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基于 ISO 制作 Windows 镜像的 KubeVirt 操作

本文档讨论了一种基于开源组件 KubeVirt 的虚拟机解决方案，通过 KubeVirt 虚拟化技术使用 ISO 镜像文件创建 Windows 操作系统镜像。

目录

前提条件

  • 集群中的所有组件均正常运行。

  • 请提前准备 Windows 镜像以及 最新的 virtio-win-tools。

  • 请准备用于存储镜像的仓库。本文档以 build-harbor.example.cn 仓库作为示例，请根据实际环境进行替换。

约束与限制

  • 启动 KubeVirt 时，自定义镜像的文件系统大小将影响将镜像写入 PVC 中磁盘的速度。如果文件系统过大，可能导致创建时间延长。

  • 建议将 Linux 根分区或 Windows C 盘的大小控制在 100G 以内，以减少初始大小。后续可通过 cloud-init 进行扩展（对于 Windows 系统，必须在创建后手动扩展）。

操作步骤

创建镜像

创建由准备好的 Windows 和 virtio-win ISO 镜像构成的 Docker 镜像，并将其推送至仓库中，本文档以 Windows Server 2019 为例。

从 Windows ISO 创建 Docker 镜像

  1. 进入 ISO 镜像存放目录，在终端中执行以下命令将 ISO 镜像重命名为 win.iso。

    mv <ISO 镜像名称> win.iso # 用实际镜像名称替换 <ISO 镜像名称>，例如：mv en_windows_server_2019_x64_dvd_4cb967d8.iso win.iso

  2. 执行以下命令创建 Dockerfile。

    touch Dockerfile

  3. 编辑 Dockerfile，添加以下内容并保存。

    FROM scratch
ADD --chown=107:107 win.iso /disk/

  4. 执行以下命令构建 Docker 镜像。

    docker build -t build-harbor.example.cn/3rdparty/vmdisks/winiso:2019 . # 根据实际环境替换仓库

  5. 执行以下命令推送镜像到仓库。

    docker push build-harbor.example.cn/3rdparty/vmdisks/winiso:2019 # 根据实际环境替换仓库

从 virtio-win ISO 创建 Docker 镜像

  1. 进入 ISO 镜像存放目录，在终端中执行以下命令创建 Dockerfile。

    touch Dockerfile

  2. 编辑 Dockerfile，添加以下内容并保存。

    FROM scratch
ADD --chown=107:107 virtio-win.iso /disk/

  3. 执行以下命令构建 Docker 镜像。

    docker build -t build-harbor.example.cn/3rdparty/vmdisks/win-virtio:latest . # 根据实际环境替换仓库

  4. 执行以下命令推送镜像到仓库。

    docker push build-harbor.example.cn/3rdparty/vmdisks/win-virtio:latest # 根据实际环境替换仓库

创建虚拟机

  1. 访问 Container Platform。

  2. 在左侧导航栏中，点击 虚拟化 > 虚拟机。

  3. 点击 创建虚拟机。

  4. 在表单页面中填写必要的参数，如 名称、镜像等，具体参数和配置请参考 创建虚拟机。

  5. 切换到 YAML 格式。

  6. 将 spec.template.spec.domain.devices.disks 字段下的配置替换为以下内容。

      domain:
    devices:
      disks:
        - disk:
            bus: virtio
          name: cloudinitdisk
        - bootOrder: 1
          cdrom:
            bus: sata
          name: containerdisk
        - cdrom:
            bus: sata
          name: virtio
        - disk:
            bus: sata
          name: rootfs
          bootOrder: 10

  7. 在 spec.template.spec.volumes 字段下添加以下内容。

            - containerDisk:
            image: registry.example.cn:60070/3rdparty/vmdisks/winiso:2019 # 根据实际环境替换镜像
          name: containerdisk
        - containerDisk:
            image: registry.example.cn:60070/3rdparty/vmdisks/win-virtio # 根据实际环境替换镜像
          name: virtio

