网络存储技术

目录

一、HCIA存储技术趋势与智能存储组件

（一）、存储技术趋势

1、数据与信息

2、数据存储 

3、存储技术的发展

（1）存储架构的发展

（2）存储介质的发展

（3）接口协议的发展

​4、存储产品的发展趋势 

(二)、智能存储组件

1、控制框

2、硬盘框 

3、级联模块 

4、硬盘

二、虚拟化与网络存储技术

（一）、虚拟化技术

1、常见的虚拟化技术分类

2、XEN虚拟化技术的优缺点

3、KVM虚拟化技术功能特征及优缺点

4、红帽RHEV技术功能特征及优缺点

5、简单叙述其他虚拟化技术的实现方法

(二)、Qemu-KVM

1、 KVM原理简介

2、Qemu原理

3、KVM和Qemu的关系

4、Qemu工具介绍

5、Qemu支持的磁盘格式介绍

---

一、HCIA存储技术趋势与智能存储组件 （一）、存储技术趋势 1、数据与信息

(1)什么是数据？
 数据是对所有事物的数字表示。

(2)数据的种类

①结构化数据
②半结构化数据
③非结构化数据

(3)数据的处理周期
数据处理是人或机器对数据进行的重组或重新排序，以增加其特定的价值。数据处理包括以下基本步骤:

 

(4)什么是信息？
信息是已经被处理、具有逻辑关系的数据，是对数据的解释。
信息是经过处理的数据，其中包括具有上下文，相关性和目的的数据。 

 (5)数据与信息的关系
数据经过加工处理之后，能够成为信息；

而信息需要经过数字化转变成数据才能存储和传输 。

 

(6)信息生命周期管理
ILM(Information life cycle managment，信息生命周期管理)是指从信息产生和初始储存阶段到最后过时被删除时的一套综合管理方法

 

2、数据存储 

(1)什么是数据存储？ 

 

 (2)数据存储系统

 

 (3)存储的物理结构

 

(4)数据存储的分类

 （5）数据管理技术的演变

（6）数据存储的应用

 

 

3、存储技术的发展 （1）存储架构的发展

(1)存储架构历程

 

(2)从硬盘到磁盘阵列

 

(3)从分离到融合

  

(4)分布式存储
通过软件将物理资源组织起来构成高性能逻辑存储池，在保证可靠性的同时提供多种存储服务。
一般而言，分布式存储是将数据分散存储在多台独立的设备上，采用可扩展的系统结构、利用多台存储服务器分担存储负荷、利用位置服务器定位存储信息

 

(5)存储虚拟化
存储虚拟化可以将存储设备进行抽象，以逻辑资源的方式呈现，统一提供全面的存储服务。
可以在不同的存储形态或设备类型之间提供统一的功能

 

(6) 云存储
云存储系统是一个多存储设备、多应用、多服务协同工作的集合体，它使用高度虚拟化的多租户基础设施为企业提供可扩展的存储资源，可以根据组织的要求动态配置

 

（2）存储介质的发展

（1）机械银盘发展史

 

（2）固态硬盘发展简史

 

（3）闪存介质发展

 

（3）接口协议的发展

 （1）接口协议

（2）接口协议发展简史

 

（3）NVMe与NVMe-oF

4、存储产品的发展趋势 

(1)存储产品发展历程

 

(2)智能时代来临
蒸汽时代——>电气时代——>信息时代——>智能时代

 

(3)智能时代对数据存储的新要求

（4）智能时代数据存储的特征

 

 

(5)数据存储发展趋势

 ​​​​​​​

 

(6)存储介质发展趋势                                                 

 

(7) DNA存储
DNA作为存储介质的优势：
···体积小；
···密度大；
···稳定性强。
现阶段的瓶颈与局限：
···DNA分子合成成本高；
···读取和搜索数据的效率不高。

（8）原子存储
···因原子足够小，原子存储器的单位体积容量也会比现有介质更大。
···随着科技的发展，有序排列原子成为了现实。
···现阶段的瓶颈与局限：
    原子存储器对运行环境要求严苛
（9）量子存储
量子存储器难以同时满足的条件：
···高存储效率；
···低噪音；
···长寿命；
···室温下使用。
（10）存储网络发展趋势

 

 

(11)华为存储产品发展历程

（12）智能数据存储架构

 

