KVM虚拟机的磁盘如何通过QEMU进行管理?，kv m虚拟机

***：本文聚焦于KVM虚拟机磁盘通过QEMU管理的问题。KVM是重要的虚拟机技术，磁盘管理在虚拟机运行中至关重要。QEMU在其中扮演关键角色，可实现对KVM虚拟机磁盘多方面的管理，包括磁盘的创建、配置、调整大小等操作。理解其管理方式有助于提升KVM虚拟机磁盘管理的效率，保障虚拟机的稳定运行等，但目前未详细阐述具体的管理操作步骤等内容。

本文目录导读：

1. QEMU与KVM虚拟机磁盘基础
2. 使用QEMU创建KVM虚拟机磁盘
3. 磁盘分配与挂载
4. 磁盘扩展
5. 磁盘备份与恢复
6. 磁盘性能优化

《KVM虚拟机磁盘的QEMU管理之道》

KVM（Kernel - based Virtual Machine）是一种开源的基于内核的虚拟机技术，在现代虚拟化环境中被广泛应用，在KVM虚拟机的管理中，磁盘管理是至关重要的一部分，QEMU（Quick Emulator）作为KVM的重要辅助工具，提供了强大的磁盘管理功能，通过QEMU管理KVM虚拟机磁盘，可以实现磁盘的创建、分配、扩展、备份以及性能优化等操作，这对于构建稳定、高效的虚拟化环境有着重要意义。

QEMU与KVM虚拟机磁盘基础

（一）磁盘镜像格式

1、RAW格式

- RAW格式是一种简单的磁盘镜像格式，它是原始磁盘数据的逐字节拷贝，没有任何额外的结构信息，优点是简单直接，性能较好，因为没有格式转换的开销，在创建一个RAW格式的磁盘镜像时，QEMU直接按照指定的大小分配磁盘空间，数据存储方式与物理磁盘相似。

- 它也有一些缺点，由于没有压缩和稀疏存储特性，RAW格式的镜像文件会占用与实际分配磁盘空间相同的文件大小，创建一个100GB的RAW格式磁盘镜像，即使实际使用的磁盘空间只有10GB，镜像文件在文件系统中仍然会占用100GB的空间。

2、QCOW2格式

- QCOW2（QEMU Copy - on - Write version 2）是一种功能强大的磁盘镜像格式，它支持压缩、加密、稀疏存储等特性，稀疏存储意味着镜像文件只会占用实际使用的磁盘空间，对于一个初始大小为100GB的QCOW2镜像，如果只使用了10GB的空间，那么镜像文件在文件系统中大约只占用10GB加上少量元数据的空间。

- 它的写时复制（Copy - on - Write）特性使得在创建虚拟机克隆时非常高效，当对克隆虚拟机的磁盘进行写入操作时，才会复制原始磁盘镜像中的相应数据块，从而节省了磁盘空间和克隆时间。

（二）磁盘设备类型

1、虚拟磁盘设备（Virtio - disk）

- Virtio - disk是一种专门为虚拟机设计的高性能磁盘设备类型，它通过在客户机操作系统和宿主机之间优化数据传输协议，减少了磁盘I/O的开销，在KVM虚拟机中使用Virtio - disk设备，能够显著提高磁盘的读写性能。

- 与传统的IDE磁盘设备相比，Virtio - disk可以更好地利用宿主机的硬件资源，如多核CPU和高速磁盘阵列，在高并发的磁盘读写场景下，Virtio - disk能够提供更稳定和高效的磁盘服务。

2、IDE磁盘设备

- IDE（Integrated Drive Electronics）磁盘设备是一种较为传统的磁盘设备类型，虽然它的性能相对Virtio - disk要低一些，但在某些兼容性要求较高的场景下仍然有用，一些较旧版本的操作系统可能对Virtio - disk的支持不完善，此时可以选择使用IDE磁盘设备来确保虚拟机的正常运行。

使用QEMU创建KVM虚拟机磁盘

（一）创建RAW格式磁盘镜像

1、命令示例

- 使用qemu - img命令创建RAW格式磁盘镜像，要创建一个大小为20GB的RAW格式磁盘镜像，可以使用以下命令：

qemu - img create - f raw disk.raw 20G

- 这里，- f raw指定了磁盘镜像的格式为RAW，disk.raw是要创建的磁盘镜像文件名，20G指定了磁盘镜像的大小。

2、参数含义

qemu - img是QEMU提供的用于磁盘镜像管理的工具。create是创建磁盘镜像的操作命令，除了指定格式和大小外，还可以添加其他参数，可以指定磁盘镜像的预分配模式，如果想要预分配整个磁盘空间（这种方式创建镜像速度较慢，但后续磁盘写入性能较好），可以使用- o preallocation = full参数。

