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  • 几种虚拟机镜像格式

    千次阅读 2019-09-30 16:17:10
    几种虚拟机镜像格式 从用户角度看,虚拟机镜像文件是一个安装操作系统 的磁盘分区,客户操作系统需要经过一个驱动层才能访问到 .目前,多种虚拟机镜像格式可供选择,包括raw,qcow2、vmdk、vdi、vhd、qed以及fvd...

    几种虚拟机镜像格式

    从用户角度看,虚拟机镜像文件是一个安装有操作系统 的磁盘分区,客户操作系统需要经过一个驱动层才能访问到 .目前,有多种虚拟机镜像格式可供选择,包括raw,qcow2、vmdk、vdi、vhd、qed以及fvd等。表1列出了常 用的虚拟机及其支持的镜像格式。

    20190730135932.png

    虚拟机镜像文件及其访问方式

    虚拟机镜像文件保存了虚拟机硬盘的全部信息,按照数据存储方式的不同,可以分为两种模式:全镜像模式(Flat Mode)和稀疏模式(SparseMode)。

    全镜像模式保存了虚拟硬 盘中的所有字节数据,其中也包括对用户而言无效的数据; raw格式就是全镜像模式。

    稀疏模式只保存对用户和文件系 统有效的数据,只占用必要的存储空间,这种模式的镜像文件在存放数据时使用的可能不是连续的物理磁盘空间;前文提到的qcow2、qed、vmdk等都是稀疏模式。

    在整个虚拟机的体系中,I/O请求的处理过程大致如下:

    当VM的客户操作系统中的用户有磁盘I/O请求的时候,VMM(VMMonitor或者称为hypervisor)会捕获其I/O指令,根 据虚拟机实现策略的不同进行必要的转换,最终通过宿主机 操作系统内核的系统调用来完成客户操作系统的I/O请求。

    在Xen中,有一个tapdisk进程运行在Dom0中,来负责处理来 自其他DomU的I/O请求,完成地址转换过程。例如,虚拟机客户操作系统需要读或写一个磁盘块,VMM会调用宿主机内核的系统调用,定位到在镜像文件中的相应的文件块。在这 个过程中,由于虚拟化的原因,客户虚拟机的块地址需要经过 若干次的转换才能找到它在物理磁盘上的准确位置。在客户操作系统中,使用的是VBA(VirtualBlockAddress),在VMM 中使用的是IBA(ImageBlockAddress),就是镜像文件内的一 个偏移量,在宿主机内核的系统调用中使用的是PBA (PhysicalBlockAddress)。在定位到这些块的物理地址后,才 能进行客户操作系统所需要的各种操作。在全镜像模式中, 这种地址转换的过程相对简单,只需要一个线性的变换;而在 稀疏模式中,往往需要经过两次以上的地址变换,才能完成 VBA到PBA的转换过程。

    几种虚拟机镜像格式的原理

    raw

    raw就是原始的,它直接将文件系统的存储单元分配给 虚拟机使用,采取直读直写的策略。在raw格式的文件中,虚 拟出来的磁盘数据块号的大小决定了该数据块在raw文件中 的偏移量,也就是说虚拟磁盘存放数据的顺序和raw文件中 存放数据的顺序是一致的,由于这个特性,VBA到IBA的转 换比较简单,而IBA实际上就是PBA。在很多的实际应用中, 模板镜像采用raw格式,以提高模板镜像的读性能,而增量镜 像则使用其他格式,方便支持其他辅助特性。

    raw格式的优点有:一是寻址简单,访问效率较高;二是 可以通过格式转换工具方便地转换为其他格式;三是可以方 便地被宿主机挂载,可以在不启动虚拟机的情况下和宿主机 进行数据传输。但是,由于raw格式实现简单,不支持诸如压 缩、快照、加密和CoW等特性,另外,raw格式文件在创建时指 定大小之后,就占用了宿主机指定大小的空间,而不像qcow2 等稀疏模式的镜像格式可以从很小的文件按需地增长。

    qcow2和qed

    qcow2是qcow的一种改进,是Qemu实现的一种虚拟 机镜像格式。qcow2文件存储数据的基本单元是cluster,每一 个cluster由若干个数据扇区组成,每个数据扇区的大小是 512字节。在qcow2中,要定位镜像文件的cluster,需要经过两 次地址查询操作,类似于主存二级页表转换机制,如图2