 

(二)、智能存储组件 1、控制框

(1)控制器

控制器是设备中的核心部件，主要负责处理存储业务、接收用户的配置管理命令、

保存配置信息、接入硬盘和保存关键信息到保险箱硬盘。

（2）保险箱盘

(3）BBU模块 

2、硬盘框 

（1）硬盘框形态

硬盘框采用部件模块化设计，主要由系统插框、级联模块、电源模块和硬盘模块等

组成

（2）硬盘框正视图 

 （3）硬盘框后视图 

3、级联模块 

（1）级联模块

CE交换机 

FC交换机 

（2）设备线缆

4、硬盘

（1）机械硬盘

①：机械硬盘结构

机械硬盘的结构大致包括：盘片、磁头臂、读 / 写磁头、主轴、硬盘接口和控制电路

等

②：机械硬盘工作原理  

③：硬盘上的数据组织 

④： 硬盘容量和缓存

*硬盘容量

硬盘容量 = 柱面数 * 磁头数 * 扇区数 * 扇区大小，单位为 MB 或 GB ，影响硬盘容量的因素有 单
碟容量 和 碟片数量
*缓存（ Cache ）
由于 CPU 和硬盘之间存在巨大的速度差异，为解决硬盘在读写数据时 CPU 的等待问题，在
硬盘上设置适当的高速缓存，以解决二者之间速度不匹配的问题，硬盘缓存与 CPU 上的高
速缓存作用一样，是为了提高硬盘的读写速度

⑤：影响硬盘性能的因素

⑥：平均访问时间 

⑦：数据传输速率

  数据传输速率（ Data Transfer Rate ）
 内部传输速率（ Internal Transfer Rate ）
 外部传输速率（ External Transfer Rate ） / 接口传输率

⑧：硬盘的IOPS和传输带宽 

IOPS
 IOPS (Input/Output Per Second) 指每秒的输入输出量 ( 或读写次数 ) ，是衡量硬盘性能的
主要指标之一。
 IOPS 的计算：由寻道时间、旋转延迟和数据传输时间三部分组成。
传输带宽（ Throughput 吞吐量）
 指单位时间内成功传输的数据数量，即传输数据流的速度。例如写入 10000 个 1KB 的文件
需要 10s ，则此时传输带宽只达到 1MB/s ；若写入一个 10MB 的文件用了 0.1s ，则此时的传
输带宽为 100MB/s 。
 ⑨：并行传输和串行传输

⑩：硬盘接口技术

不管硬盘内部多么复杂，它必定要给使用者一个简单的接口，用来对其访问读取数

据。硬盘向用户提供的物理接口包括如下几种：

 IDE 硬盘接口
IDE 接口，也称为 PATA 接口（ Parallel ATA ，并行传输 ATA ）
ATA ， Advanced Technology Attachment 高级技术附加装置
ATA 硬盘也经常称为 IDE Integrated Drive Electronics 硬盘
ATA 接口为并行 ATA 技术

 SATA硬盘接口 

SATA ： Serial ATA ，串行 ATA

SATA 采用串行方式进行数据传输，接口速率比 IDE 接口高。

SATA 硬盘采用点对点连接方式，支持热插拔，即插即用。

SCSI硬盘接口

 SCSI (Small Computer System Interface ) 小型计算机系统接口。

 FC硬盘接口
FC 硬盘采用 FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop ）光纤通道仲裁环
FC-AL 是一种基于 SCSI 协议设计的双端口的串行存储接口
FC-AL 支持全双工工作方式
FC 为上层协议（ SCSI,IP 等）提供一个通用硬件传输平台， FC 是一种高速度、高可靠、低
延迟、高吞吐量的串行数据传输接口。

（2）固态硬盘

①：固态硬盘概述

相对于 HDD 而言，固态硬盘 SSD 在性能、可靠性、能耗、轻便性方面有着绝对的优
势，目前已经在各领域得到广泛应用。
SSD 特点：
使用 flash 技术存储信息，数据传输速度比 HDD 快
内部没有机械结构因此耗电量更小、散热小、噪音小
SSD 盘使用寿命受擦写次数影响

②：SSD架构 

SSD 主要由控制单元和存储单元（当前主要是 Flash 闪存颗粒）组成。
控制单元： SSD 控制器、主机接口、 DRAM 等；
存储单元： NAND FLASH 颗粒。

