使用 KubeVirt 基于 ISO 创建 Windows 镜像

本文档介绍基于开源组件 KubeVirt 的虚拟机方案，利用 KubeVirt 虚拟化技术通过 ISO 镜像文件创建 Windows 操作系统镜像。

前提条件

集群中的所有组件均正常运行。
请提前准备好 Windows 镜像和最新的 virtio-win-tools。
请准备好用于存储镜像的仓库，本文以 build-harbor.example.cn 仓库为例，请根据实际环境替换。

约束与限制

启动 KubeVirt 时，自定义镜像的文件系统大小会影响将镜像写入 PVC 磁盘的速度，文件系统过大可能导致创建时间延长。
建议保持 Linux 根分区或 Windows C 盘小于 100G，以减少初始大小，后续可通过 cloud-init 扩容（Windows 系统需创建后手动扩容）。

操作步骤

创建镜像

通过准备好的 Windows 和 virtio-win ISO 镜像创建 Docker 镜像，并推送到仓库。本文以 Windows Server 2019 为例。

从 Windows ISO 创建 Docker 镜像

进入存放 ISO 镜像的目录，在终端执行以下命令，将 ISO 镜像重命名为 win.iso。

mv <ISO image name> win.iso # 将 <ISO image name> 替换为实际镜像名称，例如 mv en_windows_server_2019_x64_dvd_4cb967d8.iso win.iso

执行以下命令创建 Dockerfile。
```
touch Dockerfile
```

编辑 Dockerfile，添加以下内容并保存。

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

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地址

执行以下命令将镜像推送到仓库。

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

从 virtio-win ISO 创建 Docker 镜像

进入存放 ISO 镜像的目录，执行以下命令创建 Dockerfile。
```
touch Dockerfile
```

编辑 Dockerfile，添加以下内容并保存。

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

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地址

执行以下命令将镜像推送到仓库。

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

创建虚拟机

进入 容器平台。
在左侧导航栏点击 虚拟化 > 虚拟机。
点击 创建虚拟机。
在表单页面填写必要参数，如名称、镜像等。详细参数及配置请参考创建虚拟机。
切换到 YAML。

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

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

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

点击创建。
点击操作 > VNC 登录。
当出现提示 press any key boot from CD or DVD 时，按任意键进入 Windows 安装程序；如果未看到提示，请点击页面左上角的 发送远程命令，从下拉菜单选择 Ctrl-Alt-Delete 重启服务器。

注意：如果虚拟机详情页顶部出现提示 当前虚拟机有配置变更需重启生效，请重启，可忽略该提示，无需重启。

安装 Windows 操作系统

进入安装页面后，按照安装指引完成系统安装。

注意：分区选择步骤中，磁盘总线必须为 sata，才能正确识别磁盘。需依次选择每个分区点击删除，清除所有分区，由系统自动处理。
配置管理员账户密码后，点击页面左上角的 发送远程命令，选择下拉菜单中的 Ctrl-Alt-Delete。
出现提示 Ctrl+Alt+Delete 组合键将重启服务器，确认重启 时，点击确定。
输入密码进入 Windows 系统桌面，至此 Windows 操作系统安装完成。

安装 virtio-win-tools

该工具主要包含必要驱动。

打开文件资源管理器。
双击 CD 驱动器(E:) virtio-win-<version>，运行 virtio-win-guest-tools 目录进入安装页面，按照安装指引完成安装。<version> 部分根据实际情况替换。
安装完成后，关闭 Windows 系统电源。

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

进入 容器平台。
在左侧导航栏点击 虚拟化 > 虚拟机。
点击列表中使用 Windows 镜像创建的虚拟机名称，进入详情页。
点击 创建虚拟机。
在表单页面填写必要参数，镜像选择导出的 Windows 镜像。详细参数及配置请参考创建虚拟机。

（可选）若使用较新操作系统，如 Windows 11，需启用时钟、UEFI、TPM 等功能。切换到 YAML，将原 YAML 替换为以下内容。

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

点击创建。

添加内部路由

通过配置 NodePort 类型的内部路由，暴露远程桌面连接端口。

进入 容器平台。
在左侧导航栏点击 虚拟化 > 虚拟机。
点击列表中使用 Windows 镜像创建的虚拟机名称，进入详情页。
在 登录信息 区域，点击 内部路由 旁的添加图标。
按照以下说明配置参数。
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。
点击确定返回详情页。
点击 登录信息 区域的 内部路由 链接。
记录基本信息区的 虚拟 IP 和端口区的 主机端口 信息。

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。

远程访问

本文以 Windows 操作系统远程连接为例，其他操作系统可使用支持 RDP 协议的软件进行连接。

打开 远程桌面连接。
输入在 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 。
点击连接。

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#约束与限制

#操作步骤

#创建镜像

#创建虚拟机

#安装 Windows 操作系统

#安装 virtio-win-tools

#导出自定义 Windows 镜像

#使用 Windows 镜像

#添加内部路由

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