  8. 检查 YAML 文件。完成配置后的完整 YAML 如下。

    apiVersion: kubevirt.io/v1alpha3
kind: VirtualMachine
metadata:
  annotations:
    cpaas.io/creator: test@example.io
    cpaas.io/display-name: ""
    cpaas.io/updated-at: 2024-09-01T14:57:55Z
    kubevirt.io/latest-observed-api-version: v1
    kubevirt.io/storage-observed-api-version: v1
  generation: 16
  labels:
    virtualization.cpaas.io/image-name: debian-2120-x86
    virtualization.cpaas.io/image-os-arch: amd64
    virtualization.cpaas.io/image-os-type: debian
    virtualization.cpaas.io/image-supply-by: public
    vm.cpaas.io/name: aa-test
  name: aa-test
  namespace: acp-service-self
spec:
  dataVolumeTemplates:
    - metadata:
        creationTimestamp: null
        labels:
          vm.cpaas.io/reclaim-policy: Delete
          vm.cpaas.io/used-by: aa-test
        name: aa-test-rootfs
      spec:
        pvc:
          accessModes:
            - ReadWriteOnce
          resources:
            requests:
              storage: 100Gi
          storageClassName: vm-cephrbd
          volumeMode: Block
        source:
          http:
            url: http://192.168.254.12/kube-debian-12.2.0-x86-out.qcow2
  running: true
  template:
    metadata:
      annotations:
        cpaas.io/creator: test@example.io
        cpaas.io/display-name: ""
        cpaas.io/updated-at: 2024-09-01T14:55:44Z
        kubevirt.io/latest-observed-api-version: v1
        kubevirt.io/storage-observed-api-version: v1
      creationTimestamp: null
      labels:
        virtualization.cpaas.io/image-name: debian-2120-x86
        virtualization.cpaas.io/image-os-arch: amd64
        virtualization.cpaas.io/image-os-type: debian
        virtualization.cpaas.io/image-supply-by: public
        vm.cpaas.io/name: aa-test
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity: {}
      architecture: amd64
      domain:
        devices:
          disks:
            - disk:
                bus: virtio
              name: cloudinitdisk
            - bootOrder: 1
              cdrom:
                bus: sata
              name: containerdisk
            - cdrom:
                bus: sata
              name: virtio
            - disk:
                bus: sata
              name: rootfs
              bootOrder: 10
           interfaces:
            - bridge: {}
              name: default
        machine:
          type: q35
        resources:
          limits:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi
          requests:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi
      networks:
        - name: default
          pod: {}
      nodeSelector:
        kubernetes.io/arch: amd64
        vm.cpaas.io/baremetal: "true"
      volumes:
        - cloudInitConfigDrive:
            userData: >-
              #cloud-config
 
              disable_root: false
 
              ssh_pwauth: true
 
              users:
                - default
                - name: root
                  lock_passwd: false
                  hashed_passwd: $6$0vlhl57e$0rawYwaeu9jL6hBf3XP9lk6XXaMUS9/W6LPbWRinUoXujo39lP3l98VOcOObtr.LDoAv/ylm85FLQmxwNlWFe/
          name: cloudinitdisk
        - containerDisk:
            image: registry.example.cn:60070/3rdparty/vmdisks/winiso:2019 # 根据实际环境替换镜像
          name: containerdisk
          - containerDisk:
              image: registry.example.cn:60070/3rdparty/vmdisks/win-virtio # 根据实际环境替换镜像
            name: virtio 
          - dataVolume:
              name: aa-test-rootfs
            name: rootfs

  9. 点击 创建。

  10. 点击 操作 > VNC 登录。

  11. 当出现提示 press any key boot from CD or DVD 时，按下任意键以进入 Windows 安装程序；如果没有看到提示，请在页面左上角点击 发送远程命令，然后从下拉菜单中选择 Ctrl-Alt-Delete 以重启服务器。