    20190730164940.png

    客户操作系统的VBA,可以记为d,d=(d1,d2,d3),通过 d1所指示的L1表项的内容,找到L2表的位置A,再由d2指 示的L2表项的内容找到数据块的地址B,d3则指示数据块B 内的偏移量。在qcow2文件创建初始的时候,文件只有L1表 和文件头,L1表初始为空,当VM提供一个VBA需要写操作 的时候,qcow2的底层驱动会检查d1所指示的L1表项是否 为空,如果为空,就会在文件尾部新建一个L2表,并且把d1 所指示的L1表项赋值为L2表的地址,同理,也可以定位第一 次写数据块的地址和d2所指示的L2表项的值。当VM有读 数据操作的时候,qcow2驱动会首先确定该数据块是否在镜 像文件中,如果不在镜像文件中,则会从模板镜像中读取。在 qcow2中,数据块的IBA取决于第一次写操作,文件大小也会 随着写操作的增加而不断增长,基本上做到了用多少空间分 配多少空间,而不像raw格式一样,文件创建初始就是占用了 比较大的磁盘空间。qcow2格式不仅支持CoW,还支持快照、 压缩和加密等特性。
    qed的实现是qcow2的一种改型,存储定位查询方式和 数据块大小和qcow一样不同的是,在实现Wqe将qcow的表Rt)重写标 DirtFlag来代替

    vmdk

    vmdk是VMware实现的虚拟机镜像格式,与qcow2类似, vmdk也可以支持CoW快照、压缩等特性,镜像文件的大小也 是随着数据写入操作的增长而增长,数据块的寻址也需要通 过两次查询。在vmdk镜像文件的头部,会有一个文本描述 符(TextDescriptor),该文本描述了数据在虚拟镜像文件中数 据的布局方式。文本描述符在vmdk镜像文件中可以以单独 的文件形式存在,也可以作为文件头包含在镜像文件中。 vmdk通常会由一个basedisk,若干个link和extent组成,link 指示的是basedisk和extent的关系,extent是一个物理上的存 储区域,通常是一个文件。vmdk数据存储的单位被叫作 grain,每个grain也由若干个512字节大小的sector组成。在 支持稀疏存储的vmdk中,通过二级的元数据查询机制进行 数据块的定位。0级元数据称为grain目录(GrainDirectory, GD),1级元数据称为grain表(GrainTable,GT),GD和GT的 关系如图3所示。在实现上,基本上和qcow2类似。

    20190730170913.png

    fvd

    vd不仅支持上述qcow2和vmdk除了压缩以外的其他特
    性,而且还支持CoR(copyonread)和预取(AdaptivePrefetching)。 fvd文件元数据的组织和实现主要基于以下三点:

    1)使用位图(Bitmap)来实现CoW。位图里的一位表示
    一个数据块(Block)的状态,为0时表示该数据块在模板镜像 中,为1时表示在fvd镜像中。和qcow2中的数据组织单元 cluster一样,fvd数据块的默认大小为64B。在fvd中,一个 2MB的位图可以代表1TB模板镜像数据块的状态,而这个 2MB的位图可以很方便地加载到内存中,可以大大提高CoW 的性能。在fvd中,位图也用在CoR和预取之中。
    2)改变qcow2的二级查询方式,使用一级查询方式实现 存储定位。fvd把CoW和镜像文件的存储定位分开实现,在 CoW时,使用数据块是64KB,在虚拟镜像文件中存储定位 时,使用数据块(Chunk)大小为1MB。这样做的好处是大幅 度减小了查询表的大小,可以方便地将查询表一次载入内存,
    减少磁盘I/O,而且一次查询就可以方便地定位到所需的数 据块。
    3)对位图和一级查询表格的操作记录日志,日志满的时 候一次性提交更改,以减少对位图和查询表格的操作次数,提 高性能。由于位图和一级查询表格都可以方便地加载在内存 之中,所以对这些数据的操作比较快。在fvd中,元数据可以 和存储数据文件在一起,也可以和数据文件分开存储。fvd格 式的实现的架构如图4所示。

