QCOW2/RAW/qemu

2024-06-27 02:47| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录扩展阅读 RAW QCOW2 QEMU-COW 2 QCOW2 Header QCOW2 的 COW 特性 QCOW2 的快照 qemu-img 的基本使用 RAW 与 QCOW2 的区别

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The QCOW2 Image Format 为什么用ls和du显示出来的文件大小有差别？ Qcow2镜像格式解析 ROW/COW 快照技术原理解析

RAW

KVM 虚拟化中使用的镜像格式通常为 RAW 和 QCOW2 两种格式.

RAW 的原意是「未被加工的」, 所以 RAW 格式镜像文件又被称为原始镜像或裸设备镜像, 从这些称谓可以看出, RAW 格式镜像文件能够直接当作一个块设备, 以供 GuestOS 使用. 也就是说 KVM 的 GuestOS 可以直接从 RAW 镜像中启动, 就如 HostOS 直接从硬盘中启动一般.

块设备: IO 设备中的一类, 将信息存储在固定大小的块中, 并且每个块都有自己的地址, 常用的块设备有硬盘.

因为 RAW 镜像文件赤裸裸的特性带来了下列好处:

使用 dd 指令创建一个 File 就能够模拟 RAW 镜像文件性能较 QCOW2 要更高支持裸设备的原生特性, 例如: 直接挂载能够随意转换格式, 甚至作为其他两种格式转换时的中间格式能够使用 dd 指令来追加 RAW 镜像文件的空间

相对的, RAW 镜像文件也具有一个非常大的缺陷, 就是不支持快照. 所以才有了后来 QCOW 和 QCOW2 的发展.

QCOW2 (QEMU-COW 2)

(摘自官方文档)QEMU copy-on-write format with a range of special features, including the ability to take multiple snapshots, smaller images on filesystems that don’t support sparse files, optional AES encryption, and optional zlib compression QEMU-COW 镜像文件具有一系列特性, 支持包括多重快照(能够创建基于之前镜像的新镜像, 速度更快), 占用更小的存储空间(不支持稀疏特性, 不会预先分配指定 Size 的存储空间), 可选的 AES 加密方式, 可选的 zlib 压缩方式等功能.

QCOW2 镜像格式是 KVM-QEMU 支持的磁盘镜像格式之一, 其表现形式为在一个系统文件中模拟一个具有一定 Size 的块设备.

QCOW2 Header

每个 QCOW2 镜像文件都会以一个格式固定的 Header 开始.

typedef struct QCowHeader { uint32_t magic; uint32_t version; # Version number 版本号 (valid values are 2 and 3) uint64_t backing_file_offset; # backing_file_offset: 表示 backing file 文件绝对路径的字符串相对于 QCOW2 镜像文件起始位置的偏移量 uint32_t backing_file_size; # 因为上述的 backing file 文件绝对路径的字符串不是以'\0'结束的 # 所以需要通过 backing_file_size 来指出该字符串的长度 # 如果当前 Header 的镜像是一个 COW 镜像, 则存在 backing file 文件, 否则没有 uint32_t cluster_bits; # cluster_bits: cluster 的位数, 表示 cluster 的大小 # 1 du -h rhel6_0.img 1.1G rhel6_0.img

相对的, 如果创建一个同为 20G 的 QCOW2 镜像文件, 无论是使用 ls 还是 du 指令查看到的文件 Size 都应该是一致的. 这说明 QCOW2 镜像文件除了含有作为一个块设备所需要的数据信息之外, 其自身还包含了内部块分配信息的记录. EXAMPLE:

$> qemu-img info rhel6_0 image: rhel6_0 file format: qcow2 virtual size: 20G (21474836480 bytes) disk size: 1.0G cluster_size: 262144 Format specific information: compat: 1.1 lazy refcounts: false $> ls -lh rhel6_0 -rw-r--r-- 1 root root 1.1G Apr 6 19:26 rhel6_0 $> du -h rhel6_0 1.1G rhel6_0

需要注意的是: 虽然 Sparse File 特性会导致镜像文件的内部块中存在 holes, 但实际上 holes 是不会占用存储空间的, 无论是 RAW(Support Sparse File) 还是 QCOW2(Don’t Support Sparse Files), 两者的磁盘利用率相等, 因为物理硬盘的块数量是固定的, 不会受到 holes 的影响. 虽说 holes 不会影响最终的磁盘使用率, 不过 holes 能够引起某些应用进程的「误解」. 例如: 上面已经举例的 ls 指令, 除此之外, 在 scp RAW 镜像文件时, 会消耗更大的网络 I/O. 同样的, tar RAW 镜像文件时也会消耗更长的时间和 CPU. 这也算是 RAW 的一大缺点了, 一般的解决方法就是将 RAW 转换为 QCOW2 之后再进行压缩或传输.

当然, Sparse File 也是具有其优势的: 「The advantage of sparse files is that storage is only allocated when actually needed: disk space is saved, and large files can be created even if there is insufficient free space on the file system.」 Sparse FIle 的优势在于: 存储只有在实际需要时, 空间才会被分配. 存储的实际空间被保留了起来, 所以即使在文件系统上显示以及没有足够的可用空间时, 仍然可以创建大文件.

除了 Sparse File 特性的区别之外, 使用 RAW 启动的虚拟机会比 QCOW2 启动的虚拟机 I/O 效率更高一些(25%), 所以如果追求性能的话建议选用 RAW 格式.

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