作者：李晓辉

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什么是 KubeVirt？

KubeVirt 是一个开源的 Kubernetes 插件，它将虚拟化功能引入 Kubernetes 集群中，使用户可以在同一平台上管理容器和虚拟机。这种混合管理能力为用户提供了更大的灵活性，特别是在需要逐步迁移传统工作负载到容器化平台时。

KubeVirt 的目标是让虚拟机成为 Kubernetes 中的原生资源，利用 Kubernetes 提供的调度、网络和存储功能来管理虚拟机。这种统一的管理方式简化了运维的复杂性，使得用户能够更高效地管理和使用集群资源。

KubeVirt 的主要特点包括：

无缝集成： KubeVirt 将虚拟机作为 Kubernetes 的原生资源，利用 Kubernetes 提供的调度、网络和存储功能来管理虚拟机。
统一管理： 用户可以使用同样的工具和流程来管理容器和虚拟机，简化了运维管理的复杂度。
高效资源利用： 通过在同一集群中运行容器和虚拟机，KubeVirt 提高了资源的利用率，并简化了基础设施管理。
灵活性： 支持多种虚拟机操作系统和配置，满足不同应用场景的需求。
扩展性： 通过自定义资源 (CRD) 扩展 Kubernetes API，支持更多的虚拟机管理功能。

KubeVirt 组件与架构

以下为KubeVirt的大概层级关系：

  +---------------------+
  | KubeVirt            |
~~+---------------------+~~
  | Orchestration (K8s) |
  +---------------------+
  | Scheduling (K8s)    |
  +---------------------+
  | Container Runtime   |
~~+---------------------+~~
  | Operating System    |
  +---------------------+
  | Virtual(kvm)        |
~~+---------------------+~~
  | Physical            |
  +---------------------+

以下为KubeVirt的组件和架构：

+--------------------------------------------+
|                KubeVirt Operator           |
|                                            |
| 1. 确保所有 KubeVirt 组件按期望配置运行      |
| 2. 处理组件的升级和维护                    |
+--------------------------+-----------------+
                           |
                           v
+--------------------------+-----------------+
|             Kubernetes API Server          |
|                                            |
| 1. 接收用户的 VirtualMachine 配置           |
| 2. 提供集群状态和资源信息                  |
+--------------------------+-----------------+
                           |
                           v
+--------------------------+-----------------+
|           Virt-Controller                   |
|                                            |
| 1. 监控 Kubernetes API 中的 VirtualMachine  |
| 2. 创建/更新相应的虚拟机实例               |
| 3. 处理虚拟机的启动、停止和删除请求        |
+--------------------------+-----------------+
                           |
                           v
+--------------------------+-----------------+
|           Kubernetes Scheduler              |
|                                            |
| 1. 根据资源需求和调度策略选择节点          |
+--------------------------+-----------------+
                           |
                           v
+--------------------------+-----------------+
|            Kubernetes Node                  |
|                                            |
| +----------------------+   +--------------+|
| |  Virt-Handler        |   | Virt-Launcher||
| |----------------------|   |--------------||
| | 1. 收集虚拟机状态和性能|   | 1. 运行虚拟机实例 |
| | 2. 处理生命周期事件   |   | 2. 包含 libvirt 实例 |
| +----------------------+   +--------------+|
+--------------------------+-----------------+
                           |
                           v
+--------------------------+-----------------+
|         Containerized Data Importer (CDI)  |
|                                            |
| 1. 从外部数据源导入数据到数据卷            |
| 2. 提供持久化存储支持                      |
+--------------------------+-----------------+

KubeVirt 架构流程详解

KubeVirt Operator：首先安装并确保所有 KubeVirt 组件按期望配置运行，并自动处理升级和维护。KubeVirt Operator 负责安装和管理 KubeVirt 的各个组件。它确保所有 KubeVirt 组件都按照期望的配置运行，并能自动处理组件的升级和维护。
用户通过 kubectl 提交 VirtualMachine 配置：用户使用 kubectl 提交一个 VirtualMachine YAML 文件到 Kubernetes API Server。
Kubernetes API Server：接收并保存 VirtualMachine 配置，同时提供集群状态和资源信息。
Virt-Controller：Virt-Controller 是一个控制器管理器，负责处理 VirtualMachine 对象的生命周期。它监控 Kubernetes API 中的 VirtualMachine 对象，并创建或更新相应的虚拟机实例。它还处理虚拟机的启动、停止和删除请求。
Kubernetes Scheduler：根据虚拟机的资源需求和调度策略选择合适的节点运行虚拟机实例。
Virt-Handler：Virt-Handler 运行在每个节点上，负责与 Virt-Launcher Pod 通信，并收集虚拟机的状态和性能数据。它还处理虚拟机的生命周期事件，如启动和停止。
Virt-Launcher：Virt-Launcher 是一个特殊的 Pod，它运行虚拟机实例。每个 Virt-Launcher Pod 内包含一个 libvirt 实例，负责实际的虚拟机运行。Virt-Launcher Pod 使用 Kubernetes 的调度和生命周期管理特性来管理虚拟机实例。
Containerized Data Importer (CDI)：CDI 是一个辅助组件，用于导入和管理虚拟机的数据卷。它支持从多种数据源（如 HTTP、S3）导入数据，并为虚拟机提供持久化存储。