    转载于:https://www.cnblogs.com/mrwuzs/p/11271309.html

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  • 几种虚拟机镜像文件介绍

    千次阅读 2014-04-14 12:45:14
    云计算用一个朋友的话来说:”做云计算最苦逼的就是得时时刻刻...一直纠结在做虚拟化使用什么镜像格式,刚刚开始用了raw的file,后来发现LVM的很多特性对于虚拟化还是比较理想的能力,而且性能也很不错就用了LVM。后来

    云计算用一个朋友的话来说:”做云计算最苦逼的就是得时时刻刻为一些可能一辈子都碰不到的事做好准备。更苦逼的就是刚以为一个问题不会遇到,立刻就发生了。。。“。这个还真的没有办法,谁让哥我是搞云计算的呢,简单一个虚拟化就搞的你蛋疼,你还能想其它的吗?一直纠结在做虚拟化使用什么镜像格式,刚刚开始用了raw的file,后来发现LVM的很多特性对于虚拟化还是有比较理想的能力,而且性能也很不错就用了LVM。后来被VMware骗了跑去搞Esxi接触了VMDK,最近研究openstack发现了qcow2格式,貌似现在很流行呀。也说不上分析这些镜像格式的能力,就简单说说自己的一些使用心得。

    目前主要有那些格式来作为虚拟机的镜像:
    raw
    (default) the raw format is a plain binary image of the disc image, and is very portable. On filesystems that support sparse files, images in this format only use the space actually used by the data recorded in them.
    老牌的格式了,用一个字来说就是裸,也就是赤裸裸,你随便dd一个file就模拟了一个raw格式的镜像。由于裸的彻底,性能上来说的话还是不错的。目前来看,KVM和XEN默认的格式好像还是这个格式。因为其原始,有很多原生的特性,例如直接挂载也是一件简单的事情。
    裸的好处还有就是简单,支持转换成其它格式的虚拟机镜像对裸露的它来说还是很简单的(如果其它格式需要转换,有时候还是需要它做为中间格式),空间使用来看,这个很像磁盘,使用多少就是多少(du -h看到的大小就是使用大小),但如果你要把整块磁盘都拿走的话得全盘拿了(copy镜像的时候),会比较消耗网络带宽和I/O。接下来还有个有趣的问题,如果那天你的硬盘用着用着不够用了,你咋办,在买一块盘。但raw格式的就比较犀利了,可以在原来的盘上追加空间:
    dd if=/dev/zero of=zeros.raw bs=1024k count=4096(先创建4G的空间)
    cat foresight.img zeros.raw > new-foresight.img(追加到原有的镜像之后)
    当然,好东西是吹出来的,谁用谁知道,还是有挺多问题的。由于原生的裸格式,不支持snapshot也是很正常的。传说有朋友用版本管理软件对raw格式的文件做版本管理从而达到snapshot的能力,估计可行,但没试过,这里也不妄加评论。但如果你使用LVM的裸设备,那就另当别论。说到LVM还是十分的犀利的,当年用LVM做虚拟机的镜像,那性能杠杠的。而且现在好多兄弟用虚拟化都采用LVM来做的。在LVM上做了很多的优化,国外听说也有朋友在LVM增量备份方面做了很多的工作。目前来LVM的snapshot、性能、可扩展性方面都还是有相当的效果的。目前来看的话,备份的话也问题不大。就是在虚拟机迁移方面还是有很大的限制。但目前虚拟化的现状来看,真正需要热迁移的情况目前需求还不是是否的强烈。虽然使用LVM做虚拟机镜像的相关公开资料比较少,但目前来看牺牲一点灵活性,换取性能和便于管理还是不错的选择。