③：NAND Flash 

 NAND Flash 内部存储单元组成包括：
 LUN 、 Plane 、 Block 、 Page 、 Cell
 对 NAND Flash 的读写数据的 *** 作主要涉及
擦除（ Erase ）、编程（ Program ）和读
（ Read ）。
 NAND Flsh 是非易失性介质，在写入新数据
之前必须保证 Block 被擦除过。对 Block 擦除
一次后再写入一次称为一次 P/E Cycle 。

④：SLC、MLC、TLC和QLC 

⑤： 闪存颗粒数据关系 

⑥：地址映射管理

LBA，Logical Block Address
PBA，Physics Block Address
东经120°12′,北纬30°16′
中华人民共和国浙江省杭州市滨江区XX路26号
HDD：LBA和PBA一对一，不变更
• 覆盖写
SSD： LBA和PBA的关系不固定
• 不覆盖写：先擦除才能再写，异处更新

⑦： FTL闪存转换层 

⑧：SSD数据写入过程 ⑨：SSD数据读取过程  

⑩:SSD性能优势 5、接口模块

（1）GE接口模块

（2）SAS级联模块和RDMA接口模块

（3）SmartIO接口模块

（4）PCIe接口模块和56Gb IB接口模块 

 

（5）FC接口和FCoE接口模块

二、虚拟化与网络存储技术

（一）、虚拟化技术 1、常见的虚拟化技术分类

①.CPU虚拟化：CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能

②.服务器虚拟化：服务器虚拟化能够通过区分资源的优先次序，并随时随地将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源

③.存储虚拟化：虚拟存储设备需要通过大规模的raid子系统和多个I/O通道连接到服务器上，智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等管理功能

④.网络虚拟化：网络虚拟化整合后的设备组成了一个逻辑单元，在网络中表现为一个网元节点，管理简单化、配置简单化、可跨设备链路聚合，极大简化网络架构，同时进一步增强冗余可靠性

⑤.应用虚拟化：应用虚拟化通常包括两层含义，一是应用软件的虚拟化，一是桌面的虚拟化

2、XEN虚拟化技术的优缺点

(1).优点：①Xen构建于开源的虚拟机管理程序上，结合使用半虚拟化和硬件协助的虚拟化。 *** 作                     系统与虚拟化平台之间的这种协作支持开发一个较简单的虚拟机管理程序来提供高度优                   化的性能

                ②Xen提供了复杂的工作负载均衡功能，可捕获CPU、内存、磁盘I/O和网络I/O数据，                    它提供了两种优化模式：一种针对性能，另一种针对密度

                ③Xen利用一种名为Citrix Storage Link 的独特的存储集成功能。使用Citrix Storage                        Link，系统管理员可直接利用来自HP、Dell Equal Logic、NetApp、EMC等公司的存储                  产品

                ④Xen包含多核处理器支持、实时迁移、物理服务器到虚拟机转换（P2V）和虚拟到虚                    拟转换（V2V）工具。集中化的多服务器管理、实时性能监控，以及Windows和Linux的                  快速性能

(2).缺点：①Xen会占用相对较大的空间，且依赖于0号虚拟机中的Linux *** 作系统

                ②Xen依靠第三方解决方案来管理硬件设备驱动程序、存储、备份和恢复，以及容错 任                  何具有高I/O速率的 *** 作或任何会吞噬资源的 *** 作都会使Xen陷入困境，使其他虚拟机缺                  乏资源

                ③：Xen缺少802.1Q 虚拟局域网（VLAN）中继，出于安全考虑，它没有提供目录服务                  集成、基于角色的访问控制、安全日志记录和审计或管理 *** 作

                ④： Xen目前最大的困难在于Linux内核社区的抵制，导致XEN相关的内核改动一直不                    能顺利进入内核源代码，从而无法及时得到内核最新开发成果的支持

3、KVM虚拟化技术功能特征及优缺点

(1).KVM虚拟化简介

（2）KVM虚拟化技术的优势

①KVM 一个开源项目，这就决定了KVM一直是开放的姿态，许多虚拟化的新技术都是首先在KVM    上应用，再到其他虚拟化引擎上推广

②KVM吸引许多人使用的一个动因就是性能，在同样的硬件条件下，能提供更好的虚拟机性能，       主要是因为KVM架构简单，代码只有2万行，一开始就支持硬件虚拟化，这些技术特点保证了         KVM的性能

