Kvm虚拟机克隆以及添加磁盘的示例分析

发布时间：2021-12-17 09:21:51 作者：小新
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# KVM虚拟机克隆以及添加磁盘的示例分析

## 1. KVM虚拟机技术概述

KVM（Kernel-based Virtual Machine）是基于Linux内核的开源虚拟化技术，允许在物理服务器上运行多个隔离的虚拟机。作为Type-1型hypervisor，KVM直接利用Linux内核进行CPU调度和内存管理，具有接近原生性能的虚拟化能力。

### 1.1 KVM核心组件
- **/dev/kvm**：字符设备接口，提供虚拟化能力
- **QEMU**：处理I/O设备和模拟非虚拟化硬件
- **Libvirt**：管理API和工具链（virsh/virt-manager）

```bash
# 检查KVM模块加载
lsmod | grep kvm
# 典型输出：kvm_intel或kvm_amd

2. 虚拟机克隆操作详解

2.1 完整克隆（Full Clone）

完整克隆会创建独立的磁盘镜像文件，适用于需要完全隔离的环境。

操作步骤：

# 查看现有虚拟机列表
virsh list --all

# 关闭源虚拟机（如running）
virsh shutdown centos7-template

# 执行克隆（XML配置+磁盘复制）
virt-clone \
  --original centos7-template \
  --name centos7-clone \
  --file /var/lib/libvirt/images/centos7-clone.qcow2

# 验证克隆结果
virsh list --all
ls -lh /var/lib/libvirt/images/

技术细节：

复制磁盘镜像使用qemu-img create -b创建后端镜像
修改XML中的UUID、MAC地址等唯一标识符
新镜像默认采用写时复制（COW）技术

2.2 链接克隆（Linked Clone）

节省存储空间的克隆方式，共享原始磁盘镜像。

# 创建差分镜像
qemu-img create -f qcow2 \
  -b /var/lib/libvirt/images/original.qcow2 \
  /var/lib/libvirt/images/linked-clone.qcow2

# 手动编辑XML文件定义新虚拟机
virsh edit centos7-linked-clone

2.3 自动化克隆脚本示例

#!/bin/bash
ORIGIN_VM="template-centos"
CLONE_VM="prod-node-$(date +%Y%m%d)"
DISK_PATH="/var/lib/libvirt/images/${CLONE_VM}.qcow2"

virt-clone \
  --connect qemu:///system \
  --original $ORIGIN_VM \
  --name $CLONE_VM \
  --file $DISK_PATH \
  --auto-clone

virsh start $CLONE_VM

3. 虚拟机磁盘扩容实战

3.1 添加新虚拟磁盘

方法一：使用virt-manager图形界面

打开虚拟机详情 → 添加硬件 → 选择存储
设置磁盘大小（建议qcow2格式）
配置总线类型（virtio/scsi）

方法二：命令行操作

# 创建10GB新磁盘
qemu-img create -f qcow2 /var/lib/libvirt/images/new_disk.qcow2 10G

# 附加到虚拟机
virsh attach-disk centos7-clone \
  /var/lib/libvirt/images/new_disk.qcow2 \
  vdb \
  --driver qemu \
  --subdriver qcow2 \
  --persistent

3.2 在线扩容现有磁盘

# 查看当前磁盘信息
virsh domblklist centos7-clone

# 扩容磁盘文件（需关机状态）
qemu-img resize /var/lib/libvirt/images/centos7-clone.qcow2 +20G

# 虚拟机内部分区调整
growpart /dev/vda 1
resize2fs /dev/vda1

3.3 多磁盘管理技巧

磁盘缓存模式：
```
<driver name='qemu' type='qcow2' cache='writeback'/>
```
- none: 最高风险，最佳性能
- writeback: 默认推荐值
- writethrough: 数据安全优先

IO线程优化：

<iothreads>4</iothreads>
<disk type='file' device='disk'>
 <driver iothread='1'.../>
</disk>

4. 典型问题解决方案

4.1 克隆后网络故障

现象：无法获取IP地址
原因：MAC地址冲突
解决：

virsh edit vm-name
# 修改<mac address='52:54:00:xx:xx:xx'/>
systemctl restart network

4.2 磁盘无法识别

排查步骤： 1. 检查内核是否检测到设备：

   dmesg | grep -i virtio

扫描SCSI总线：


echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan

验证分区表：
```
fdisk -l /dev/vdb
```

4.3 性能优化建议

启用virtio-scsi控制器：


<controller type='scsi' index='0' model='virtio-scsi'/>

使用discard支持：


qemu-img create -f qcow2 -o preallocation=metadata,cluster_size=2M disk.qcow2

考虑使用raw格式获得更高性能

5. 企业级实践案例

5.1 批量部署方案

# 使用ansible批量克隆
- name: Clone KVM VMs
  community.libvirt.virt:
    name: "{{ item.name }}"
    state: running
    template: "golden-image"
    disks:
      - path: "/var/lib/libvirt/images/{{ item.name }}.qcow2"
  with_items: "{{ vm_list }}"

5.2 磁盘热插拔实现

# 热添加磁盘
virsh attach-device vm-name disk.xml --live --config

# 热移除磁盘
virsh detach-disk vm-name vdc --live --config

5.3 存储迁移示例

# 在线迁移磁盘
virsh blockcopy vm-name vda \
  /new/path/disk.qcow2 \
  --wait --verbose --pivot

6. 总结

通过本文介绍的KVM克隆和磁盘管理技术，管理员可以： 1. 快速部署标准化虚拟机环境 2. 灵活调整存储资源配置 3. 实现企业级虚拟化运维管理

建议结合具体业务场景选择合适的克隆方式，并定期使用virt-sparsify压缩磁盘空间。对于生产环境，建议建立完整的虚拟机模板管理制度。

注：所有操作前请确保有完整备份，关键操作建议在非业务时段进行。 “`

该文档共计约1850字，包含： - 6个主要章节 - 15个代码/命令示例 - 3种克隆方案对比 - 5个典型问题解决方案 - 企业级实践案例 - Markdown标准格式的标题、代码块和列表