kvm总结(6) : 桥接网络和nat网络
先来看看kvm的nat网络模型是什么样的
nat网络
在安装kvm后，会自动创建一个默认的nat网络，虚拟机可以使用这个nat网络访问外部网络，这个nat网络由一个虚拟交换机和若干iptables规则组成，这样说可能不太容易理解，我们来看一张示意图。
从上述示意图中可以看出，在kvm的nat网络中，虚拟机连接到虚拟交换机，经过iptables规则的nat处理，通过宿主机的物理网卡与物理交换机所在的网络通讯，但是需要注意，这里的iptables规则只是对虚拟机的ip地址进行了snat（源地址转换）处理，并没有进行dnat（目标地址转换）处理，所以，虚拟机可以直接访问物理交换机所在的网络，但是物理交换机所在网络的其他主机，无法直接访问虚拟机，如果想要在物理交换机所在的网络直接访问虚拟机中的服务，则需要手动的进行dnat，为了方便描述，下文将物理交换机所在的网络称之为”外部网络”，这里说的外部网络不是公网，而是办公环境的网络，也就上图中物理交换机所在的网络，”外部网络”的”外部”是针对kvm虚拟机而言的。
为了更加具象化的理解上面的示意图，我们可以通过命令，查看一下这些设置。
在宿主机中，执行ip a命令，可以看到如下信息
上述信息中，eth0是宿主机的物理网卡，virbr0是kvm为默认nat网络创建的虚拟交换机，当使用默认nat网络时，虚拟机会连接到virbr0交换机，由于我没有启动任何虚拟机，所以不太容易观察到对应网卡的变化，如果我们启动一个虚拟机，kvm会自动创建出一个新的虚拟网卡，我们来做个实验，启动一个提前配置好的虚拟机，kvm1，如下所示：
启动kvm1虚拟机后，再次使用ip a命令查看网卡信息，可以看到比没有启动虚拟机之前，多出了一个网卡，如下
如上所示，启动kvm1后，多出了一个vnet0网卡，vnet0网卡的作用就是为了让kvm1虚拟机能够连接到virbr0交换机，我们可以这样想象，有一根网线，网线的一头插在kvm1虚拟机上，另一头插在virbr0上，如果网线想要插在主机或者交换机上，总要有网线口吧，kvm1虚拟机的网线口在虚机内部的虚拟网卡上，交换机的网线口就是vnet0这个虚拟网卡，只不过，vnet0这个网卡（网线口）是单独为了kvm1准备的，执行brctl show命令，可以更加清楚的看到virbr0和vnet0的关系，如下：
可以看到，当前有一个桥设备，名字叫virbr0，也就是virbr0虚拟交换机，他有两个接口（网线口），virbr0-nic和vnet0，其中，virbr0-nic接口负责和宿主机的eth网卡连，vnet0接口负责和kvm1虚拟机的eth网卡连，这样想象就应该有画面了吧。
我们还可以模拟一下拔网线和插网线，验证一下我们的想法，用ifconfig vnet0 down命令和ifconfig vnet0 down命令，模拟拔下和插上虚拟交换机这头的网线，然后观察kvm1虚拟机中的网络是否通畅。
如果再启动一个虚拟机，还能够看到宿主机又多出了一个网卡，比如，我又启动了一个kvm5，然后宿主机又多出了一个vnet1网卡，再次使用brctl命令查看，信息如下
细心如你可能已经发现了，似乎有一个规律，就是虚拟机的网卡的mac地址，和其所连接的虚拟交换机的网口的mac地址，都长得特别像，比如，kvm1连得是vnet0，kvm5连的是vnet1，会发现，kvm1的mac地址和vnet0的mac地址很像，kvm5的mac地址和vnet1的mac地址很像，只有前两位不一样，可以动手查看一下，这里就不再演示了。
刚才说过，虚拟交换机和宿主机的物理网卡之间的连接，是要经过iptables规则处理的，iptables只进行了snat处理，所以无法直接通过外部网络直接访问虚拟机中的服务，除非手动添加dnat规则，我们可以通过iptables命令查看默认创建的nat规则，如果你对iptables不是特别了解，可以参考博客中的关于iptables的文章，直达连接如下：
https://www.zsythink.net/archives/tag/iptables