    对于LVM相关的特性及使用可以参考如下链接:

    http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-lvm2/index.html

    cow
    copy-on-write format, supported for historical reasons only and not available to QEMU on Windows
    曾经qemu的写时拷贝的镜像格式,目前由于历史遗留原因不支持窗口模式。从某种意义上来说是个弃婴,还没得它成熟就死在腹中,后来被qcow格式所取代。

    qcow
    the old QEMU copy-on-write format, supported for historical reasons and superseded by qcow2

    一代的qemu的cow格式,刚刚出现的时候有比较好的特性,但其性能和raw格式对比还是有很大的差距,目前已经被新版本的qcow2取代。其性能可以查看如下链接:
    http://www.linux-kvm.org/page/Qcow2

    qcow2
    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
    现在比较主流的一种虚拟化镜像格式,经过一代的优化,目前qcow2的性能上接近raw裸格式的性能,这个也算是redhat的官方渠道了,哈哈,希望有朋友能拍他们砖:

    https://fedoraproject.org/wiki/Features/KVM_qcow2_Performance

    对于qcow2的格式,几点还是比较突出的,qcow2的snapshot,可以在镜像上做N多个快照:

    • 更小的存储空间,即使是不支持holes的文件系统也可以(这下du -h和ls -lh看到的就一样了)
    • Copy-on-write support, where the image only represents changes made to an underlying disk image(这个特性SUN ZFS表现的淋漓尽致)
    • 支持多个snapshot,对历史snapshot进行管理
    • 支持zlib的磁盘压缩
    • 支持AES的加密

    vmdk 
    VMware 3 & 4, or 6 image format, for exchanging images with that product
    VMware的格式,这个格式说的蛋疼一点就有点牛X,原本VMware就是做虚拟化起家,自己做了一个集群的VMDK的pool,做了自己的虚拟机镜像格式。又拉着一些公司搞了一个OVF的统一封包。从性能和功能上来说,vmdk应该算最出色的,由于vmdk结合了VMware的很多能力,目前来看,KVM和XEN使用这种格式的情况不是太多。但就VMware的Esxi来看,它的稳定性和各方面的能力还是可圈可点。

    vdi
    VirtualBox 1.1 compatible image format, for exchanging images with VirtualBox.
    SUN收购了VirtualBox,Oracle又收购了SUN,这么说呢,vdi也算虚拟化这方面的一朵奇葩,可惜的是入主的两家公司。SUN太专注于技术(可以说是IT技术最前端也不为过),Oracle又是开源杀手(mysql的没落)。单纯从能力上来说vdi在VirtualBox上的表现还是不错的。也是不错的workstation级别的产品。

    说了这么多虚拟机镜像格式,这么多虚拟化,做云计算的伤不起呀,得为长期发展考虑,也有朋友对镜像的转换做了很多事情,简单看看几种镜像的转化:

    VMDK–>qcow2:

    kevin@kevin:~# qemu-img convert -f vmdk -O qcow2 SLES11SP1-single.vmdk SLES11SP1-single.img

    http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-mgrtvm3/index.html

    qcow2–>raw:

    kevin@kevin:~$ qemu-img convert -O qcow2 image-raw.raw image-raw-converted.qcow

    本文转自:http://blog.prajnagarden.com/?p=248

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  • 往期推荐 APK安装流程及详细步骤 ...1.2 介绍java虚拟机、dalvik虚拟机和art虚拟机 1.java虚拟机: java虚拟机运行的是java字节码,java程序经过编译,生成JAVA字节码保存在class文件中,java虚拟机通过解码cla

    往期推荐

    APK安装流程及详细步骤

    APK打包流程

    APK文件结构

    Android开发之数据储存

    1.1 虚拟机的概念

    首先给大家介绍一下什么是虚拟机,这里所讲的虚拟机,可能和大家接触过的有些区别,它是一个运行环境,可以在上面执行相应的文件,比如: class文件、odex文件、oat文件等。

    1.2 介绍java虚拟机、dalvik虚拟机和art虚拟机

    1.java虚拟机:

    java虚拟机运行的是java字节码,java程序经过编译,生成JAVA字节码保存在class文件中,java虚拟机通过解码class文件中内容来运行程序。

    java虚拟机基于栈架构,虚拟机需要频繁的从栈上读取写入数据,这个过程需要更多的指令分派与内存访问次数,会耗费很多CPU的时间。

    Java虚拟机执行流程图如下:

