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耗时 7 年终将虚拟机带入 Kubernetes 世界

Linux Kubernetes

大家好，我是张晋涛。

随着云计算和容器技术的发展，Kubernetes 已经成为了业界的标准和领导者，为用户提供了一个强大，灵活和可扩展的平台，来部署和管理各种类型的应用。

然而，对于一些难以容器化的应用，例如传统的企业应用，遗留的系统，或者需要特殊硬件支持的应用，虚拟机仍然是一个必要和有效的解决方案。 如何在 Kubernetes 上运行和管理虚拟机，以及如何实现容器和虚拟机之间的互操作性和一致性，是一个亟待解决的问题。

这就是 KubeVirt 项目诞生的背景和目标。

KubeVirt 是一个开源项目，它使得虚拟机可以像容器一样被 Kubernetes 部署，消费和管理。它提供了一个统一的平台，让用户可以根据不同的需求，使用容器或者虚拟机来构建云原生应用。KubeVirt 项目于 2016 年启动，由 Red Hat, IBM, Google, Intel, SUSE 等多家公司和组织共同推动和贡献。经过 7 年的不懈努力，KubeVirt 于 2023 年 7 月发布了 v1.0.0 版本，标志着它已经达到了生产就绪的水平，并且有着健康的社区。(在此之前，它已经被很多公司用到了生产环境)

在这篇中，我将回顾 KubeVirt 的发展历程，介绍 KubeVirt 的核心功能和优势，以及分析 KubeVirt 的未来展望和挑战。

KubeVirt 的发展历程

KubeVirt 的想法最早可以追溯到 2015 年，在第一届 KubeCon 上 Red Hat 的工程师 Fabian Deutsch 提出了一个问题：能否在 Kubernetes 上运行虚拟机？当时的回答是不确定的，但是这个问题引起了很多人的兴趣和讨论。在接下来的一年里，Fabian Deutsch 和他的同事开始了一些原型和实验性的工作，探索了不同的方案和技术。最终，他们选择了使用 libvirt 和 QEMU 来实现虚拟机在 Kubernetes 上的运行和管理。

在 2016 年底，KubeVirt 项目正式启动，并在 GitHub 上开源。项目的主要目标是提供一个 Kubernetes 原生的虚拟化 API 和运行时，让用户可以像使用 Pod 和 Deployment 一样使用 VirtualMachine 和 VirtualMachineInstance 来定义和管理虚拟机。项目的主要挑战是如何将虚拟机与 Kubernetes 的资源模型，调度器，网络，存储等组件进行集成和协调。

在接下来的几年里，KubeVirt 项目经历了多个阶段和版本的迭代和改进。其中一些重要的里程碑包括：

其实可以看到 KubeVirt 虽然一直没有发布 v1.0 版本，但是却一直保持着比较频繁的发布频率。 在这个过程中，KubeVirt 的社区也不断地壮大和活跃。截至目前，KubeVirt 的 GitHub 仓库已经有超过 270 个贡献者，超过 17k 提交，超过 4.5k star。

KubeVirt 的用户和合作伙伴也在不断地增加，包括 IBM, Google, Intel, SUSE, Red Hat, Huawei, VMware, Canonical, Rancher 等多家知名公司和组织。

KubeVirt 的核心功能和优势

KubeVirt 的核心功能是在 Kubernetes 上运行和管理虚拟机。为了实现这个功能，KubeVirt 提供了以下几个方面的解决方案：

虚拟化 API

KubeVirt 定义了一套 Kubernetes 原生的虚拟化 API，让用户可以像使用 Pod 和 Deployment 一样使用 VirtualMachine 和 VirtualMachineInstance 来定义和管理虚拟机。VirtualMachine 是一种声明式的资源类型，表示一个期望的虚拟机状态。VirtualMachineInstance 是一种实时的资源类型，表示一个正在运行的虚拟机实例。用户可以通过 YAML 文件或者 kubectl 命令来创建，更新，删除或者查询这些资源。例如：

