KVM虚拟机

KVM的全称是Kernel-based Virtual Machine（基于内核的虚拟机），是一种内建于Linux中的开源虚拟化技术。Linux内核 2.6.20 及更新版包含 KVM。

简介

时间轴

• 2006年，Avi Kivity 在Qumranet初创公司开始了KVM的研发工作。
• 2006年10月19日，Avi Kivity 首次公布KVM。
• 2007年2月5日，KVM被包含到Linux 2.6.20核心中。
• 2008年，红帽公司（Red Hat）收购Qumranet公司。

了解更多 >> 维基百科：基于内核的虚拟机#历史 lwn.net：KVM 十周年

安装

以Ubuntu安装为例：

# 确保你的 CPU 支持虚拟化（Intel VT-x 或 AMD-V）
# 输出大于 0 表示支持。
# 确认 BIOS/UEFI 中已启用虚拟化（通常叫 Intel VT-x / AMD-V）。
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

# 安装需要的软件包
sudo apt update  # 更新软件源
sudo apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virt-manager virtinst

• qemu-kvm：提供 KVM 虚拟化后端
• libvirt-*：管理虚拟机的守护进程和工具
• virt-manager：图形化虚拟机管理器（可选但推荐）
• virtinst：命令行创建虚拟机工具（如 virt-install）

将当前用户加入相关组（避免每次用 sudo）：

sudo usermod -aG libvirt $USER
sudo usermod -aG kvm $USER

了解更多 >> Ubuntu 博客：Tytus Kurek - KVM 虚拟机管理程序：初学者指南 Ubuntu 服务器文档：虚拟化

安装系统

图形化界面

• 官网下载系统镜像，如Windows 11 ISO。
• 启动 Virtual Machine Manager
• 点击左上角 “新建虚拟机”（Create a new virtual machine）
• 选择 “本地安装介质（ISO）”，点击“前进”

虚拟化管理软件

为了方便管理操作，需要安装一个图形化虚拟化管理软件。

名称	描述	网站
virt-manager	virt-manager应用程序是一个桌面用户界面，用于通过 libvirt 管理虚拟机。不同系统安装命令： yum install virt-manager (Fedora) apt-get install virt-manager (Debian) emerge virt-manager (Gentoo) pkg_add virt-manager (OpenBSD)	https://virt-manager.org/
Multipass	Ubuntu 发行商 Canonical 推出的虚拟机管理工具。	https://multipass.run
OpenStack		https://ubuntu.com/openstack/what-is-openstack

快照

对比项	内部快照	外部快照
存储方式	存储在原始qcow2文件的内部结构体中	存储为独立的qcow2快照文件（通过backing chain关联）
磁盘格式要求	仅支持qcow2格式	任意QEMU支持的镜像格式（推荐qcow2）
创建方式	virsh snapshot-create-as （需指定--disk-only和内存状态参数）	virsh snapshot-create-as --disk-only --atomic
是否影响在线状态	影响（通常需要暂停或停机虚拟机）	不影响（在线创建<ref name="online">创建磁盘外部快照时虚拟机无需停机，但创建内存快照（--memspec）时建议暂停。</ref>）
内存状态保存	支持（保存CPU/内存/设备状态）	支持（需单独指定--memspec参数）
回滚能力	完整回滚（磁盘+内存状态一次性恢复）	仅支持磁盘回滚，内存状态需额外处理
删除操作	简单（virsh snapshot-delete） 无需额外操作	复杂，Blockcommit或blockpull合并链，然后手动删除文件
链式快照支持	不支持（libvirt禁止内部快照嵌套）	支持（可创建多级backing chain）
性能开销	创建快照时较高（需遍历磁盘结构）	创建时极低（仅创建COW文件）
磁盘空间释放	删除快照后自动释放	需手动执行blockcommit合并后才释放
官方推荐度	不推荐	推荐，企业环境标准快照方案
使用场景	单文件测试环境 快速开发调试	生产环境备份 虚拟机克隆 持续集成环境 ARM/UEFI虚拟机
支持的架构限制	所有架构（但UEFI启动不支持内存快照）	所有架构（ARM/aarch64环境唯一可用方案）
最大数量限制	无硬性限制（但嵌套快照会失败）	最多199个外部磁盘快照，实际限制取决于宿主机文件系统inode数量和qemu支持。

