libvirt 以一组 API 的形式存在，主要用于管理应用程序。libvirt 通过一种特定于虚拟机监控程序的机制与每个有效的虚拟机监控程序进行通信，以完成API请求。
libvirt将物理主机称为结点（node），将客户机操作系统称为域（domain）。
libvirt及其应用程序在宿主操作系统中运行。
1. libvirt架构说明
下面通过示意图对libvirt 架构进行介绍。没有使用libvirt的虚拟机管理方式如图 8-1 所示，使用libvirt的虚拟机管理方式如图8-2所示。  图8-1 没有使用libvirt的虚拟机管理方式:

图8-2 使用libvirt的虚拟机管理方式:
在图8-1和图8-2中：
- Node：一台独立的物理机器，即宿主机。
- Hypervisor：宿主机中运行的软件模块，可提供多个不同客户机操作系统的虚拟机。
- Domain：Hypervisor所提供的运行在虚拟机之上的客户机操作系统实例。
通过比较可以看出，libvirt 为各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，进而供应用程序调用，对应用开发者屏蔽了不同虚拟机监控程序的区别。
libvirt的控制方式有以下两种。
第一种方式管理应用程序和域位于同一结点上（如图 8-2 所示），管理应用程序通过 libvirt 工作，以控制本地域。
第二种方式管理应用程序和域位于不同的结点上（如图 8-3 所示）。该模式使用一种运行于远程结点上、名为 libvirtd 的特殊守护进程。当在新结点上安装 libvirt时，该程序会自动启动，且可自动确定本地虚拟机监控程序并为其安装驱动程序。该管理应用程序通过一种通用协议从本地 libvirt 连接到远程libvirtd。对于 QEMU，协议在 QEMU 监视器处结束。QEMU包含一个监测控制台，它允许检查运行中的来宾操作系统并控制虚拟机（VM）的各部分。  图8-3 使用libvirt的远程虚拟机管理方式
为支持各种虚拟机监控程序的可扩展性，libvirt 实施一种基于驱动程序的架构，该架构允许一种通用的 API 以通用方式为大量潜在的虚拟机监控程序提供服务。这意味着：一些虚拟机监控程序的某些专业功能在 API 中不可见。另外，有些虚拟机监控程序可能不能实施所有的API功能，因而在特定的驱动程序内被定义为不受支持。图8-4展示了 libvirt API 与相关驱动程序的层次结构。这里也需要注意，libvirtd 提供从远程应用程序访问本地域的方式。  图8-4 libvirt API 与相关驱动程序的层次结构
2. libvirt API控制接口
本节主要对libvirt API的主要准则和架构选择进行详细描述。
为了能够对支持各种主流操作系统的虚拟化管理工具进行控制，libvirt API公开了所有的资源。
2.1. libvirt对象
高级 libvirt API 可划分为5 个 API 部分，如图7-5所示。
图8-5 高级libvirt API示意图
- virConnectPtr：虚拟机监控程序连接 API。virConnectPtr 是操作所使用的第一个对象，它代表一个到Hypervisor的连接。应用程序一旦获得virConnectPtr连接的Hypervisor，就可以通过它来管理域，以及管理存储、网络虚拟化等其他虚拟化资源。
- virDomainPtr：域 API，代表一个域（无论此域当前是否处于运行状态）。virConnectListDomains功能返回一系列域标识符，它们代表当前Hypervisor上所有的活动域。
- virNetworkPtr：网络 API，代表一个网络（无论此网络当前是否在**状态）。virConnectListNetworks功能可以将当前结点上所有的虚拟化网络列举出来。
- virStorageVolPtr：存储卷 API ，代表一个存储卷。virStorageVolLookupByPath功能在结点上可以根据路径找到相应的存储卷对象。
- virStoragePoolPtr：存储池 API，代表一个存储池。存储池是一个对存储卷进行分配和存储的逻辑区域，virStoragePoolLookupByVolume功能可以根据给定的存储容量找到符合要求的存储池。
以上所涉及的域、网络及存储池，都可以处于运行状态或休眠状态。所谓运行状态，是指该域、网络或存储池正在运行或可以被立即调用；所谓休眠状态，是指该域、网络或存储池虽没有运行，但系统中存储着对它们的永久性定义，这样可以保证处于休眠状态的域、网络、存储池等资源在需要的时候被动态**。
（1）Libvirt对象运行机制的详细描述
为给定虚拟机监控程序创建连接后，会通过该连接执行所有的通信任务和所有的API调用。在C API中，该行为通过virConnectOpen调用（以及其他进行认证的调用）提供。这些函数的返回值是一个virConnectPtr对象。该对象作为所有其他管理功能的基础，是对给定虚拟机监控程序进行并发API调用所必需的语句。重要的并发调用是virConnectGetCapabilities和virNodeGetInfo，前者返回虚拟机监控程序和驱动程序的功能，后者获取有关结点的信息。该信息以XML文档的形式返回，这样通过解析便可了解可能发生的行为。