    注意：如果在虚拟机详情页面顶部出现 当前虚拟机有配置变更，需执行重启以使配置生效，请重启 提示信息，可以忽略此信息，无需重启。

安装 Windows 操作系统

  1. 进入安装页面后，根据安装指引进行操作。

    注意：在选择分区的步骤中，磁盘必须设置为 sata 才能正确识别，因此需要逐个选择每个分区并点击 Delete 删除所有分区，让系统自动处理。

  2. 完成管理员账号密码配置后，点击页面左上角的 发送远程命令，在下拉菜单中选择 Ctrl-Alt-Delete。

  3. 当提示 Ctrl+Alt+Delete 组合键将重启服务器，确定重启 时，点击 确定。

  4. 输入密码以访问 Windows 系统桌面，此时 Windows 操作系统安装已完成。

安装 virtio-win-tools

此工具主要包含所需的驱动程序。

  1. 打开文件资源管理器。

  2. 双击 CD Drive(E:) virtio-win-<version>，运行目录下的 virtio-win-guest-tools 进入安装页面，并根据安装指引进行安装。<version> 部分需根据实际情况确认。

  3. 安装完成后，关闭 Windows 系统。

导出自定义 Windows 镜像

具体操作请参考 导出虚拟机镜像。

使用 Windows 镜像

  1. 访问 Container Platform。

  2. 在左侧导航栏中，点击 虚拟化 > 虚拟机。

  3. 点击 创建虚拟机。

  4. 在表单页面中填写必要参数。对于镜像，选择已导出的 Windows 镜像。具体详细参数和配置请参考 创建虚拟机。

  5. （可选）如果使用较新的操作系统，例如 Windows 11，则可能需要启用 clock、UEFI、TPM 等功能。切换至 YAML 格式并用以下 YAML 文件替换原有文件。

    apiVersion: kubevirt.io/v1
kind: VirtualMachineInstance
metadata:
  labels:
    special: vmi-windows
  name: vmi-windows
spec:
  domain:
    clock:
      timer:
        hpet:
          present: false
        hyperv: {}
        pit:
          tickPolicy: delay
        rtc:
          tickPolicy: catchup
      utc: {}
    cpu:
      cores: 2
    devices:
      disks:
      - disk:
          bus: sata
        name: pvcdisk
      interfaces:
      - masquerade: {}
        model: e1000
        name: default
      tpm: {}
    features:
      acpi: {}
      apic: {}
      hyperv:
        relaxed: {}
        spinlocks:
          spinlocks: 8191
        vapic: {}
      smm: {}
    firmware:
      bootloader:
        efi:
          secureBoot: true
      uuid: 5d307ca9-b3ef-428c-8861-06e72d69f223
    resources:
      requests:
        memory: 4Gi
  networks:
  - name: default
    pod: {}
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  volumes:
  - name: pvcdisk
    persistentVolumeClaim:
      claimName: disk-windows
  - name: winiso
    persistentVolumeClaim:
      claimName: win11cd-pvc

  6. 点击 创建。

添加内部路由

通过配置 NodePort 类型的内部路由，将远程桌面连接的端口进行暴露。

  1. 访问 Container Platform。

  2. 在左侧导航栏中，点击 虚拟化 > 虚拟机。

  3. 单击列表中用于创建 Windows 镜像的虚拟机名称，进入详情页面。

  4. 单击 登录信息 区域中 内部路由 右侧的 添加 图标。

  5. 根据以下说明配置参数。

    参数说明
    类型选择 NodePort。
    端口
    • 协议：选择 TCP。
    • 服务端口：使用 3389。
    • 虚拟机端口：使用 3389。
    • 服务端口名称：使用 rdp。

  6. 点击 确定 返回详情页面。

  7. 在 登录信息 区域中点击 内部路由 链接。

  8. 保存基本信息区域中的 虚拟 IP 以及端口区域的 主机端口。

远程访问

本文档以使用 Windows 操作系统进行远程连接为例进行说明。其他操作系统可以使用支持 RDP 协议的软件进行连接。

  1. 打开 远程桌面连接。

  2. 输入 添加内部路由 步骤中保存的虚拟 IP 和主机端口，格式为 虚拟 IP:主机端口，例如：192.1.1.1:3389。

  3. 点击 连接。

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