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文档服务器虚拟化与容器

虚拟化与容器

Ubuntu 26.04 提供完整的虚拟化和容器技术栈。本文介绍 KVM/QEMU 硬件虚拟化、libvirt 管理工具、LXD 系统容器和 MicroCloud 集群方案。

KVM / QEMU

KVM（Kernel-based Virtual Machine）是 Linux 内核内置的虚拟化模块，配合 QEMU 提供完整的硬件虚拟化能力。

检查硬件支持

# 检查 CPU 虚拟化支持
grep -Ec '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo
# 输出大于 0 表示支持
 
# 或使用 kvm-ok 工具
sudo apt install cpu-checker -y
kvm-ok

安装 KVM

sudo apt update
sudo apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virtinst virt-manager -y
 
# 将当前用户加入 libvirt 组
sudo usermod -aG libvirt $USER
sudo usermod -aG kvm $USER
newgrp libvirt
 
# 验证服务运行
sudo systemctl status libvirtd
 
# 验证安装
virsh list --all

使用 virt-install 创建虚拟机

# 下载 ISO
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-releases/26.04/ubuntu-26.04-live-server-amd64.iso -O /var/lib/libvirt/images/ubuntu-26.04.iso
 
# 创建虚拟机
# 注意：--os-variant 应与 ISO 一致；若本机 osinfo-db 尚未收录，
# 可用 osinfo-query os | grep ubuntu 确认。未收录时可临时回退到
# ubuntu24.04，或改用 --os-variant detect=on,name=ubuntu26.04
virt-install \
  --name ubuntu-vm \
  --ram 2048 \
  --vcpus 2 \
  --disk path=/var/lib/libvirt/images/ubuntu-vm.qcow2,size=20,format=qcow2 \
  --cdrom /var/lib/libvirt/images/ubuntu-26.04.iso \
  --os-variant ubuntu26.04 \
  --network bridge=virbr0 \
  --graphics vnc,listen=0.0.0.0,port=5901 \
  --console pty,target_type=serial \
  --noautoconsole
 
# 使用 cloud 镜像快速创建（无需安装过程）
wget https://cloud-images.ubuntu.com/releases/26.04/release/ubuntu-26.04-server-cloudimg-amd64.img
 
# 创建磁盘副本并调整大小
cp ubuntu-26.04-server-cloudimg-amd64.img /var/lib/libvirt/images/vm-disk.qcow2
qemu-img resize /var/lib/libvirt/images/vm-disk.qcow2 20G
 
# 配合 cloud-init 使用
# 若 osinfo-db 未收录 ubuntu26.04，可临时回退 ubuntu24.04
virt-install \
  --name cloud-vm \
  --ram 2048 \
  --vcpus 2 \
  --disk /var/lib/libvirt/images/vm-disk.qcow2 \
  --import \
  --os-variant ubuntu26.04 \
  --network bridge=virbr0 \
  --cloud-init user-data=cloud-config.yaml \
  --noautoconsole

virsh 常用命令

# 虚拟机管理
virsh list --all                # 列出所有虚拟机
virsh start ubuntu-vm           # 启动
virsh shutdown ubuntu-vm        # 正常关机
virsh destroy ubuntu-vm         # 强制关机
virsh reboot ubuntu-vm          # 重启
virsh suspend ubuntu-vm         # 暂停
virsh resume ubuntu-vm          # 恢复
virsh undefine ubuntu-vm --remove-all-storage  # 删除虚拟机及磁盘
virsh autostart ubuntu-vm       # 设置开机自启
 
# 资源调整
virsh setvcpus ubuntu-vm 4 --config   # 修改 CPU 数（需关机）
virsh setmaxmem ubuntu-vm 4G --config # 修改最大内存
virsh setmem ubuntu-vm 4G --config    # 修改当前内存
 
# 快照管理
virsh snapshot-create-as ubuntu-vm snap1 "安装后快照"
virsh snapshot-list ubuntu-vm
virsh snapshot-revert ubuntu-vm snap1
virsh snapshot-delete ubuntu-vm snap1
 
# 控制台连接
virsh console ubuntu-vm         # 串口控制台
virsh vncdisplay ubuntu-vm      # 查看 VNC 端口
 
# 磁盘管理
qemu-img info /var/lib/libvirt/images/ubuntu-vm.qcow2
qemu-img resize /var/lib/libvirt/images/ubuntu-vm.qcow2 +10G

网络桥接配置

# 创建网桥（Netplan 配置）
sudo tee /etc/netplan/01-bridge.yaml << 'EOF'
network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    ens33:
      dhcp4: false
  bridges:
    br0:
      interfaces:
        - ens33
      dhcp4: true
      parameters:
        stp: false
        forward-delay: 0
EOF
 
sudo netplan apply
 
# 在 libvirt 中使用桥接网络
virsh net-define bridge-net.xml
virsh net-start bridge-net
virsh net-autostart bridge-net

libvirt 管理

XML 定义虚拟机

<!-- /etc/libvirt/qemu/example-vm.xml -->
<domain type='kvm'>
  <name>example-vm</name>
  <memory unit='GiB'>4</memory>
  <vcpu placement='static'>2</vcpu>
  <os>
    <type arch='x86_64' machine='q35'>hvm</type>
    <boot dev='hd'/>
  </os>
  <features>
    <acpi/>
    <apic/>
  </features>
  <cpu mode='host-passthrough'/>
  <devices>
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2'/>
      <source file='/var/lib/libvirt/images/example-vm.qcow2'/>
      <target dev='vda' bus='virtio'/>
    </disk>
    <interface type='bridge'>
      <source bridge='br0'/>
      <model type='virtio'/>
    </interface>
    <console type='pty'>
      <target type='serial' port='0'/>
    </console>
    <graphics type='vnc' port='-1' autoport='yes'/>
  </devices>
</domain>
# 从 XML 创建虚拟机
virsh define example-vm.xml
virsh start example-vm