备份

复制备份

复制备份：

• 配置文件：/etc/libvirt/qemu/<虚拟机名>.xml
• VirtIO磁盘：/path/to/xx.qcow2
• 快照配置文件：/var/lib/libvirt/qemu/snapshot/<虚拟机名>/

恢复：

• 如果有配置文件，可以注册虚拟机： virsh define /path/to/你的虚拟机配置文件.xml ，修改磁盘映像qcow2位置。
• 没有配置文件，直接点击新建虚拟机，导入磁盘映像，修改一些其他配置。

配置桥接网路

KVM虚拟机的默认网络NAT，共享主机ip上网，对外部网络不可见。而网络桥接（bridge）可以让虚拟机（VM）像物理主机一样直接接入外部网络，从主机外访问虚拟机。 示例，主机Ubuntu创建网桥，配置虚拟机windows使用网桥：

• 主机创建网桥接口

Ubuntu24.04桌面版，使用NetworkManager管理网络，使用 NetworkManager 的命令行工具 nmcli 来直接创建和管理网桥，不用手动修改 Netplan 文件。

# 查看是否NetworkManager管理，物理网卡会显示connected。
nmcli device status
nmcli con show

# 创建网桥接口（br0）
sudo nmcli con add ifname br0 type bridge con-name br0

# 将物理接口（enp5s0）添加为网桥的从接口
sudo nmcli con add type bridge-slave ifname enp5s0 master br0

# 禁用 STP（生成树协议，以减少延迟；可选但推荐）
sudo nmcli con mod br0 bridge.stp no

# 配置网桥使用 DHCP
sudo nmcli con mod br0 ipv4.method auto ipv6.method ignore

# 关闭原物理连接（防止冲突）
sudo nmcli con down "netplan-enp5s0"

# 激活网桥
sudo nmcli con up br0

# 现在，运行 ip addr show 或 nmcli device show 检查：br0 应该有 IP 地址（从 DHCP 获取），enp5s0 应该显示为 br0 的从接口，无独立 IP。

方法2，修改netplan配置文件。

# 查看当前网络接口
# 假设你的主网卡是 enp3s0（有线）或 eth0
ip a 

# 编辑 Netplan 配置文件
# 通常位于 /etc/netplan/，如
# 可以先备份一个配置文件，便于恢复。
sudo cp /etc/netplan/01-netcfg.yaml /etc/netplan/01-netcfg.yaml.bak
sudo vim /etc/netplan/01-netcfg.yaml

# 配置文件添加或修改内容为：
# 注意缩进！YAML 对格式敏感。
network:
  version: 2
  renderer: networkd     # 或 NetworkManager，根据系统选择
  ethernets:
    enp0s3:  # 替换为您的物理接口
      dhcp4: no
  bridges:
    br0:
      interfaces: [enp0s3]  # 替换为您的物理接口
      dhcp4: yes  # 或手动配置：addresses: [192.168.1.100/24], gateway4: 192.168.1.1
      parameters:
        stp: false  # 可选，关闭生成树协议以减少延迟

# 应用配置
sudo netplan generate
sudo netplan apply

# 验证
ip a show br0

方法3，创建临时网桥，测试用，重启失效。

# 使用 ip 命令临时创建网桥（名为 br0）
sudo ip link add name br0 type bridge
sudo ip link set dev br0 up

# 将物理接口添加到网桥
sudo ip addr flush dev enp0s3  # 移除物理接口上的 IP 配置
sudo ip link set dev enp0s3 master br0
sudo ip link set dev enp0s3 up

# 将原物理接口的 IP 配置转移到 br0 上。例如，如果原 IP 是 192.168.1.100/24：
sudo ip addr add 192.168.1.100/24 dev br0
sudo ip route add default via 192.168.1.1 dev br0  # 替换为您的网关

# 方案2
sudo ip link add name br0 type bridge
sudo ip link set enp3s0 master br0
sudo dhclient br0
sudo ip link set br0 up

• 配置虚拟机，使用网桥

方法1，使用virt-manager界面配置。创建或编辑虚拟机，在网络设置中选择：Source mode选Bridge，Network source选一个，Device name填br0。