③KVM因为是开源项目，绝大部分KVM的解决方案都是免费方案，随着KVM的发展，KVM虚拟机     越来越稳定，兼容性也越来越好，因而也就得到越来越多的应用

④免费并不意味着KVM没有技术支持。在KVM的开源社区，数量巨大的KVM技术支持者都可以提     供KVM技术支持。另外，如果需要商业级支持，也可以购买红帽公司的服务

4、红帽RHEV技术功能特征及优缺点

(1).红帽RHEV虚拟化系统简介

（2） 红帽RHEV虚拟化系统构架

(3).RHEV虚拟化技术的优缺点

优点：①性能和可扩展性：为实现企业级的虚拟化应用程序，如Oracle、SAP和Microsoft                         Exchange，为其提供领先的性能和可扩展性

          ②安全性：业界领先的安全性，在安全增强型红帽企业Linux内核基础上构建

          ③安全性：业界领先的安全性，在安全增强型红帽企业Linux内核基础上构建

          ④灵活性：通过消除桌面 *** 作系统和基础硬件之间的依赖性，实现业务灵活性和连续性

          ⑤成本优势：与其他解决方案相比较，凭借红帽软件订阅模式的强大功能，能够以更低的购            置和总拥有成本获得相同或更好的功能集，从而获得收益

缺点：①技术不成熟：KVM的出现不过三四年时间，在可用资源、平台支持、管理工具、实施经               验方面当然不能与出现8年之久的Xen相比

           ②需要Windows支持；KVM3.0之前的RHEV-M管理程序需要Windows支持，这是KVM在部             署过程中最大的障碍，RedHat公司已经意识到这个问题的严重性，从KVM3.0开始，开发               出基于Linux的RHEV-M，取消了其只能运行于Windows服务器上的尴尬，这一改动得到大             量Linux用户的支持

           ③管理的物理服务器数量少，每台M端只能管理500台以内的H端服务器

5、简单叙述其他虚拟化技术的实现方法

(1).VMware： ESX服务器（一种能直接在硬件上运行的企业级的虚拟平台），虚拟的SMP，它能让一个虚拟机同时使用四个物理处理器，和VMFS一样，它能使多个ESX服务器分享块存储器

(2).Virtual Box：它提供使用者在32位或64位的Windows、Solaris及Linux *** 作系统上虚拟其他X86的 *** 作系统。使用者可以在VirtualBox上安装并执行Solaris、Windows、DOS、Linux、OS/2 Warp、OpenBSD及FreeBSD等 *** 作系统作为客户端 *** 作系统。最新的VirtualBox还支持运行Android4.0系统

(3).Hyper-V：Hyper-V的设计借鉴了Xen，采用微内核的架构，兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的Hypervisor运行在最高的特权级别下，微软将其称为ring-1（而Intel也将其称为root mode），而虚拟机的 *** 作系统内核和驱动运行在ring0，应用程序运行在ring3

(二)、Qemu-KVM 1、 KVM原理简介

（1）KVM工作流程

用户模式的Qemu利用LibKVM 通过loctl进入内核模式，KVM 模块为虚拟机创建虚拟内存，虚拟CPU后执行VmLaunch指令进入客户模式。加载GbuestOS并执行。如果GuestOS 发生外部中断或者影子页表缺页等情况，则GuestOS的执行会被暂停，并退出客户模式，执行异常处理，之后重新进入客户模式，执行客户代码。如果发生//O事件或者者信号队列中有信号到达，就会进入用户模式处理。
KVM 切换器的主要目的是让同一组KVM *** 作台司可以连接到多台设备，这可以让使用者从 *** 作台访问及控制许多台计算机或服务器。能够选择性地从自己已的KVM *** 作台控制一个或另一个设备。大多数企业都需要服务器来执行幕后的工作以协助企业顺畅运运作。