进入Hypervisor程序后，便可以使用一组API调用函数重复使用该虚拟机监控程序上的各种资源。virConnectListDomains API调用函数返回一列域标识符，它们代表该虚拟机监控程序上的活动域。
API实现大量针对域的函数。要探究或管理域，首先需要一个virDomainPtr对象。我们可通过多种方式获得该句柄（使用ID、UUID或域名），可以使用该函数返回的索引表并调用virDomainLookupByID来获取域句柄。有了该域句柄，就可以执行很多操作，从探究域（virDomainGetUUID、virDomainGetInfo、virDomainGetXMLDesc、virDomainMemoryPeek）到控制域（virDomainCreate、virDomainSuspend、virDomainResume、virDomainDestroy和virDomainMigrate）。
我们还可使用 API 管理并检查虚拟网络和存储资源。建立API模型之后，需要一个 virNetworkPtr 对象来管理并检查虚拟网络，且需要一个virStoragePoolPtr或 virStorageVolPtr对象来管理这些资源。
API 还支持一种事件机制，您可使用该机制注册为在特定的事件（比如域的启动、中止、恢复或停止）发生时获得通知。
（2）libvirt对象的命名方式
获取对象句柄的方式取决于该对象的命名方式，大多数对象有多种命名方式，主要的命名方式列举如下。
- 名字命名方式。此命名方式直接使用该对象的名字，可以提供非常友好的用户标识符，但是在不同的结点中往往会有重名现象，命名的单一性无法得到保证。
- ID 命名方式。这种命名方式使用该对象运行时 Hypervisor 所分配的唯一标识符进行命名。虽然保证了命名的单一性，但是该命名在资源停用后将变得无意义。
- UUID命名方式。这种命名方式使用16B的唯一标识符进行命名。该16B的标识符在RFC 4122中定义，在整组结点中是唯一的，并且长期有效。
2.2. libvirt驱动
libvirt驱动的结构如图8-6所示。  图8-6 libvirt驱动结构示意图
2.3. libvirt守护进程及远程接入
只要机器上运行了libvirt daemon（包括远程机器），所有的libvirt功能就都可以访问和使用。libvirt远程接入过程如图8-7所示。
图8-7 libvirt远程接入示意图
3. libvirt的主机域管理
libvirt的主机域管理主要是对虚拟机的管理。
libvirt对虚拟机的管理包括不同领域的生命周期操作，比如：启动、停止、暂停、保存、恢复和迁移。此外，libvirt 支持多种设备类型的热插拔操作，包括：磁盘、网卡、内存和CPU。
4. libvirt的网络架构
任何运行了libvirt daemon的主机都可以用来管理物理和逻辑的网络接口，可以列出现有的接口卡，配置和创建接口，以及桥接、vlan和关联设备等，通过netcf都可以支持。
任何运行了libvirt daemon的主机都可以用来管理和创建虚拟网络。libvirt虚拟网络使用防火墙规则作为路由器，让虚拟机可以透明地访问主机的网络。
本节主要介绍启用libvirt网络API的网络配置，详细内容如图8-8所示。
- VLAN 1：此虚拟网络通过流量转发和NAT方式与LAN 2相连。
- VLAN 2：此虚拟网络与所有的物理LAN完全隔离。
- Guest A：第一个网络接口桥接到物理LAN 1；第二个网络接口与虚拟网络VLAN 1相连。
- Guest B：第一个网络接口与虚拟网络VLAN 1相连，具有有限的NAT；第二个网络接口与虚拟网络VLAN 2相连。Guest B在两个虚拟网络之间充当路由，可以提供有限的互联互通，同时保证了Guest C与物理LAN 2的连接。
- Guest C：仅有一个网络接口与虚拟网络VLAN 2相连。Guest C没有直接与任何物理LAN相连，只能依靠Guest B的路由。
libvirt网络架构的逻辑示意图如图8-8所示。  图8-8 libvirt网络架构逻辑示意图
libvirt网络架构的物理示意图如图8-9所示。  图8-9 libvirt网络架构物理示意图
5. libvirt的存储管理
libvirt存储管理API基于两个核心概念：卷和池。
卷是一块独立的存储容量，可以分配给用户，也可以用于进一步构建池。卷在一般情况下可以是一个块设备、一个原始文件，也可以是一个特殊格式的文件。
池为获取一个存储块，并将其分解为卷的过程提供支持。我们可以通过池对物理磁盘、NFS服务器、iSCSI对象、主机适配器，以及LVM组等设备进行管理。
卷和池这两个概念已被映射到 libvirt 对象中，分别是 virStorageVolPtr 和virStoragePoolPtr。任何运行了 libvirt daemon 的主机都可以用来管理不同类型的存储：创建不同格式的文件映像（如qcow2、vmdk、raw等）、挂接NFS共享、列出现有的LVM卷组、创建新的LVM卷组和逻辑卷、对未处理过的磁盘设备分区、挂接iSCSI共享等。
此外，由于libvirt可以远程工作，以上提到的功能都可以通过远程主机使用。