Linux KVM - 硬碟空間規劃與應用

針對 Linux KVM 來說，因為是裸機式的虛擬系統，所以可以直接利用實體電腦系統內的檔案系統，來建立與規劃虛擬電腦所需要的硬碟空間，或是虛擬電腦群的硬碟櫃（存放所有虛擬電腦的硬碟檔案），也可以將虛擬電腦，依照不同的屬性，如使用單位、服務類型等，來建立不同的存放位置（空間），方便管理與維護。

除了前面章節所介紹，利用〝kvm-img〞這個指令，可以直接在終端機之下建立虛擬電腦的硬碟檔案之外，最方便，也最為直接的，就是在圖形管理工具下操作，而在這邊就利用圖形管理工具來說明如何規畫、分割與應用 Linux KVM 的硬碟檔案。

備註1：Linux KVM 可用的圖形管理工具其實有好幾套，只要符合 Open Cloud Computing Interface（OCCI）標準，所撰寫的套件，就可以管理 Linux KVM ，如 libvirt，就是符合 OCCI 標準的管理函式庫，而 virt-manager 就是使用此函式庫（libvirt）所撰寫的管理套件，就可以用來管理 Linux KVM

新增檔案櫃

開啟 virt-manager ，在中間名稱欄位的地方，也就是放置虛擬電腦圖示與狀態的地方，確認目前所在的位置是在「localhost」的地方，且是啟動的狀態, 如圖所示：



這邊要針對本機做設定，若是位置是在遠端機器的地方，則可是會設定到遠端的機器之上喔，確認之後，在工具列的地方，點選「編輯」→「Connection Details」，視窗開啟之後，接著點到「Storage」的頁面，而在這邊所謂的「Storage」，存放與顯示的是虛擬系統之中，所有的硬碟檔案（虛擬硬碟），或是光碟映像檔（ISO檔案）的位置與檔案資訊，Linux KVM 安裝完成，就會存在一個資料夾，這是系統預設的，不過，就實際使用與管理來說，是比較少使用到系統預設的資料夾，因為這樣比較不容易管理，按下右下方的加號按鈕，來新增一個檔案櫃（硬碟櫃），或是光碟櫃（ISO 檔案櫃）吧：

按下加號按鈕之後，會跳出後續的設定視窗，整個程序有兩個步驟：

第一、設定名稱與類型

名稱，指的就是此檔案櫃的名稱，如要設定一個專門存放 ISO 檔案的位置，可在「Name」的位置填入〝ISO〞，而所謂的類型，指的則是〝儲存媒介〞，例如，若是使 用實體電腦系統內的檔案系統（這也是 Linux KVM / 裸機式的虛擬系統的特點），來當做儲存媒介，那麼類型就會是〝dir: Filesystem Directory〞，就 Linux KVM 來說，可用的儲存媒介有許多種類型，如下圖所示：

在這邊以選擇〝dir: Filesystem Directory〞為範例，設定完成之後，按下一步：

第二、指定路徑

這邊所謂的路徑，指的就是上述檔案櫃（如 ISO 檔案櫃）的絕對路徑，按下〝Browse〞，就可以搜尋並指定資料夾路徑，選擇完成，按下「完成(F)」:

設定完成，就可以看到新增的儲存位置與詳細資訊，以後，只要把相對應的檔案，存放到指定的位置，就可以輕鬆管理各種虛擬電腦的檔案了：

新增虛擬電腦硬碟檔

既然可以產生存放 ISO 檔案的檔案櫃，同樣的，也可以產生虛擬電腦硬碟存放的硬碟櫃，還記得，前面有提到， Linux KVM 安裝完成，就會產生一個「default」的資料夾（路徑：/var/lib/libvirt/images），任何新產生的虛擬硬碟，都會存放在這個資料夾內，雖然檔案都存在同一資料夾織內，但若是要對虛擬電腦進行管理，如區分部門、單位或樓層等，一旦檔案數目增多，就顯得不太方便了，所以可以依照前面新增檔案櫃的方式，做適當的區分，例如，可以在依照前面的步驟，新增一個「VM」的檔案櫃，來存放所有虛擬電腦的硬碟檔案。

