自适应网站系统吗,php网站 mysql数据库配置文件,招标网官方网站,张掖做网站公司提示#xff1a;文章写完后#xff0c;目录可以自动生成#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言所遇问题问题 1#xff1a;Docker 容器启动的 Windows 实例调用了 KVM 驱动#xff0c;但为什么用 virsh list 命令查不到虚拟机#xff1f;这意味着它不是一… 提示文章写完后目录可以自动生成如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言所遇问题问题 1Docker 容器启动的 Windows 实例调用了 KVM 驱动但为什么用 virsh list 命令查不到虚拟机这意味着它不是一个完整的虚拟机吗问题 2为什么通过 docker stats 查看时显示的是容器占用内存而不是虚拟机的内存占用问题 3Linux 上使用 KVM 启动一个 Windows 虚拟机和通过容器启动一个虚拟机的区别调用 KVM 驱动问题 4为什么在Linux上通过容器启动WindowsKVM和Linux后容器内部的网络表现不同 未来方向探讨1. 简化虚拟化管理砍掉OpenStack和VMware2. Windows服务容器化部署3. Windows 容器结合 AD 实现私有云弹性使用4. 优化审计工具成本5. 网络管控统一化6. 简化高可用架构 总结 前言
在通过 Docker 启动 Windows 容器的过程中我对其调用 KVM 驱动的工作原理还不够了解。尤其是与传统虚拟化技术如 libvirt相比这种方法的特殊性让我产生了许多疑问。在查阅了大量资料后我整理出了一些问题及其解答希望能帮助对这个话题感兴趣的朋友更好地理解 Docker 容器与虚拟化技术结合的独特之处。
所遇问题
问题 1Docker 容器启动的 Windows 实例调用了 KVM 驱动但为什么用 virsh list 命令查不到虚拟机这意味着它不是一个完整的虚拟机吗
解答
为什么 virsh list 查不到虚拟机 virsh list 的工作机制 virsh list 是用来管理和查看由 libvirt 管理的虚拟机的工具。如果虚拟机不是通过 libvirt 创建和管理的virsh 是无法检测到它的。 - 在 Docker 容器中启动 Windows 实例时通过挂载 /dev/kvm 与宿主机的 KVM 模块直接交互。这个过程绕过了 libvirt而是可能通过 QEMU KVM 的方式直接实现硬件虚拟化支持。
因此virsh 无法列出这些由 Docker 启动的虚拟机实例因为它们并未被 libvirt 管理。
这是不是一个完整的虚拟机 从严格意义上来说它并不是传统的「完整虚拟机」而是介于虚拟机和容器之间的一种轻量化虚拟化实现。 容器化特性 使用 Docker 技术进行管理具备容器的轻量化特性。配置文件中使用了 Docker 的 ports、cap_add 等功能属于典型的容器管理方式。 虚拟化特性 通过 /dev/kvm 使用硬件虚拟化技术运行了一个独立的 Windows 操作系统实例。使用了 KVM 提供的虚拟化支持底层依赖 QEMU 等虚拟化工具。 综合判断 这类 Windows 容器可以视为一个「通过容器运行的轻量化虚拟机」但它并没有完整的虚拟机管理功能如快照、热迁移等。 这种实现的工作原理是什么 QEMU KVM 支持 容器内部可能使用了 QEMUKVM 提供了硬件虚拟化的加速支持。QEMU 作为用户态应用借助 /dev/kvm 完成高效的虚拟机运行。 Docker 容器管理 Docker 负责通过容器技术挂载宿主机的 /dev/kvm使容器能够访问硬件虚拟化能力。容器的网络、端口映射、设备挂载等由 Docker 提供支持。 