镜像文件从raw格式转换为qcow2
本文最后更新于：August 23, 2024 pm
将 raw 格式转换为 qcow2 格式是 KVM 虚拟化环境中常见的操作，本文主要介绍如何使用qemu工具将虚拟机的镜像文件从raw格式转换为qcow2格式。
KVM 虚拟机硬盘文件格式
KVM 虚拟机可以使用多种格式的硬盘文件，其中 raw 和 qcow2 是两种最常用的格式。
raw 格式
工作原理：
raw 格式文件是原始磁盘镜像，它直接复制了物理硬盘的扇区数据，没有经过任何压缩或转换。因此，raw 文件的大小与它所代表的虚拟磁盘大小完全相同。
特点：
优点：
- 高性能： 由于没有额外的转换层，raw 格式文件读写速度最快。
- 简单直接： 结构简单，易于理解和管理。
- 兼容性好： 可以被大多数虚拟化软件和工具识别。
缺点：
- 空间占用大： 即使虚拟磁盘内部有很多空闲空间，raw 文件也会占用全部空间。
- 不支持快照： 无法创建磁盘快照，备份和恢复操作效率低。
- 安全性较低： raw 文件包含了所有数据，包括已删除的文件，存在数据泄露风险。
适用场景：
- 对性能要求极高的虚拟机，例如数据库服务器。
- 需要将虚拟磁盘镜像直接复制到物理硬盘的场景。
- 需要与其他不支持 qcow2 格式的虚拟化软件或工具兼容的场景。
qcow2 格式
工作原理：
qcow2 格式文件是 QEMU 镜像文件格式，它是一种精简配置的磁盘镜像，采用了多种技术来提高存储效率和性能。
- 写时复制 (Copy-on-Write)： qcow2 文件初始大小很小，只有在写入数据时才会分配实际空间。
- 压缩： qcow2 文件支持多种压缩算法，可以有效减小文件大小。
- 快照： qcow2 文件支持创建多个磁盘快照，方便进行备份、恢复和测试。
特点：
优点：
- 节省存储空间： 只占用实际使用的磁盘空间，支持压缩。
- 支持快照： 方便备份、恢复和测试。
- 安全性更高： 可以加密镜像文件，保护数据安全。
- 高级功能： 支持 AES 加密、zlib 压缩等高级功能。
缺点：
- 性能略低： 由于引入了额外的转换层，性能略低于 raw 格式。
- 兼容性稍差： 主要用于 KVM 和 QEMU 等虚拟化软件。
适用场景：
- 大多数 KVM 虚拟机场景。
- 需要节省存储空间的场景。
- 需要频繁创建快照进行备份和测试的场景。
- 对安全性要求较高的场景。
总结：
| 特性 | raw 格式 | qcow2 格式 |
|---|---|---|
| 文件大小 | 与虚拟磁盘大小相同 | 远小于虚拟磁盘大小，按需分配 |
| 性能 | 最快 | 略慢于 raw 格式 |
| 快照 | 不支持 | 支持 |
| 压缩 | 不支持 | 支持 |
| 安全性 | 较低 | 较高 |
| 适用场景 | 对性能要求极高、需要直接复制到物理硬盘 | 大多数场景，节省空间、支持快照、安全性更高 |
总的来说，qcow2 格式在功能、效率和安全性方面都优于 raw 格式，除非对性能有较高的要求，不然一般推荐使用qcow2作为 KVM 虚拟机使用的硬盘文件格式。
转换格式
检查硬盘
改造前我们先进入虚拟机中检查一下硬盘的相关信息：
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然后在宿主机上面查看文件信息
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转换命令
接着使用这个命令进行转换
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让我们逐个分析命令中的参数：
qemu-img convert: 这是qemu-img工具的子命令，用于转换磁盘镜像文件的格式。-f raw: 指定源磁盘镜像文件的格式为raw。-O qcow2: 指定目标磁盘镜像文件的格式为qcow2。-c: 可选参数，表示在转换过程中对 qcow2 镜像进行压缩。vdisk1.img: 源磁盘镜像文件的名称。vdisk1.qcow2: 转换后的目标磁盘镜像文件的名称。
命令执行过程：
qemu-img读取源文件vdisk1.img，该文件为 raw 格式。qemu-img将 raw 格式的数据转换为 qcow2 格式。- 如果使用了