    在这里插入图片描述

    2.dalvik虚拟机(jit机制):

    (1)Android 5.0以下。

    (2)dalvik虚拟机运行的是dalvik字节码,所有的dalvik字节码由 java字节码转换而来,并被打包到一个DEX可执行文件中,dalvik虚拟机通过解释DEX文件执行这些字节码。

    (3)dalvik虚拟机基于寄存器架构,数据的访问通过寄存器间直接传 递,这样的访问方式比基于栈方式要快很多。

    (4)dalvik可执行文件体积更小。

    3.art虚拟机(aot机制):

    (1)Android 5.0版本及以上。

    (2)ART虚拟机执行的是本地机器码。

    在前面两种虚拟机中我们接触到了两种编译模式:

    JIT:Just In Time 即时编译技术,是dalvik虚拟机使用的模式。

    AOT:Ahead Of Time,预编译技术,是art虚拟机使用的模式 。

    4.dalvik虚拟机与art虚拟机是如何实现无缝替换的,如下图所示。

    在这里插入图片描述

    注意

    .dex =>dexopt=>.odex dalvik加载执行的odex文件
    .dex=>dex2oat=>.oat art加载执行的是oat文件

    小结

    本次主要分享了虚拟机的概念,Dalvik虚拟机和ART虚拟机的使用,同时也了解java虚拟机、dalvik虚拟机和art虚拟机之间的区别,如下表所示。

    在这里插入图片描述

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  • 1.启动虚拟机,打开Linux终端,输入ifconfig命令查看IP地址 IP地址为192.168.59.6 2.打开FileZilla,输入IP地址,用户名,密码,端口号,点击快速连接 连接成功后,左边为本机资源目录,右边为虚拟机...

    #一、使用FileZilla上传文件
    ##1.启动虚拟机,打开Linux终端,输入ifconfig命令查看IP地址
    这里写图片描述

    IP地址为192.168.59.6
    ##2.打开FileZilla,输入IP地址,用户名,密码,端口号,点击快速连接这里写图片描述
    连接成功后,左边为本机资源目录,右边为虚拟机目录,左边选中文件,右键选择上传,即可上传成功
    #二、使用SecureCRT或Xshell上传文件
    SecureCRT和Xshell安装包
    链接:https://pan.baidu.com/s/1EVRka8cFpnqxmBlqoypxig 密码:bji1
    ##1.使用SercureCRT上传文件
    ###(1)连接虚拟机
    点击快速连接,输入输入IP地址,用户名
    这里写图片描述
    点击连接后输入密码,点击OK,即可连接成功
    这里写图片描述
    ###(2)打开sftp窗口
    点击已连接窗口,右键选择连接sftp,将需要上传的文件拖入已经打开的sftp窗口即可
    这里写图片描述
    ##2.使用Xshell上传文件
    ###(1)连接虚拟机
    打开Xshell,点击新建会话这里写图片描述
    在弹出窗口输入IP地址,协议选择sftp,名称可随意取,点击连接。
    这里写图片描述
    输入用户名和密码
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    出现下图即链接成功,可以直接拖动文件到下面窗口即可上传
    这里写图片描述
    **上述步骤,协议改为ssh可链接虚拟机中Linux,打开窗口可执行在Linux终端下同样操作
    #三、使用rz命令上传
    ##1.安装rz
    先在终端输入rz查看是否已经安装,没有则执行 yum install -y lrzsz
    这里写图片描述
    ##2.连接虚拟机并执行rz
    依照第二种办法中的步骤,使用SecureCRT或Xshell连接虚拟机,协议ssh,在窗口中输入rz,在弹出窗口中选择要上传的文件打开即可上传。
    这里写图片描述
    这里写图片描述

    上述所有方法都必须启动Linux,登录成功才可执行,上传成功后可在终端输入ls命令查看是否成功上传

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