:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

Note que a interface eth0 não possui endereço IP. A máquina real funcionará e poderá ser acessada normalmente pela interface br-kvm.

Caso a interface br-kvm não seja mostrada corretamente, tente resolver o problema com os comandos ifup e ifdown. Se você não tiver habilidade com esses comandos, reinicie a máquina e tudo deverá funcionar.

Para o caso de DHCP, a configuração ficará da seguinte forma:

auto br-kvm
iface br-kvm inet dhcp
    bridge_ports eth0

Caso você precise de várias interfaces para as máquinas virtuais, você poderá criar várias bridges, como br-kvm1, br-kvm2 etc., desde que haja interfaces reais, como eth1, eth2 etc.

Criação de uma máquina virtual Debian

As máquinas virtuais poderão ser criadas facilmente com o comando virt-install. Assim sendo, crie um script shell, denominado cria-vm.sh, com o seguinte conteúdo:

#!/bin/bash

# Alterar, de acordo com a máquina a ser criada

NOME=teste
VCPUS=2
RAM=4096
MAC=52:54:00:00:00:01

# Não alterar a partir daqui

virt-install -d \
--name=$NOME \
--vcpus=$VCPUS \
--ram $RAM \
--disk path=/vms/$NOME,bus=virtio,cache=none \
--network bridge=br-kvm,model=virtio,mac=$MAC \
--accelerate \
--graphics none \
--extra-args="console=ttyS0,115200" \
--location=http://ftp.debian.org/debian/dists/jessie/main/installer-amd64

No primeiro bloco, altere, de acordo com a necessidade, o nome da máquina (NOME), a quantidade de núcleos (VCPUS), a quantidade de memória RAM em gigabytes (RAM) e o endereço MAC a ser utilizado pela máquina (MAC). No caso do MAC, o range 52:54:00:xx:xx:xx é destinado à LibVirt. Assim, é interessante usar sempre esse range.

A seguir, crie um diretório /vms (poderá ser em outro local, diferente da raiz, se necessário).

# mkdir /vms

Dentro do /vms, crie um arquivo para receber a máquina virtual (sim, a máquina ficará dentro de um arquivo). Esse arquivo deverá ter o mesmo nome da máquina a ser criada. Para um teste rápido ou para um servidor pequeno, como um DNS ou DHCP, poderá ser utilizado um arquivo de 10 GB. Use o comando dd para criar o arquivo.

# dd if=/dev/zero of=/vms/teste bs=1G count=10

A linha --disk do script define que o arquivo será buscado em /vms.

Uma outra definição importante, provida pela linha --network, refere-se à placa de rede da máquina real (em modo bridge) que será utilizada para o tráfego.

Ao executar o script, a máquina será criada. Não esqueça de prover permissão de execução antes de rodar tal script:

# chmod 750 cria-vm.sh
# ./cria-vm.sh

Ao rodar o script, o mesmo baixará dois pequenos arquivos de instalação do Jessie amd64. Veja que isso é definido na linha --location do script e pode ser mudado.

Possíveis problemas na primeira execução do script

Alguns problemas poderão ocorrer durante a primeira execução do script cria-vm.sh. Veremos algumas possibilidades.

KVM kernel module: Permission denied

Ao executar o script cria-vm.sh pela primeira vez, poderá ocorrer a seguinte erro:

internal error: process exited while connecting to monitor: Could not access KVM kernel module: Permission denied

Isso ocorre porque o KVM gera um dispositivo em /dev (/dev/kvm) e carrega dois módulos de kernel (kvm e kvm_intel). O problema é que as permissões de acesso ao /dev/kvm são setadas, pela primeira e única vez, depois que os módulos são carregados. Assim sendo, há impacto na utilização do dispositivo. Há duas formas de resolver isso:

• A mais simples: reiniciando a máquina real.
• A mais técnica: recarregando os módulos.

Para a segunda solução, utilize os comandos:

# modprobe -r kvm_intel
# modprobe -r kvm
# modprobe kvm_intel

Cancelamento da instalação para o reinício da mesma

É possível que a instalação seja cancelada por dois motivos:

• Erro ao executar o script.
• Mediante um Ctrl-C por vontade do usuário.

Nesses dois casos, teremos uma instância da máquina rodando em background e a associação da mesma ao sistema. Com isso, a execução do script cria-vm.sh novamente irá gerar o seguinte erro:

Guest name 'teste' is already in use.

Para executar o script após um break, será necessário, antes de tudo, emitir os seguintes comandos:

# virsh destroy teste
# virsh undefine teste