-c参数，qemu-img会在转换过程中对 qcow2 镜像进行压缩。 qemu-img将转换后的 qcow2 格式数据写入目标文件vdisk1.qcow2。
转换完成之后我们查看qcow2文件的信息，可以看到转换前后的文件大小有非常明显的差别
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这里还需要注意，如果担心ls命令看到的文件大小并不是文件真实占用硬盘空间的大小，可以考虑使用du命令来检查
默认情况下使用dd命令来生成一个raw文件，并不会马上占用对应的硬盘大小。（例如dd一个100G大小的raw文件，实际并不会马上占用100G的硬盘，只会随着实际使用而不断增长）
但是还有一种特殊的情况就是使用rsync命令备份这些文件的时候，因为raw文件的特性，如果一个100G的raw硬盘文件，只使用了30G，实际只占用了30G硬盘，因为rsync过程中对文件的复制操作，会导致复制过后的新文件大小变为100G。
修改xml配置
修改前xml文件
qemu转换完成之后我们需要修改kvm虚拟机的xml配置文件
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解析一下上面的这段配置
1. 硬盘缓存模式 cache='writeback'
writeback模式下，数据写入磁盘镜像文件时会先缓存到主机内存，稍后再写入磁盘。- 优点：提升写入性能。
- 缺点：存在数据丢失风险，如果主机崩溃，缓存中的数据将丢失。
建议：
除非对性能要求极高，否则建议使用更安全的缓存模式，例如：
cache='none'：禁用缓存，每次写入都直接写入磁盘，最安全但性能较低。cache='writethrough'：写入数据时同时写入缓存和磁盘，兼顾性能和安全性。
2. 硬盘总线类型 bus='virtio'
virtio是半虚拟化驱动，性能优于模拟设备。- 但需要客户机操作系统安装
virtio驱动才能识别。
建议：
- 确认客户机操作系统已安装
virtio驱动，例如 Ubuntu 通常默认安装。 - 如果客户机操作系统不支持
virtio，则需要使用模拟设备，例如bus='ide'或bus='scsi'。
3. PCI 地址分配 address type='pci' ...
- 这段配置为虚拟硬盘分配了固定的 PCI 地址。
- 一般情况下，KVM 会自动分配 PCI 地址，无需手动指定。
- 如果对这个配置进行了修改导致报错却又不知道如何还原，可以尝试将这段配置直接删除，删除后再次启动虚拟机一般会自动生成对应的新配置。
4. disk type
在 KVM 虚拟机配置文件中，<disk> 元素的 <driver> 子元素中的 type='raw' 指的是虚拟磁盘镜像文件的格式。
type='raw' 表示使用原始磁盘镜像格式。
- 特点：
- 直接映射: 虚拟磁盘文件直接映射到主机文件系统上的一个文件，没有额外的格式转换，读写性能最好。
- 简单: 结构简单，创建和使用方便。
- 空间占用大: 即使虚拟磁盘内部文件系统有空闲空间，镜像文件大小也不会自动缩减。
其他可用的 type 参数：
除了 raw 之外，qemu 驱动还支持其他几种虚拟磁盘镜像文件格式：
qcow2(推荐):- QEMU 默认格式，支持许多高级功能，例如：
- 稀疏分配: 镜像文件大小可以动态增长，只占用实际使用的空间。
- 快照: 可以创建虚拟磁盘的时间点副本。
- 压缩: 可以压缩镜像文件，节省存储空间。
- QEMU 默认格式，支持许多高级功能，例如：
qed:- KVM/QEMU 早期版本使用的格式，功能较少，现在已经很少使用。
vmdk:- VMware 使用的虚拟磁盘格式，KVM 可以读取和使用，但不建议创建新的
vmdk格式镜像。
- VMware 使用的虚拟磁盘格式，KVM 可以读取和使用，但不建议创建新的
修改后xml文件
这里主要修改的是source file和type字段
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重新登录机器之后我们检查硬盘的情况
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到这里整个转换就完成了。