（二）创建QCOW2格式磁盘镜像

1、命令示例

- 同样使用qemu - img命令创建QCOW2格式磁盘镜像。

qemu - img create - f qcow2 disk.qcow2 50G

- 此命令创建了一个大小为50GB的QCOW2格式磁盘镜像。

2、高级特性应用

- 对于QCOW2格式磁盘镜像，可以利用其加密特性，要创建一个加密的QCOW2格式磁盘镜像，可以使用以下命令：

qemu - img create - f qcow2 - o encryption = aes disk_encrypted.qcow2 30G

- 这里- o encryption = aes指定了使用AES算法对磁盘镜像进行加密，在创建加密磁盘镜像时，需要在虚拟机启动时提供相应的解密密钥才能正常使用磁盘。

磁盘分配与挂载

（一）将磁盘镜像分配给KVM虚拟机

1、基于Libvirt的配置

- 在使用Libvirt管理KVM虚拟机时，可以通过XML配置文件将磁盘镜像分配给虚拟机，以下是一个简单的XML配置片段，用于将一个QCOW2格式的磁盘镜像分配给虚拟机：

```xml

<disk type = 'file' device = 'disk'>

<driver name = 'qemu' type = 'qcow2'/>

<source file = '/var/lib/libvirt/images/disk.qcow2'/>

<target dev = 'vda' bus = 'virtio'/>

</disk>

```

- 在这个配置中，<disk>标签定义了磁盘设备。<driver>标签指定了磁盘驱动类型为qemu和磁盘镜像格式为qcow2。<source>标签指定了磁盘镜像文件的路径，<target>标签定义了在虚拟机内部磁盘设备的名称（vda）和总线类型（virtio）。

2、直接QEMU命令行参数

- 也可以在启动QEMU时直接使用命令行参数来分配磁盘镜像。

qemu - system - x86_64 - drive file = disk.qcow2,format = qcow2,if = virtio

- 这里- drive参数用于指定磁盘设备，file = disk.qcow2指定了磁盘镜像文件，format = qcow2指定了磁盘镜像格式，if = virtio指定了磁盘设备的接口类型为virtio。

（二）在虚拟机内部挂载磁盘

1、Linux虚拟机中的挂载

- 在Linux虚拟机中，假设分配的磁盘设备为/dev/vda，首先需要对磁盘进行分区，可以使用fdisk或parted工具，使用fdisk对/dev/vda进行分区：

fdisk /dev/vda

- 然后创建文件系统，如使用mkfs.ext4创建ext4文件系统，如果分区为/dev/vda1，则命令为mkfs.ext4 /dev/vda1，可以将分区挂载到虚拟机内部的文件系统中，例如挂载到/data目录：

mount /dev/vda1 /data

2、Windows虚拟机中的磁盘管理

- 在Windows虚拟机中，当添加了新的磁盘设备后，需要通过磁盘管理工具来初始化磁盘、创建分区和格式化，可以通过右键点击“我的电脑”（或“此电脑”），选择“管理”，然后在“磁盘管理”中进行操作。

磁盘扩展

（一）QCOW2格式磁盘镜像的扩展

1、使用qemu - img命令扩展

- 对于QCOW2格式磁盘镜像，可以使用qemu - img命令进行扩展，要将名为disk.qcow2的磁盘镜像从50GB扩展到100GB，可以使用以下命令：

qemu - img resize disk.qcow2 + 50G

- 这个命令会增加磁盘镜像的大小，在虚拟机内部还需要对扩展后的磁盘进行相应的操作，如在Linux虚拟机中使用parted或growpart工具来扩展分区和文件系统以利用新增的磁盘空间。

2、在虚拟机内部处理扩展后的磁盘

- 在Linux虚拟机中，如果使用parted工具，首先启动parted并选择要扩展的磁盘设备，

parted /dev/vda

- 然后使用print命令查看分区情况，再使用resizepart命令扩展分区，如果是ext4文件系统，可以使用resize2fs命令扩展文件系统以使用整个分区的空间。