（2）KVM架构

从虚拟机的基本架构上来分析，虚拟机一般分为两种，分别称为类型一和类型二。
其中，类型一虚拟机是在系统上电之后首先加载运行虚拟机监控程序，而传统的 *** 作系统则是运行在其创建的虚拟机中。类型一的虚拟机监控程序，从某种意义上说，可以视为一个特别为虚拟机而优化裁剪的 *** 作系统内核。因为，虚拟机监控程序作为运行在底层的软件层，必须实现诸如系统的初始化。物理资源的管理等 *** 作系统的职能;它对虚拟机的创建、调度和管理，与 *** 作系统对进程的创建、调度和管理有共通之处。这一类的虚拟机监控程序一般会提供一个具有一定特权的特殊虚拟机，由这个特殊虚拟机来运行需要提供给用户日常 *** 作和管理使用的 *** 作系统 环境。著名的开源虚拟化软件Xen、商业软件VMware ESX/ESXI和微软的Hyper-V就是类型一虚 拟机的代表与类型一虚拟机的方式不同，类型二虚拟机监控程序在系统上电之后仍然运行一般意义上的 *** 作系统(也就是俗称的宿主机 *** 作系统)虚拟机监控程序作为特殊的应用程序，可以视作 *** 作系统功能的扩展，类型二虚拟机最大的优势在于可以充分利用现有的 *** 作系统。因为虚拟机监控程序通常不必自己实现视理资源的管理和调度算法，所以实现起来比较简洁。但是，这一类型的虚拟机监控程序既然依赖 *** 作系统来实现管理和调度。就同样也会受到宿主 *** 作系统的一些限制。例如，通常无法仅仅为了虚拟化的优化而对 *** 作系统做出修改。本书介绍的KVM就属于类型二的虚拟机，另外，VMware Workstation. nuaBox 也属于类型二虚拟机。
（3）KVM模块

KVM 模块是KVM 虚拟机的核心部分。其主要功能是初始化CPU硬件，打开虚拟化模式，然后将虚拟客户机运行在虚拟机模式下，并对虚拟客户机的运行提供一定的支持。
为了软件的简洁性并保证其性能，KVM 仅支持硬件虚拟化。打开并初始化系统硬件以支持虚拟机的运行，是KVM模块的职责所在。以KVM在Intel公司CPU上的运行为例，在被内核加载的时候， KVM模块会先初始化内部的数据结构;做好准备之后，KVM模块检测系统当前的CPU，然后打开 CPU控制寄存器CR4中的虚拟化模式开关，并通过执行vmxon指令将宿主 *** 作系统(包括KVM模块本身)置于虚拟化模式中的根模式;最后，KVM模块创建特殊设备文件/dev/kvm并等待来自用户空间的命令。接下来，虚拟机的创建和运行将是一个用户空间的应用程序(Qemu)和KVM 模块相互配合的过程        

2、Qemu原理

（1）Qemu架构

 Qemu是纯软件实现的虚拟化模拟器，几乎可以模拟任何硬件设备，是一个完整的可以运行的软件，非常灵活可移植，我们最熟悉的就是能够模拟一台能够独立运行 *** 作系统的虚拟机，虚拟机认为自己和硬件打交道，但其实是和Qemu模拟出来的硬件打交道，Qemu将这些指令转译给真正的硬件。

（2）Qemu模块

QEMU本身并不是KVM的一部分，其自身就是一个著名的开源虚拟机软件。与KVM不同，QEMU虚拟机是一个纯软件的实现，所以性能地下。但是，其优点是在支持QEMU本身编译运行的平台上就可以实现虚拟机的功能，甚至虚拟机可以与宿主机并不是同一个架构。作为一个存在已久的虚拟机，QEMU的代码中有整套的虚拟机实现，包括处理器虚拟化、内存虚拟化，以及KVM使用到的虚拟设备模拟（比如网卡、显卡、存储控制器和硬盘等）。

从QEMU和KVM模块之间的关系可以看出，这是典型的开源社区在代码共用和开发项目共用上面的合作。诚然，QEMU可以选择其他的虚拟机或技术来加速，比如Xen或者KQEMU；KVM也可以选择其他的用户空间程序作为虚拟机实现，只要它按照KVM提供的API来设计。但是在现实中，QEMU与KVM两者的结合是最成熟的选择，这对一个新开发和后起的项目（KVM）来说，无疑多了一份未来成功的保障。