apiVersion: kubevirt.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  annotations:
    kubevirt.io/latest-observed-api-version: v1
    kubevirt.io/storage-observed-api-version: v1
  creationTimestamp: "2023-09-01T00:25:41Z"
  finalizers:
  - kubevirt.io/virtualMachineControllerFinalize
  generation: 1
  name: testvm
  namespace: default
  resourceVersion: "12691"
  uid: d5509381-5f21-438b-9440-cb7c9ee82b37
spec:
  running: false
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        kubevirt.io/domain: testvm
        kubevirt.io/size: small
    spec:
      architecture: amd64
      domain:
        devices:
          disks:
          - disk:
              bus: virtio
            name: containerdisk
          - disk:
              bus: virtio
            name: cloudinitdisk
          interfaces:
          - masquerade: {}
            name: default
        machine:
          type: q35
        resources:
          requests:
            memory: 64M
      networks:
      - name: default
        pod: {}
      volumes:
      - containerDisk:
          image: quay.io/kubevirt/cirros-container-disk-demo
        name: containerdisk
      - cloudInitNoCloud:
          userDataBase64: SGkuXG4=
        name: cloudinitdisk

这个 YAML 文件定义了一个名为 testvm 的虚拟机，它有 2 个磁盘。其中一个磁盘是一个容器镜像，另一个磁盘是一个云初始化配置。用户可以通过 kubectl apply -f testvm.yaml 来创建这个虚拟机，或者通过 kubectl get vm testvm 来查询它的状态。

moelove $ kubectl get vms
NAME     AGE     STATUS    READY
testvm   3m20s   Running   True

虚拟化运行时

KubeVirt 实现了一套虚拟化运行时，让用户可以在 Kubernetes 集群中的任何节点上运行和管理虚拟机。KubeVirt 的运行时主要由以下几个组件构成：

moelove $ kubectl get pods -n kubevirt
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
virt-operator-6c649b9567-m2tbl     1/1     Running   0          6m36s
virt-operator-6c649b9567-kqfnl     1/1     Running   0          6m36s
virt-api-66859f4c8d-tnf68          1/1     Running   0          5m53s
virt-controller-8545966675-wskv9   1/1     Running   0          5m17s
virt-controller-8545966675-z68gb   1/1     Running   0          5m17s
virt-handler-h8zx4                 1/1     Running   0          5m17s

KubeVirt 的运行时采用了 Kubernetes 的原生架构和模式，让用户可以像管理容器一样管理虚拟机。例如：

网络解决方案

KubeVirt 支持多种网络插件和方案，让用户可以根据不同的需求，为虚拟机提供合适的网络连接和配置。KubeVirt 的网络解决方案主要包括以下几种：

存储解决方案

KubeVirt 支持多种存储插件和方案，让用户可以根据不同的需求，为虚拟机提供合适的存储空间和配置。KubeVirt 的存储解决方案主要包括以下几种：

镜像解决方案

KubeVirt 支持多种镜像插件和方案，让用户可以根据不同的需求，为虚拟机提供合适的镜像源和配置。KubeVirt 的镜像解决方案主要包括以下几种：

KubeVirt 的未来

如今 KubeVirt 已经发布 v1.0 版本，红帽作为创始成员，在 OpenShift 虚拟化中携带了 KubeVirt。Kubermatic、Rancher、Google、Oracle 等也提供内置 KubeVirt 的产品。Civo、Puzl、Platform9 和其他公司将 KubeVirt 带到了云端，并提供托管和自管理的产品。

KubeVirt 的价值已经被大家看到，未来也将会有更多的企业将其应用到自己的环境中，并且推动社区的发展。

我在 2019 年左右曾经尝试过 KubeVirt，当时它还不是很成熟，所以最终并没有采纳它，现在我觉得我可以再试试如何将它加入到我的系统中了。

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