（二）RAW格式磁盘镜像的扩展

1、扩展磁盘镜像文件大小

- 对于RAW格式磁盘镜像，可以通过直接操作文件系统来扩展磁盘镜像的大小，在Linux宿主机上，如果磁盘镜像文件为disk.raw，可以使用truncate命令来扩展文件大小，假设要将磁盘镜像从20GB扩展到30GB，可以使用以下命令：

truncate - s 30G disk.raw

- 同样需要在虚拟机内部对磁盘进行重新分区和文件系统扩展操作才能使用新增的磁盘空间。

磁盘备份与恢复

（一）备份磁盘镜像

1、使用qemu - img命令备份

- 可以使用qemu - img命令进行磁盘镜像备份，要备份一个名为disk.qcow2的磁盘镜像到disk_backup.qcow2，可以使用以下命令：

qemu - img convert - O qcow2 - c - o compat = 0.10 disk.qcow2 disk_backup.qcow2

- 这里- O qcow2指定了输出的磁盘镜像格式为QCOW2，- c表示启用压缩，- o compat = 0.10设置了兼容性选项。

2、基于Libvirt的备份方法

- 在Libvirt环境下，可以使用virsh命令结合Libvirt的备份功能进行磁盘镜像备份，可以使用virsh domblklist命令获取虚拟机的磁盘设备信息，然后使用专门的备份工具（如libvirt - backup）按照指定的备份策略进行备份。

（二）恢复磁盘镜像

1、直接替换磁盘镜像文件（适用于简单情况）

- 在一些简单的场景下，如果虚拟机已经关闭，可以直接将备份的磁盘镜像文件替换原来的磁盘镜像文件，如果原始的磁盘镜像文件为disk.qcow2，备份文件为disk_backup.qcow2，在确保虚拟机未运行的情况下，将disk_backup.qcow2重命名为disk.qcow2即可。

2、通过Libvirt恢复磁盘镜像（更复杂情况）

- 在更复杂的场景下，例如需要在虚拟机运行时进行磁盘镜像恢复，可以利用Libvirt的热插拔磁盘功能，将备份的磁盘镜像转换为适合热插拔的格式（如果需要），然后通过virsh命令将新的磁盘镜像挂载到虚拟机上，再在虚拟机内部进行数据迁移或恢复操作。

磁盘性能优化

（一）调整磁盘缓存模式

1、不同缓存模式的影响

- QEMU支持多种磁盘缓存模式，如none、writeback、writethrough等。

none缓存模式表示不使用缓存，数据直接写入磁盘，这种模式适用于对数据一致性要求极高的场景，但磁盘I/O性能可能会受到影响。

writeback缓存模式是一种异步写入模式，数据首先写入缓存，然后在后台异步写入磁盘，这种模式可以提高磁盘写入的性能，但在宿主机突然断电等情况下可能会导致数据丢失。

writethrough缓存模式是一种同步写入模式，数据写入缓存的同时也会立即写入磁盘，这种模式在一定程度上平衡了数据安全性和性能。

2、设置缓存模式

- 在使用QEMU命令行启动虚拟机时，可以通过- drive参数设置磁盘缓存模式。

qemu - system - x86_64 - drive file = disk.qcow2,format = qcow2,if = virtio,cache = writeback

- 这里cache = writeback设置了磁盘缓存模式为writeback。

（二）使用多磁盘设备提高I/O性能

1、磁盘I/O并行化

- 在KVM虚拟机中，可以为虚拟机配置多个磁盘设备，通过将不同类型的数据存储在不同的磁盘设备上，可以实现磁盘I/O的并行化，将操作系统文件存储在一个磁盘设备上，将数据库文件存储在另一个磁盘设备上。

2、配置多磁盘设备示例

- 在Libvirt的XML配置文件中，可以添加多个<disk>标签来配置多个磁盘设备。

```xml

<disk type = 'file' device = 'disk'>

<driver name = 'qemu' type = 'qcow2'/>

<source file = '/var/lib/libvirt/images/disk1.qcow2'/>

<target dev = 'vda' bus = 'virtio'/>

</disk>

<disk type = 'file' device = 'disk'>

<driver name = 'qemu' type = 'qcow2'/>

<source file = '/var/lib/libvirt/images/disk2.qcow2'/>

<target dev = 'vdb' bus = 'virtio'/>

</disk>

```

- 这样就为虚拟机配置了两个名为vda和vdb的磁盘设备，分别对应disk1.qcow2和disk2.qcow2磁盘镜像文件。

通过QEMU对KVM虚拟机磁盘进行管理是构建高效、稳定的虚拟化环境的关键，从磁盘镜像的创建、格式选择，到磁盘的分配、挂载、扩展、备份、恢复以及性能优化等方面，QEMU提供了丰富而强大的功能，合理运用这些功能，可以满足不同应用场景下的需求，提高KVM虚拟机的资源利用率和性能表现，同时保障数据的安全性和可用性，无论是企业数据中心的大规模虚拟化部署，还是个人开发者进行测试和开发环境的搭建，深入理解和掌握KVM虚拟机磁盘的QEMU管理技术都具有重要的意义。