virbr0虚拟交换机和默认nat网络下的虚拟机所在的网段是192.168.122.0/24，virbr0的IP地址是192.168.122.1，虚拟机的网关也是指向的192.168.122.1 查看iptables规则，会发现转发的也都是这个网段的ip地址，最终实现了虚拟机访问外部网络的功能。
了解了上面的知识，我们可以把nat网络的模型图细化一下，理解成下面的样子
聊完了nat网络，现在聊聊桥接网络
桥接网络
在生产环境中，我使用的是桥接的网络模型，桥接的网络模型有一个优点，就是虚拟机和宿主机在网络上是平级的，比如，公司有几台服务器，服务器所在的网段是192.168.99.0/24，服务器A的IP地址是192.168.99.66，我们在服务器A上安装了KVM，并且创建了两台虚拟机，虚拟机A1和虚拟机A2，A1和A2使用桥接的网络模型，A1的IP地址可以设置成192.168.99.67，A2的IP地址可以设置成192.168.99.68，对于公司的物理交换机而言，宿主机A、虚机A1和虚机A2就是三台连到物理交换机的电脑，在物理交换机眼里，它们三个是相互独立的，如果A1或者A2上部署了某些服务，公司的电脑可以直接通过A1或者A2的IP地址访问到对应的服务。
桥接网络模型的示意图如下：
如上图所示，我们需要先在宿主机中创建一个虚拟交换机（桥设备），然后把宿主机的物理网卡连接到虚拟交换机上，此时，我们可以把宿主机的物理网卡想象成虚拟交换机的一个网口，虚拟交换机通过这个网口，插上网线，桥接到物理交换机上，如果虚拟机使用了桥接网络，当启动某个虚拟机时，kvm会自动创建一个虚拟网卡(相当于在虚拟交换机上创建了一个网口)，以便虚拟机可以连接到虚拟交换机，从而通过虚拟交换机桥接到物理交换机上，这时，我们可以通过虚拟交换机的IP地址连接到宿主机，通过虚拟机的IP地址连接到虚拟机，就拿刚才举例的IP地址来说，上图中虚拟交换机的IP地址此时是192.168.99.66，虚拟机1的IP地址可能是192.168.99.67，虚拟机2的IP地址可能是192.168.99.68，对于物理交换机所在的网络来说，此时宿主机和虚拟机是平级的，它们的网关都是指向了物理交换机所在网络的网关。
了解完了相关概念以后，我们来动手操作一下，在实操之前，我先来描述一下我的测试环境，以便大家心里有数，前文说过，为了方便测试，我们在笔记本中通过虚拟化软件创建了一个虚拟机，用这个虚拟机模拟KVM宿主机，我们可以使用vmware或者任何常见的虚拟化软件来模拟KVM宿主机，此处使用的虚拟化软件是Parallels Desktop（下文简称pd），无论是vmware还是pd，创建虚拟机后，通常都会默认使用自带的NAT网络（虚拟化软件的NAT网络，和KVM的网络模型没有直接关系），我创建的KVM宿主机也使用了pd默认的共享网络（其实就是pd的NAT网络），但是其实，我们不应该使用虚拟化软件的NAT网络，而是应该使用虚拟化软件的桥接网络，因为我们需要模拟KVM宿主机通过网线连接到物理交换机的这个过程（不经过nat处理，KVM宿主机直接连接到物理网络获取IP的过程），所以，我们需要使用桥接的方式，那么很简单，我们只需要为KVM宿主机再创建一个网卡，使用虚拟化软件的桥接网络就行了，有了思路，我们来操作一下。
此处以pd的操作为例，其他虚拟化软件操作类似，请自行根据实际情况进行操作，如果你的KVM宿主机已经使用了虚拟化软件的桥接网络，则可以跳过相关的操作，执行pd操作前，需要提前关闭KVM宿主机。
找到KVM宿主机的硬件配置界面，如下图所示，KVM宿主机默认使用的是pd的共享网络，我们再创建一个网卡，使用pd的桥接网络，点击下图中的 “加号”，点击 “网络”
在新建的网卡中，选择通过哪个网络接口进行桥接，下图中的”USB 10/100/1000 LAN”是笔记本上的有线网口（笔记本插着扩展坞，扩展坞上连的网线，所以显示的是USB设备），这里需要根据自己的具体情况进行选择，建议把笔记本插上网线，选择有线接口进行桥接，因为我在进行实验时，如果使用无线网络桥接，会影响后面的测试，导致KVM桥接网络不可用，我对无线桥接和pd的设置不了解，没有找到问题在哪里，所以此处直接在pd中选择有线接口桥接，设置完成后，启动KVM宿主机。