（3）Qemu的三种运行模式

①第一种模式是通过kqemu模块实现内核态的加速。

②第二种模式是在用户态直接运行QEMU，由QEMU对目标机的 所有 指令进行翻译后执行，相当于全虚拟化。

③第三种模式则是KVM官方提供的kvm-qemu加速模式。

（4）Qemu的特点

①QEMU的两种 *** 作模式：完整的系统仿真和用户模式仿真。

②QEMU具有以下特点：

···QEMU可以在没有主机内核驱动程序的情况下运行。

···它适用于多种 *** 作系统（GNU / Linux，* BSD，Mac OS X，Windows）和体系结构。

···它执行FPU的精确软件仿真。

③QEMU用户模式仿真具有以下功能：

···通用Linux系统调用转换器，包括大部分ioctls。

···使用本机CPU clone的仿真为线程使用Linux调度程序。

···通过将主机信号重新映射到目标信号来实现精确信号处理。

④QEMU全系统仿真具有以下特点：

···QEMU使用完整的软件MMU来实现最大的便携性。

···QEMU可以选择使用内核加速，如kvm。加速本地执行大部分客户代码，同时继续模拟机器的其余部分。

···可以仿真各种硬件设备，并且在某些情况下，客户机 *** 作系统可以透明地使用主机设备（例如串行和并行端口，USB，驱动器）。主机设备传递可用于与外部物理外围设备（例如网络摄像头，调制解调器或磁带驱动器）交谈。

···对称多处理（SMP）支持。目前，内核加速需要使用多个主机CPU进行仿真。

3、KVM和Qemu的关系

（1）KVM和Qemu的关系

①Qemu是一个独立的虚拟化解决方案，通过intel-VT 或AMD SVM实现全虚拟化，安装qemu的系统，可以直接模拟出另一个完全不同的系统环境。QEMU本身可以不依赖于KVM，但是如果有②KVM的存在并且硬件(处理器)支持比如Intel VT功能，那么QEMU在对处理器虚拟化这一块可以利用KVM提供的功能来提升性能。 KVM是集成到Linux内核的Hypervisor，是X86架构且硬件支持虚拟化技术（Intel-VT或AMD-V）的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。准确来说，KVM是Linux kernel的一个模块。

4、Qemu工具介绍

（1）qemu-img

qemu-img是QEMU的磁盘管理工具，在qemu-kvm源码编译后就会默认编译好qemu-img这个二进制文件。qemu-img也是QEMU/KVM使用过程中一个比较重要的工具。下面我们将几条重要的选项讲解一下。

①check [-f fmt] filename     对磁盘镜像文件进行一致性检查，查找镜像文件中的错误，目前仅支持对“qcow2”、“qed”、“vdi”格式文件的检查。

②create [-f fmt] [-o options] filename [size]     创建一个格式为fmt大小为size文件名为filename的镜像文件。

③commit [-f fmt] [-t cache] filename     提交filename文件中的更改到后端支持镜像文件（创建时通过backing_file指定的）中去。

④convert [-c] [-p] [-f fmt] [-t cache] [-O output_fmt] [-o options] [-s snapshot_name] [-S sparse_size] filename [filename2 [...]] output_filename     将fmt格式的filename镜像文件根据options选项转换为格式为output_fmt的名为output_filename的镜像文件。

⑤info [-f fmt] filename     展示filename镜像文件的信息。

⑥snapshot [-l | -a snapshot | -c snapshot | -d snapshot] filename       “-l” 选项是查询并列出镜像文件中的所有快照，“-a snapshot”是让镜像文件使用某个快照，“-c snapshot”是创建一个快照，“-d”是删除一个快照。

⑦rebase [-f fmt] [-t cache] [-p] [-u] -b backing_file [-F backing_fmt] filename     改变镜像文件的后端镜像文件，只有qcow2和qed格式支持rebase命令。

