战神图录

--陈明槐

一、 硬盘类型介绍

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。

从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI 、 光纤通道和SAS五种。

IDE接口 SCSI接口 光纤通道

SATA接口 SAS接口

二、 虚拟机硬盘类型介绍

H3C CAS系统在创建虚拟机时提供了四种接口类型的硬盘：

l IDE硬盘：建议使用。

l SCSI硬盘：Windows操作系统默认没有SCSI硬盘驱动，而SCSI硬盘驱动需要授权购买，因此对于Windows操作系统不建议使用“SCSI硬盘”。

l USB硬盘：使用USB协议，磁盘的使用效率较低，不建议使用

l Virtio硬盘：虚拟化环境中进过优化的磁盘类型，提高了磁盘的I/O性能，内部使用SCSI协议，建议使用。

三、 虚拟机Virtio硬盘介绍

1. 非Virtio模型介绍

下图为非Virtio模型架构和实现流程：

1) 虚拟机中的设备驱动程序发起一次I/O操作请求；

2) KVM模块中的“I/O捕获程序”捕获I/O操作请求，进行相应的处理，并将请求信息存储在I/O共享页中；

3) I/O捕获程序通知QEMU模拟程序；

4) QEMU模拟程序收到I/O捕获程序的通知后，通过I/O共享页获取该I/O操作请求的具体信息；

5) QEMU模拟程序的硬件模拟代码模拟出对应的I/O操作；

6) QEMU模拟程序将结果放进I/O共享页中；

7) QEMU模拟程序通知I/0捕获程序；

8) I/O捕获程序从I/O共享页中读取操作结果；

9) I/O捕获程序将结果返回给虚拟机。

这种方式的缺点:

l 存在进程阻塞问题，即只有当该I/O操作完成后，才会调用其他任务。

l 路径特别长，经历多次系统上下文切换，涉及多次数据拷贝，影响虚拟机性能。

2. Virtio模型介绍

针对非Virtio硬盘的I/O模拟的缺点，设计出了Virtio模型，如下图所示。

1) 虚拟机中安装的前端驱动，当虚拟机发生I/O请求时，由该前端驱动处理；

2) 使用环形缓存区，用来存放前端驱动和后端驱动执行的信息。

Virtio模型的优点：

l 不需要模拟硬件，减少了系统开销；

l 使用的环形缓冲区能一次性保存前端驱动的多个I/O操作请求，并由后端驱动批量处理，信息交互更有效；

l 后端驱动和设备驱动均运行在内核中，它们间的通讯不需要系统上下文的切换。

四、 修改虚拟机磁盘类型为Virtio

通过前面知识的学习，我们知道在虚拟化环境中Virtio硬盘比其他类型硬盘具备明显的优势。通过实验室验证，“Virtio硬盘”的I/O效率是“IDE硬盘”的三倍左右，因此在创建虚拟机时建议使用Virtio硬盘。

使用Virtio硬盘的关键步骤是在虚拟机中加载Virtio驱动程序，主要包括如下几种方式加载Virtio驱动程序（Windows为例，高版本的Linux模板默认包含了Virtio驱动程序）：

1. 安装操作系统时加载Vitrio驱动

虚拟机创建时选择Virtio硬盘，接下来安装Windows操作系统时，由于操作系统没有Virtio驱动，导致无法识别到Virtio硬盘。此时可以通过添加软件的方式加载Virtio驱动。

2. 通过CAS Tools工具加载Vitrio驱动

虚拟机创建时没有选择Virtio硬盘，在虚拟机创建完成后计划将硬盘类型修改为Virtio硬盘，此时可以通过安装CAS Tools工具实现。

1) 虚拟机虚拟光驱中选择CAS Tools工具。

2) 虚拟机中安装CAS Tools工具。

3) 虚拟机虚拟光驱中断开CAS Tools工具。

4) 虚拟机关闭状态下在修改虚拟机对话框中删除虚拟机的原硬盘设备。

5) 在修改虚拟机对话框中增加硬盘设备，将磁盘文件以Virtio硬盘类型重新添加到虚拟机。

6) 启动虚拟机。