这种方式的优缺点是什么 优点 部署简单 利用 Docker能够快速启动和管理虚拟化实例。轻量化 不需要额外安装 libvirt 或其他传统虚拟化管理工具。灵活性高 可以结合 Docker 的生态系统如镜像管理、自动化部署等功能。 缺点 管理不便 传统虚拟机管理工具如 virsh 或 vSphere无法直接管理这些实例。功能限制 无法支持复杂的虚拟化场景例如快照、热迁移等功能。性能可能受限 与直接使用 KVM 或 libvirt 的传统虚拟机相比可能会有一些性能开销。 Docker 容器中运行的 Windows 实例并非传统意义上的虚拟机而是通过容器技术实现的轻量化虚拟化。它通过 KVM 提供硬件支持同时利用 Docker 的容器生态完成管理和部署。 这种方式适用于轻量级需求例如快速启动虚拟化实例或实验环境。但如果需要更强大的功能如快照、热迁移或集中管理建议使用 libvirt、vSphere 或 OpenStack 等专业虚拟化平台。 对于开发者来说理解这种轻量化虚拟化技术的工作原理可以更好地权衡性能与功能需求在适合的场景中高效利用 Docker 与虚拟化技术结合的优势。 问题 2为什么通过 docker stats 查看时显示的是容器占用内存而不是虚拟机的内存占用
docker stats 报告的是容器的内存占用而非虚拟机通过 KVM 驱动运行的 Windows 系统的内存。这其中的关键就在于 Docker 的资源管理方式和虚拟化的底层原理。
为什么 docker stats 显示的是容器占用内存 Docker 通过 CGroup控制组 对容器的资源进行限制和统计管理。无论容器内部运行的是普通进程还是像虚拟机这样的特殊应用其资源消耗都会被归类到该容器中。更具体地说 容器中的 QEMU 进程 用于运行虚拟机的 QEMU 本质上是一个普通的用户态进程运行在 Docker 容器中。 容器进程封装性 Docker 容器将 QEMU 等进程打包运行而 docker stats 监控的正是这些容器中进程的资源消耗。 Docker 的监控逻辑 容器并不知道它运行的是虚拟机因此 docker stats 中显示的内存占用实际上是 QEMU 分配的内存 容器内其他进程占用的内存
为什么虚拟机的内存消耗归类到容器中 虚拟机的运行依赖于 QEMU KVM。其中 KVM 的角色 KVM 是一个 Linux 内核模块用于提供硬件虚拟化支持。它本身不会主动分配内存而是通过宿主机硬件支持 QEMU 来完成虚拟化任务。因此KVM 的工作更多是“桥梁”并不直接产生显性内存开销。 QEMU 的角色 QEMU 是虚拟机运行的核心进程负责实际分配内存和处理虚拟化指令。QEMU 的内存分配会被 CGroup 统计为容器资源开销的一部分所以我们在 docker stats 中看到的是容器的总内存占用。
内存占用的分配和流向
假设你为虚拟机分配了 2GB 内存并通过 Docker 启动 容器进程的内存分配 QEMU 进程分配了虚拟机的 2GB 内存其他容器中运行的进程如网络工具也会消耗部分内存。 docker stats 的内存显示 显示的是容器中所有进程的内存消耗总和包括 QEMU 和其他进程。
如何验证虚拟机的实际内存占用
如果你想具体查看虚拟机的内存使用情况可以尝试以下方法 方法 1宿主机查看容器内进程的内存
在宿主机上找到容器中的 QEMU 进程并检查其内存消耗
ps aux | grep qemu然后使用 top 或 htop 工具观察 QEMU 进程的实际内存占用。
方法 2容器内部查看 QEMU 的内存
进入容器内部使用类似 top 或 htop 的工具查看 QEMU 占用的内存
docker exec -it 容器ID bash
top方法 3虚拟机内部查看
登录虚拟机例如通过 RDP在虚拟机内查看内存使用情况