存储池管理

# 查看存储池
virsh pool-list --all
 
# 创建目录存储池
virsh pool-define-as mypool dir --target /data/libvirt/images
virsh pool-build mypool
virsh pool-start mypool
virsh pool-autostart mypool
 
# 创建卷
virsh vol-create-as mypool vm-disk.qcow2 20G --format qcow2
 
# 列出卷
virsh vol-list mypool

LXD 系统容器

LXD 提供轻量级系统容器，拥有完整的 Linux 系统环境，启动速度快，资源开销小。

安装 LXD

# 通过 Snap 安装
sudo snap install lxd
 
# 初始化 LXD
sudo lxd init
# 交互式配置：
# - 集群：no（单机）
# - 存储池：dir 或 zfs
# - 网络：创建新的桥接网络
# - 自动更新镜像：yes
 
# 最小化初始化
sudo lxd init --minimal
 
# 将用户加入 lxd 组
sudo usermod -aG lxd $USER
newgrp lxd

LXD 容器管理

# 查看可用镜像
lxc image list ubuntu:          # Ubuntu 官方镜像
lxc image list images:          # 社区镜像
 
# 启动容器
lxc launch ubuntu:26.04 my-container
lxc launch ubuntu:26.04 web-server
 
# 启动虚拟机（LXD 也支持 VM）
lxc launch ubuntu:26.04 my-vm --vm
 
# 容器操作
lxc list                        # 列出所有
lxc start my-container          # 启动
lxc stop my-container           # 停止
lxc restart my-container        # 重启
lxc delete my-container --force # 删除
lxc info my-container           # 详细信息
 
# 进入容器
lxc exec my-container -- bash
lxc exec my-container -- cat /etc/os-release
 
# 文件传输
lxc file push local-file.txt my-container/root/
lxc file pull my-container/etc/hostname .
 
# 快照
lxc snapshot my-container snap0
lxc restore my-container snap0
lxc info my-container           # 查看快照列表

LXD 资源限制

# CPU 限制
lxc config set my-container limits.cpu 2
 
# 内存限制
lxc config set my-container limits.memory 1GB
 
# 磁盘限制
lxc config device set my-container root size=10GB
 
# 网络带宽限制
lxc config device set my-container eth0 limits.ingress=100Mbit
lxc config device set my-container eth0 limits.egress=100Mbit

LXD Profile

# 创建自定义 profile
lxc profile create web-server
 
lxc profile set web-server limits.cpu 2
lxc profile set web-server limits.memory 2GB
 
# 使用 profile 启动容器
lxc launch ubuntu:26.04 web1 --profile default --profile web-server
 
# 查看 profile
lxc profile show web-server
 
# cloud-init 集成
lxc profile set web-server user.user-data - << 'EOF'
#cloud-config
packages:
  - nginx
runcmd:
  - systemctl enable --now nginx
EOF

MicroCloud

MicroCloud 是 Canonical 推出的轻量级集群方案，整合了 LXD、MicroCeph（分布式存储）和 MicroOVN（SDN 网络）。

安装 MicroCloud

# 在所有节点上安装
sudo snap install lxd
sudo snap install microceph
sudo snap install microovn
sudo snap install microcloud
 
# 在第一个节点上初始化集群
sudo microcloud init

初始化集群

# microcloud init 将引导你完成：
# 1. 发现局域网中的其他节点
# 2. 选择要加入集群的节点
# 3. 配置 MicroCeph 分布式存储
# 4. 配置 MicroOVN 网络
# 5. 配置 LXD 集群
 
# 初始化完成后验证
lxc cluster list
sudo microceph status
sudo microovn status

使用 MicroCloud 集群

# 启动容器（自动分配到集群节点）
lxc launch ubuntu:26.04 app1
lxc launch ubuntu:26.04 app2
lxc launch ubuntu:26.04 app3
 
# 指定节点启动
lxc launch ubuntu:26.04 db1 --target node2
 
# 查看容器分布
lxc list -c nNtSl
 
# 实时迁移容器
lxc move app1 --target node3

技术选型对比

特性KVM/QEMULXD 容器Docker
虚拟化类型硬件虚拟化系统容器应用容器
隔离级别完全隔离内核共享内核共享
启动时间数十秒1-2 秒亚秒级
资源开销较大小极小
运行内核独立内核共享宿主内核共享宿主内核
适用场景异构 OS完整 Linux 环境微服务
密度低高极高
实时迁移支持支持需要编排工具

选择建议

  • KVM/QEMU：需要运行不同操作系统、需要最强隔离、传统虚拟化场景
  • LXD：需要完整的 Linux 系统环境、开发测试、轻量级服务隔离
  • Docker：微服务部署、CI/CD、应用打包分发
  • MicroCloud：小型集群、边缘计算、需要简单的分布式方案

管理工具

Cockpit Web 控制台

# 安装 Cockpit
sudo apt install cockpit cockpit-machines -y
 
# 启动服务
sudo systemctl enable --now cockpit.socket
 
# 访问 https://server-ip:9090
# 可以通过 Web 界面管理虚拟机
 
# 防火墙
sudo ufw allow 9090/tcp

virt-manager（图形化管理）

# 安装（需要桌面环境或 X11 转发）
sudo apt install virt-manager -y
 
# 远程连接（通过 SSH X11 转发）
ssh -X user@server virt-manager
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