Windows VirtIO 驱动程序

安装windows虚拟机，使用有点卡，可以安装Windows VirtIO 驱动程序，类似VMware Tools，还支持拖拽传文件。绝大多数现代 Linux 发行版的“内核”已经自带了完整的 VirtIO 驱动，所以当你创建 Linux 虚拟机时，只要在配置时将磁盘和网卡的类型选择为 VirtIO，系统通常就能直接识别和使用它们。

在https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/archive-virtio/ 页面选择最新版本下载，选择一种即可：

• virtio-win.iso: 在宿主机上下载，挂载到虚拟机，再安装。
• virtio-win-gt-x64.msi：直接在虚拟机里面下载安装，仅包含核心驱动（如网卡、磁盘、内存 balloon 驱动等）
• virtio-win-guest-tools.exe：直接在虚拟机里面下载安装，包含核心驱动和EMU Guest Agent。

• https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/archive-virtio/
• https://pve.proxmox.com/wiki/Windows_VirtIO_Drivers

显卡直通

要实现KVM显卡直通，核心在于启用IOMMU、配置VFIO-PCI隔离显卡，并使用Libvirt绑定。。主要步骤包括：在GRUB中加入intel_iommu=on或amd_iommu=on，通过dracut或initramfs强制在启动初期加载VFIO驱动，将显卡的PCI ID绑定给vfio-pci，并在Virt-Manager中将显卡及音讯设备添加至虚拟机。

以Ubuntu 26.04的集显和独显主机为例，显示器接主板显示接口上。

• 启用 IOMMU

# 编辑 GRUB 配置
sudo nano /etc/default/grub

# 修改 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 行（Intel CPU 示例）：
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash intel_iommu=on iommu=pt"

# 更新 GRUB
sudo update-grub
sudo reboot

• 配置 VFIO 隔离显卡，在 Ubuntu 26.04 以后版本中，可能需要使用 dracut 而非旧的 initramfs-tools。

# 查找显卡硬件ID
lspci -nn | grep -i nvidia

# 创建 VFIO 配置文件
echo 'force_drivers+=" vfio_pci vfio vfio_iommu_type1 "' | sudo tee /etc/dracut.conf.d/10-vfio.conf
echo 'options vfio-pci ids=10de:2d04,10de:22eb' | sudo tee /etc/modprobe.d/vfio.conf

# 更新 initramfs
sudo update-initramfs -u -k all

• 检查是否绑定成功

重启动宿主机，执行 lspci -nnk | grep -A 3 "VGA"，确保显卡显示 Kernel driver in use: vfio-pci。

• 在Virt-Manager中添加

打开 Virt-Manager，新建虚拟机，概况中固件选UEFI（支持新的独立显卡），选择“添加硬件” -> “PCI 主机设备”。选择显卡的 VGA 设备和 Audio 设备，如PCI 0000:02:00.0和0000:02:00.1。安装ubuntu系统时，勾选安装显卡驱动，系统安装好后显卡驱动也安装好了，也可以安装系统后安装显卡驱动。

常见问题

权限问题

挂载某个分区，如/run/media/xxx 通常 是由 udisks 自动挂载的，默认 ACL 只允许 xxx 用户访问，可以修改权限，或挂载到其他地方。

# 查看分区信息，
sudo blkid | grep nvme1n1p4
lsblk -f /dev/nvme1n1p4

# 创建专用目录用于虚拟机存储
sudo mkdir -p /var/lib/libvirt/kvm-storage
# 卸载当前挂载
sudo umount /run/media/xxx/xxxx
# 重新挂载到新位置
sudo mount /dev/nvme1n1p4 /var/lib/libvirt/kvm-storage
# 设置正确的所有者和权限
sudo chown libvirt-qemu:kvm /var/lib/libvirt/kvm-storage
sudo chmod 755 /var/lib/libvirt/kvm-storage

#设置开机自动挂载（可选）
# 获取分区的 UUID
sudo blkid /dev/nvme1n1p4
# 编辑 fstab
sudo nano /etc/fstab
# fstab中添加类似这样的行（用实际的 UUID 替换）
/dev/disk/by-uuid/xxxx / ext4 defaults 0 0

资源

官网

• KVM官网：https://www.linux-kvm.org/

教程

• Ubuntu 服务器文档：虚拟化
• Red Hat 主题：虚拟化

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