KubeVirt 架構介紹 | Gene WorkSpace

前幾日在 Cloud Native Taiwan User Group 久違的講了一場 KubeVirt 101，越玩越覺得這個計畫還真有趣。在這裡打算把 KubeVirt 101 講的內容稍微濃縮一下，將重點放在架構的地方來寫一篇介紹。推坑大家來玩玩這個在 Kubernetes 上跑 VM workload 的 operator。

Table of Contents

基本介紹

官網原文:

KubeVirt is a virtual machine management add-on for Kubernetes. The aim is to provide a common ground for virtualization solutions on top of Kubernetes.

簡單來說 KubeVirt 是一個讓使用者能夠在 Kubernetes 上跑虛擬機應用的 Kubernetes operator，讓使用者可以跑一些還沒容器化或是需要特殊 kernel 的應用。最大的好處在於維運上所有概念都跟一般的 Kubernetes container 應用差不多，能夠大大降低維運人員的學習曲線

CRD

首先大致介紹一下 KubeVirt 比較常用的 CRD

Virtual Machine

VirtualMachine
VirtualMachineInstance
VMI ReplicaSet
VMI Preset

VirtualMachineInstance 是一個 instance 最基本的 building block，大部分狀況下使用者不會直接去建立這個 CRD 而是由其他更高階的 CRD 去建立，而更高階的 CRD 是 VirtualMachine 跟 VMI ReplicaSet

VirtualMachine 通常定義的是 stateful 的 VM，在停止跟開啟之後仍然會保留其資料，但是也可以用來建立 stateless VM

VMI ReplicaSet 比較像 Kubernetes 的 ReplicaSet，是用來提供一群擁有相似設定 stateless 的 VM 的 CRD

VMI Preset 則是 instance 的 flavor，可以先設定好 VM 所需要的 CPU, RAM 等資源並且重複利用。

主要元件

大致上的架構圖長得像這樣:

KubeVirt 由以下元件組成:

virt-api
virt-controller
virt-handler
virt-launcher
libvirtd

virt-api

virt-api 負責提供一些 KubeVirt 特有的 api，像是 console, vnc, startvm, stopvm 等。

virt-controller

virt-controller 主要負責監控 VMI (CRD) 的狀況並且管理跟 VMI 相關的 pod，pod 的 life cycle (create, delete) 會由這個元件去處理，另外將 node name 在 VMI object 中更新也是 virt-controller 的工作之一。

virt-handler

virt-handler 是個會跑在 worker node 上的 deamonset，主要目的是去 watch Kubernetes api-server 中 VM object 的變化，並且將 VM 變成你想要的形狀。在開啟 VM 的時候 virt-handler 會提供 VMI object 去 signal virt-launcher 去開啟一個 VMI，而之後工作就會交給接下來要介紹的 virt-launcher。

virt-launcher

每一個 VMI object 都會對應一個 pod，而那個 pod 的 container 會跑 virt-launcher 這個元件。virt-launcher pod 會負責提供跑 VMI process 所需要的 cgroups 跟 namespaces。它也是主要跟 libvirtd 溝通的元件，當接受到 virt-launcher 的 siganl 後會透過 libvirtd 去開啟 VMI，並且監控 VMI process 的狀況，在其 exit 的時候 terminate。

libvirtd

libvirtd 顧名思義，就是個 libvirt daemon，負責提供 API 去建立虛擬機。

總結

KubeVirt 整體架構不算太複雜，在使用上也非常輕鬆簡單，有需要在 Kubernetes 環境跑 VM workload 的讀者可以考慮嘗試看看。後續應該也會再寫幾篇介紹網路架構跟如何使用。等不及的讀者們可以考慮先上 CNTUG 的 YouTube 看當初線上分享的錄影。

Reference

https://github.com/kubevirt/kubevirt/blob/master/docs/architecture.md
https://kubernetes.io/blog/2018/05/22/getting-to-know-kubevirt/
https://github.com/kubevirt/kubevirt/blob/master/docs/components.md