Windows 虚拟机 通过任务管理器查看分配的物理内存。Linux 虚拟机 使用 free -m 或 top 等工具查看内存分配。
优缺点分析
优点缺点部署简单通过 Docker 管理虚拟机快速启动和停止管理复杂虚拟机内存统计需要跨层查看资源整合使用 Docker 的 CGroup 统一统计资源难以实现传统虚拟机功能如快照、热迁移等部署简单通过 Docker 管理虚拟机快速启动和停止管理复杂虚拟机内存统计需要跨层查看 总的来说 docker stats 显示的内存占用是 容器内所有进程的总和包括 QEMU 等虚拟机相关进程的资源消耗。KVM 本身不会直接占用内存它只是虚拟机运行的硬件支持模块。如果需要精确统计虚拟机内存可以通过容器或虚拟机内的工具进行具体分析。 这种 Docker 和虚拟化结合的方式虽然不是传统意义上的完整虚拟机但它在轻量化部署和资源管理上提供了很高的灵活性非常适合场景化需求。 问题 3Linux 上使用 KVM 启动一个 Windows 虚拟机和通过容器启动一个虚拟机的区别调用 KVM 驱动
它涉及两种不同虚拟化方式的架构、功能、性能和使用场景上的区别。以下从多个角度对比两种方式直接使用 KVM 启动虚拟机 和 通过容器启动虚拟机。
架构区别 直接使用 KVM 启动虚拟机 架构 利用 Linux 内核中的 KVM 模块和用户态的 QEMU 模拟器在宿主机上直接运行虚拟机。KVM 提供硬件加速QEMU 负责虚拟机管理和硬件模拟。 管理工具 常用 virsh、virt-manager 等工具管理虚拟机依赖 libvirt 提供标准化 API支持快照、热迁移等高级功能。 资源隔离 资源由 KVM 和 QEMU 完全管理宿主机的 CGroup 通常不直接作用于虚拟机。
通过容器启动虚拟机 架构 使用 Docker 容器运行虚拟化环境容器内部运行 QEMU利用 KVM 驱动启动虚拟机。容器本身提供资源隔离和运行环境封装虚拟机运行在容器之内。 管理工具 使用 Docker 命令如 docker-compose 或 docker run管理虚拟机的生命周期轻量级且无需 libvirt。 资源隔离 容器利用 CGroup 实现资源限制如内存、CPU 等虚拟机的资源分配受到容器的约束。
功能和性能对比 功能对比
功能直接使用 KVM 启动虚拟机容器启动虚拟机管理方式通过 virsh 或 virt-manager 提供完整虚拟化功能如快照、热迁移等。使用 Docker 命令管理简单但功能有限。隔离性虚拟机拥有完整的硬件资源隔离隔离性强。容器和虚拟机共享部分资源隔离性稍弱。扩展性可扩展性强可与 OpenStack 等云平台集成。适合轻量级部署扩展性依赖 Docker。便捷性部署复杂需要配置 libvirt 和 KVM 依赖。部署简单快速与容器化应用整合。网络配置支持复杂的网络配置如多网卡、VLAN 隔离。受限于 Docker 网络模式网络功能稍弱。
性能对比
性能指标直接使用 KVM 启动虚拟机容器启动虚拟机CPU 性能依赖 KVM 和 QEMU性能接近裸机。性能相当容器增加的开销很小。内存管理内存直接由 KVM 和 QEMU 管理效率更高。内存由容器分配增加了一层抽象但影响微小。I/O 性能I/O 性能接近裸机硬件直通能力强。略有性能损耗受限于容器文件系统如 overlayfs。启动速度启动稍慢需要加载完整虚拟机环境。启动更快受益于 Docker 的轻量化特性。
使用场景对比 直接使用 KVM 启动虚拟机的适用场景
传统虚拟化需求 云平台如 OpenStack、生产环境中的高性能虚拟化部署。需要支持快照、热迁移、硬件直通等功能。 性能优先场景 I/O 密集型任务如数据库、大数据分析需要接近裸机性能。 复杂网络需求 支持自定义网络配置如多网卡、VLAN、桥接网络。
容器启动虚拟机的适用场景
