虚拟化KVM急速入门-5-管理虚拟网络

虚拟化KVM急速入门-5-管理虚拟网络

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这篇文章系统性地介绍了KVM虚拟化环境中虚拟网络的日常管理。主要内容总结如下:

1. 默认网络环境

  • 安装KVM虚拟化组件后,会自动创建一个名为 default 的NAT模式虚拟网络。
  • 该网络的核心组件包括:网桥 virbr0、虚拟TAP设备 virbr0-nic、由iptables实现的NAT规则以及提供DHCP和DNS服务的dnsmasq进程。
  • 虚拟机的网络流量通过宿主机进行地址转换后访问外部网络,但外部网络无法直接访问虚拟机(仅允许由内到外的访问)。

2. TUN/TAP设备与网桥管理

  • TUN/TAP设备:是虚拟网络接口,功能类似物理网卡。TUN处理三层IP数据包,TAP处理二层以太网帧。TAP设备可加入网桥。
  • 网桥管理:可以使用 iproute 软件包(如 ip 命令)、NetworkManager(如 nmcli 命令)或Web管理工具 Cockpit 来创建和管理网桥。网桥会将其第一个接口的MAC地址作为自己的MAC地址。

3. 虚拟网络类型与配置

文章详细讲解了以下几种主要的虚拟网络类型及其配置方法:

  • NAT模式:默认模式。虚拟机通过宿主机进行网络地址转换访问外网,配置简单。
  • 桥接模式:虚拟机直接连接到物理网络,与宿主机处于同一网段,外部主机可直接访问。需要手动创建网桥并将物理网卡加入。
  • 隔离模式:形成一个封闭网络,虚拟机之间及与宿主机之间可通信,但完全与外部网络隔离。
  • 路由模式:宿主机充当路由器,虚拟机流量通过宿主机路由到外部网络。需要在外部网络设备上配置返程路由。
  • 开放模式:与路由模式类似,但libvirt不自动配置任何防火墙规则,需要管理员手动配置。
  • 直接附加模式:使用macvtap驱动,将虚拟机网卡直接附加到宿主机的物理网卡,有VEPA、bridge、private、passthrough等子模式。
  • PCI直通与SR-IOV:将物理PCI设备(如网卡)直接分配给虚拟机独占使用(直通),或将单个支持SR-IOV的物理设备虚拟为多个设备分配给多个虚拟机使用,以获得接近物理设备的性能。

4. 虚拟网络创建与管理工具

可以通过多种工具创建和管理上述网络:

  • 图形工具virt-manager, Cockpit
  • 命令行工具virsh 的相关命令(如 net-define, net-start, net-edit 等)。

5. VLAN支持

  • 通过在宿主机物理网卡上创建VLAN子接口,并将不同VLAN的子接口绑定到不同的网桥,可以实现让不同虚拟机接入不同的VLAN。
  • 需要在连接的物理交换机端口上配置Trunk模式。

6. 网络过滤器

  • 网络过滤器是libvirt提供的防火墙子系统,用于在宿主机层面对虚拟机的网络流量进行强制控制,提升安全性。
  • 可以定义规则(如允许/阻止特定协议、端口),并绑定到虚拟机的网络接口。
  • 系统提供了一些基础过滤器(如防IP/MAC欺骗的 clean-traffic),也支持管理员自定义复杂的过滤规则。

本章小结

本章全面阐述了KVM虚拟网络的管理,涵盖了从基础概念(TUN/TAP、网桥)、各种网络模式(隔离、NAT、桥接等)的原理与配置,到高级功能(VLAN、网络过滤器)的应用,为管理和维护KVM虚拟化环境下的网络提供了系统性的指导。