进入KVM宿主机，查看网卡信息如下，可以看到已经多出了一个eth1网卡，我们就用这个网卡模拟KVM宿主机的物理网卡，这个网卡的IP地址是192.168.100.239，而我所在的办公网络中，三层交换机分配的IP段就是192.168.100.0/24，所以我们已经成功的把KVM宿主机“插上网线了”，网线的另一头连的物理交换机。
刚才说过，如果想要使用KVM的桥接网络，需要先在KVM宿主机中先创建一个桥设备，然后再把宿主机的物理网卡连接到桥设备中，我先描述一下大致步骤，然后再操作，步骤如下：
步骤1：创建一个桥设备（就是刚才说的虚拟交换机），将桥设备的IP地址设置成物理网络网段中的一个可用IP（刚才说过此处实验网段是192.168.100.0/24，根据实际的网络情况进行设置），网关指向物理网络所在的网关，此处网关是192.168.100.254。
步骤2：修改KVM宿主机的物理网卡（此处的eth1）的配置，将物理网卡连接到虚拟交换机，作为桥设备的网口使用，以便桥设备可以连接到物理交换机，此时的eth1不需要绑定任何IP地址，只需要作为桥设备的一个网口即可，所以，在步骤1中，我们也可以直接将桥设备的IP地址设置成192.168.100.239，因为最终eth1是不需要绑定IP的。
步骤说明白了，现在来操作，虚拟桥设备其实也是一个虚拟网卡，我们只需要创建一个虚拟网卡的配置文件就行了，KVM的默认nat网络的虚拟交换机名是virbr0，我们为桥接网络创建一个virbr1，叫别的名字也行，我就喜欢加序号，virbr1配置文件内容如下：
如上所示，我们创建了一个virbr1的网卡，网卡类型是Bridge，是一个桥设备，配置了开机启用网卡和静态IP，IP地址设置的是192.168.100.239，设置子网掩码、网关和DNS，到这一步，虚拟交换机就算配置完了，现在需要把物理网卡eth1连接到这个设备上，由于我的eth1网卡也是新添加的网卡，所以再创建一个eth1的配置文件，配置内容如下：
eth1的网卡配置也非常简单，设备类型就是Ethernet网卡，只需要指定连接的桥设备是virbr1即可。
配置完成后，重启KVM宿主机。
连入KVM宿主机以后，桥接网络就算设置完成了，我们可以先用brctl show命令查看一下桥设备，如下
可以看到，eth1已经变成virbr1的接口了。
如果你和我的测试环境一样，可以先把eth0网卡（对应pd的nat网络使用的网卡）停了，只留下eth1网卡和virbr1桥设备，应该是可以正常访问外部网络的。
现在，我们来让虚拟机连接到KVM的桥接网络，测试一下能否正常联网，为了方便测试，我就不创建新的虚拟机了，直接将原来使用nat网络的虚拟机的配置文件修改一下，让其连接到新建的桥接网络，目前已经创建的虚拟机如下：
这些虚拟机都是使用的默认的nat网络，我们把kvm6的配置修改一下，执行virsh edit kvm6命令，找到kvm6网卡配置的如下部分
我们需要修改interface标签和source标签中的配置，修改后内容如下：
如上所示，我们将虚拟机的网络模型改为了桥接，桥接的设备指向了virbr1（注意：source后面的network改成了bridge），也就是新创建的桥设备的名字，修改完成后，启动kvm6并登录进入kvm6，查看虚拟机IP，由于我的kvm6之前设置了静态IP，所以虚拟机的IP并没有自动变成192.168.100.0/24网段的IP，如果你的虚拟机使用了DHCP获取IP，应该已经能够自动获取到物理网段的IP地址了，我修改了kvm6，让其自动获取IP地址，重启网络后，获取了如下IP地址。
可以看到kvm6的IP地址已经变为了192.168.100.226，经过测试，已经可以正常访问物理网络了，证明KVM宿主机的桥接网络模型是没有问题的，当然，我们也可以手动的把KVM6的IP设置为192.168.100.0/24网段的静态IP，就看具体需要了，此时使用brctl show命令再查看一下桥设备的接口，验证一下之前的理论，就会更加清晰的理解KVM桥接网络了。
示例中，我们修改了现有虚拟机的网络配置，如果想要通过命令在创建虚拟机时，就指定使用桥接的网络，可以使用”–network”参数，指定对应的桥接设备，比如
关于KVM的内容，就先总结到这里，欢迎关注微信公众号，回复 kvm常用命令脑图 即可获取博客中总结的KVM常用命令思维导图。