轻量化需求 运行特定版本的 Windows 系统以完成简单测试任务。快速部署和销毁虚拟机实例。 容器化生态 集成到现有容器化应用中享受容器生态的便利性如镜像管理、快速部署。 开发与测试环境 通过 Docker Compose 等工具快速管理虚拟机的生命周期。
优缺点总结
优缺点直接使用 KVM 启动虚拟机容器启动虚拟机优点高性能功能全面支持复杂场景。部署轻量、管理简单符合容器生态。缺点部署复杂依赖更多工具如 libvirt。功能有限不适合复杂需求场景。 总的来说 直接使用 KVM 启动虚拟机 适合需要完整虚拟化功能、高性能和复杂场景的应用如企业级云平台部署、I/O 密集型任务和复杂网络配置。容器启动虚拟机 适合轻量化需求、快速部署和测试环境尤其是在容器生态中集成虚拟机的场景。 选择的关键在于场景需求。如果需要快速实验或轻量管理容器启动虚拟机更方便而对于复杂功能和高性能要求直接使用 KVM 是更优选择。 问题 4为什么在Linux上通过容器启动WindowsKVM和Linux后容器内部的网络表现不同 在容器中启动 Windows使用 docker inspect 命令显示 Windows 容器获取的 IP 地址是127.19.0.2Web 或 远程方式访问 Windows 容器显示 IP 地址却是 20.20.20.21网关是20.20.20.1 用同样的方式容器中启动 Linux使用 docker inspect 命令显示 IP 地址是127.19.0.3进入 Linux 容器显示的 IP 地址也是 127.19.0.3 两容器内部均能 ping 通宿主机 IP但是宿主机不能 ping 通 20.20.20.21 和 20.20.20.1 可以ping通 127.19.0.3Linux 和 127.19.0.2Windows 网络结构差异
Linux 容器 使用的是 Docker 的网络模式例如 bridge 模式容器的虚拟网络接口直接桥接到 Docker 的虚拟网桥docker0上默认情况下与宿主机连通。Windows 容器虚拟机 由 KVM 使用 QEMU 创建虚拟机虚拟机内部的网卡由 QEMU 模拟虚拟机网络默认是隔离的宿主机与虚拟机之间需要额外配置转发或桥接才能通信。
容器和宿主机的通信情况
行为Windows 容器Linux 容器宿主机能否 ping 通容器否需要手动配置桥接或 NAT是默认连通容器能否 ping 通宿主机是QEMU 提供 NAT 转发是默认连通 宿主机无法 ping 通虚拟机Windows 容器 原因在于虚拟机使用的是独立的虚拟网络QEMU 提供默认没有配置从宿主机到虚拟机的流量转发。而 Linux 容器的网络则直接使用 Docker 分配的网络因此宿主机可以直接与容器通信。 容器都能 ping 通宿主机 Windows 容器 通过 QEMU 的 NAT 转发机制将虚拟机内流量映射到宿主机网络上。Linux 容器 通过 Docker 网桥直接与宿主机网络相连因此可以通信。
为什么进入 Windows 容器看到的 IP 是不同的
Windows 容器虚拟机由 QEMU 创建的独立虚拟网络提供 IP 地址例如 20.20.20.21与 Docker 的网络配置无关。而 Linux 容器使用 Docker 管理网络因此看到的 IP 地址与 Docker 分配的地址一致。
让宿主机可以 ping 通 Windows 容器
以下是几种可行的调整方式 方案 1配置桥接模式
将虚拟机的网络直接桥接到宿主机的物理网卡使虚拟机与宿主机使用相同的物理网络。
示例命令调整为你的网络环境
qemu-system-x86_64 \-net nic \-net bridge,brbr0 \...注意需要确保宿主机上已创建桥接接口例如 br0并正确配置物理网卡桥接到该接口。 方案 2配置 NAT 转发规则
使用 iptables 将宿主机流量转发到虚拟机的 IP 地址