⑧resize filename [+ | -]size     改变镜像文件的大小，使其不同于创建之时的大小。

（2）qemu-kvm

此命令用于创建虚拟机，其使用格式为“qemu-kvm [options] [disk_image]”，其选项非常多，大致可分为如下几类：

标准选项；

USB选项；

显示选项；

i386平台专用选项；

网络选项；

字符设备选项；

蓝牙相关选项；

Linux系统引导专用选项；

调试/专家模式选项；

PowerPC专用选项；

Sparc32专用选项。

重要选项：

①qemu-kvm的标准选项：该选项主要涉及指定主机类型、CPU模式、NUMA、软驱设备、光驱设备及硬件设备等。

②qemu-kvm的显示选项：该选项主要用来配置虚拟机的显示状态。

③网络属性相关选项：该选项用来配置虚拟机的网络信息。

（3）qemu-ga

①：qga是一个运行在虚拟机内部的普通应用程序（可执行文件名称默认为qemu-ga，服务名称默认为qemu-guest-agent），其目的是实现一种宿主机和虚拟机进行交互的方式，这种方式不依赖于网络，而是依赖于virtio-serial（默认首选方式）或者isa-serial，而QEMU则提供了串口设备的模拟及数据交换的通道，最终呈现出来的是一个串口设备（虚拟机内部）和一个unix socket文件（宿主机上）。

 ②：qga通过读写串口设备与宿主机上的socket通道进行交互，宿主机上可以使用普通的unix socket读写方式对socket文件进行读写，最终实现与qga的交互，交互的协议与qmp（QEMU Monitor Protocol）相同（简单来说就是使用JSON格式进行数据交换），串口设备的速率通常都较低，所以比较适合小数据量的交换。

（4）qemu-io

这是一个执行 Qemu I/O *** 作的命令行工具，可以对qemu-img创建的镜像进行I/O测试，其帮助文档为，使用格式为qemu-io [-h] [-V] [-rsnm] [-c cmd] ... [file]，下面是常用的选项：

①-c, --cmd：执行指令；

②-r, --read-only：设置出口为只读模式；

③-s, --snapshot：使用快照文件进行测试；

④-n, --nocache：禁用主机缓存；

⑤-k, --native-aio：使用内核AIO实现（仅在Linux上）；

⑥-t, --cache=MODE：对image使用指定的缓存模式。

（5）qemu-nbd

①qemu-nbd在有的系统上叫kvm-nbd，qemu-nbd-xen等。基本上都一样。用qemu-nbd实现mount虚拟硬盘到Host上的功能。

②网络块设备:  Network Block Device。可以将一个远程主机的磁盘空间，当作一个块设备来使用，就像一块硬盘一样。使用它，可以很方便的将另一台服务器的硬盘空间增加到本地服务器上。 

③NBD与NFS有所不同，NFS只是提供一个挂载点供客户端使用，客户端无法改变这个挂载点的分区格式。而NBD提供的是一个块设备，客户端可以把这个块设备格式化成各种类型的分区，更便于用户的使用。

5、Qemu支持的磁盘格式介绍

qemu-nbd

qemu-img支持非常多种的文件格式，我们可以通过“qemu-img --help”查看帮助文档得到，它支持二十多种格式：vvfat、vpc、vmdk、vhdx、vdi、ssh、sheepdog、rbd、raw、host_cdrom、host_floppy、host_device、file qed、qcow2、qcow、parallels、nbd、iscsi、gluster、 dmg、tftp、ftps、ftp、https、http、cloop、bochs、blkverify、blkdebug。

常用文件格式：

①raw：raw格式是简单的二进制镜像文件，一次性会把分配的磁盘空间占用。

②host_device：在需要将镜像转化到不支持空洞的磁盘设备时需要用这种格式来代替raw格式。

③qcow2：qcow2是QEMU目前推荐的镜像格式，它是功能最多的格式。

④qcow：较旧的QEMU镜像格式，现在已经很少使用了，一般用于兼容比较老版本的QEMU。它支持backing_file（后端镜像）和encryption（加密）两个选项。

⑤cow：copy-on-write format，写时复制格式。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，后来被qcow格式所取代。

⑥vdi：兼容Oracle（Sun）VirtualBox1.1的镜像文件格式（Virtual Disk Image）。

⑦vmdk：VMDK（VMWare Virtual Machine Disk Format）是虚拟机VMware创建的虚拟硬盘格式，文件存在于VMware文件系统中，被称为VMFS（虚拟机文件系统）。

⑧vpc：兼容Microsoft的Virtual PC的镜像文件格式（Virtual Hard Disk format）。

⑨sheepdog：Sheepdog项目是由日本的NTT实验室发起的，为QEMU/KVM做的一个开源的分布式存储系统，为KVM虚拟化提供块存储。

⑩cloop：压缩的loop格式，主要用于可直接引导优盘或者光盘的一种镜像格式。