# 假设 tap 设备为 tap0虚拟机 IP 为 20.20.20.21
iptables -t nat -A PREROUTING -d 20.20.20.21 -j DNAT --to-destination tap0注意需要确认虚拟机的网络接口tap 设备名称。 方案 3使用 QEMU 用户网络
启用 QEMU 提供的 -net user 模式QEMU 会自动配置 NAT使宿主机可以访问虚拟机。 示例命令
qemu-system-x86_64 \-net nic \-net user,hostfwdtcp::2222-:22 \...解释hostfwdtcp::2222-:22 将宿主机 2222 端口的 SSH 流量转发到虚拟机的 22 端口。 补充说明 为什么设计成这样 虚拟机 的网络隔离性更强适合需要独立网络环境的场景例如模拟独立主机环境或隔离安全风险。容器 的网络更贴近宿主机便于轻量化通信和快速部署。 如何选择配置方案 如果需要让宿主机与虚拟机频繁通信推荐使用 桥接模式。如果仅需要简单访问可以使用 NAT 转发 或 用户网络模式。 性能与安全性权衡 桥接模式 性能较高但需要确保宿主机网络配置安全。NAT 模式 或 用户网络模式 更安全但可能会有一定的性能损耗。
未来方向探讨
1. 简化虚拟化管理砍掉OpenStack和VMware
除非有快照等特殊需求必须要使用到虚拟机否则可以直接采用 Ceph Kubernetes Windows容器 的组合方案。Windows容器中的数据可以通过持久化存储Ceph来管理减少对复杂虚拟化平台的依赖。
2. Windows服务容器化部署
对于必须部署在 Windows 上的服务如 SQL Server、IIS 等可以通过 Windows 容器进行部署。这样只需维护 Windows 容器的持久化数据即可服务可以实现一键式部署和启动降低运维复杂度。
3. Windows 容器结合 AD 实现私有云弹性使用
Windows 容器接入 Windows AD 后可以将容器直接分配给用户使用实现私有云办公环境。在需要时通过启动新的 Windows 容器为用户分配资源支持弹性升级配置用户数据通过持久化存储保证安全可靠。不需要时可以关闭容器以减少资源消耗提高系统效率。
4. 优化审计工具成本
如果公司引入了审计工具如 IPG该方案可以在一定程度上减少 IPG License 的数量需求。原因是部分用户处于等待状态时无需立即分配 Windows 容器只需在使用时动态启动。
5. 网络管控统一化
通过 Kubernetes 接管 Windows 容器的网络管理消除 VLAN 的概念网络管理更加高效和简洁。
6. 简化高可用架构
最终的高可用架构只需重点管理 Ceph 和 Kubernetes 两个核心系统即可极大地减少了管理的复杂度和运维工作量。 目前尚未进行实际环境搭建测试但根据上述方案构建一套全新的 HCI 高可用架构在网络、性能和稳定性方面应该是可行的。 总结
这篇博文我们讨论了如何通过 Ceph Kubernetes Windows 容器 来优化现有的虚拟化和容器化架构。相比传统的 OpenStack 和 VMware使用 Kubernetes 管理 Windows 容器不仅能减少不必要的资源浪费还能简化整个系统的运维。
通过这种方式我们可以轻松地将 SQL Server、IIS 等 Windows 服务容器化并实现一键式部署和启动确保数据持久化。对于需要接入 Windows AD 的企业环境还能方便地进行用户管理并按需启动、关闭容器节省资源。
此外使用 Kubernetes 来管理容器网络也不再需要复杂的 VLAN 配置让网络管理更加简单高效。而且随着 Ceph 和 Kubernetes 提供的高可用解决方案未来我们只需要管理这两个系统就能实现更高的可靠性和扩展性。
总体来说这个方案不仅提高了效率还能有效降低企业的运维成本是未来 IT 基础设施发展的一个不错方向。