既然可以產生檔案櫃來存放個是虛擬電腦的相關檔案，那麼，是否可以預先產生硬碟檔案，以提供未來虛擬電腦的使用呢？當然是可以的，首先，回到「Storage」的頁面，點選「VM」的檔案櫃，並按下下方「New Volume」的按鍵：



這時系統會跳出一個〝新增儲存卷冊〞的視窗，這就是要用來設定虛擬硬碟相關參數的視窗：



這邊有四個設定欄位，右方的灰色區域有相對應的說明，這邊再次說明一下：

• Name：填入硬碟檔案的名稱
• Format：這邊指的是硬碟檔案的格式，而在 Linux KVM 之中，有提供許多可通用的虛擬系統的檔案格式，如下圖：

這邊針對其中幾個類型做說明，〝raw〞的類型，指的是一次格式化到最大指定硬碟容量，例如，若指定虛擬硬碟最大容量為 8G，則格式化時，會一次劃分完整 8G 的容量出來，這比較適合用在硬碟資料讀取量大與容易快速成長的系統類型，像是資料庫，就比較適合這種硬碟格式；〝qcow〞與〝qcow2〞的類型，則是屬於〝隨需擴增〞的檔案類型，簡單來說，就是硬碟容量會隨著資料量的增加而慢慢成長，直到當初所設定的最大硬碟容量為止，適合用在一般作業的電腦或實體電腦硬碟空間比較吃緊的狀況下，而者兩的差別，只是版本的不同；至於〝vmdk〞與〝vpc〞，則是大家比較熟悉的兩套虛擬系統，VMware 與 Virtual PC 的硬碟檔案

• Max Capacity：最大硬碟容量，也就是虛擬電腦的硬碟所能使用的容量上限
• Allocation：起始硬碟容量，指的是一開始虛擬硬碟的容量大小

例如，這邊新增一個名稱為〝UbuntuServer〞的硬碟，要拿來安裝 Ubuntu Server，指定硬碟格式為〝qcow2〞，並設定硬碟容量上限為〝8000 MB〞，起始硬碟大小為〝256 MB〞：



按下「完成(F)」之後，在「VM」的檔案櫃，就會看到剛剛新增的虛擬硬碟：

不過，您可能會發現，硬碟容量怎會直接到 8GB（7.81 GB）的大小呢？剛剛不是指定使用 qcow2 的格式，並設定起始硬碟大小才 256 MB 嗎？別緊張，在「Storage」內的硬碟資訊，顯示的硬碟的最大容量上限，並不是最初設定的起始大小，若要確認目前實際虛擬硬碟的容量大小，則需要到終端機之下，切換到虛擬硬碟所在的目錄，如「VM」，並輸入以下指令：

$ du -h UbuntuServer.img （若顯示權限不足，則需要在指令最前面加入 sudo）

然而，在這邊您可能還是會疑惑，怎不是 256 MB 呢？其實系統本身會有個運算機制，會產生一個趨近當初設定的最小值，雖然與最初的設定不相同，但目的一樣是有達到的。而若要檢視虛擬硬碟的詳細資訊，則可以輸入以下指令就可以得知：

$ sudo kvm-img info -f qcow2 UbuntuServer.img

直接使用新增的虛擬硬碟

規劃好了硬碟檔案，新增的虛擬電腦，要怎樣使用這個硬碟呢？其實，只要在新增虛擬電腦第四步驟的地方（參照 Linux KVM - RedHat 圖型管理工具），就可以不需要再產生新的虛擬硬碟，而可以直接選取剛剛新增的虛擬硬碟，並使用此硬碟檔案來安裝作業系統：

縮小日益增長的虛擬硬碟

前面有提到，若當初硬碟格式規劃為〝qcow2〞的類型時，由於此種硬碟格式是屬於〝隨需擴增〞的檔案類型，所以當資料越來越多時，虛擬硬碟的檔案大小也會日益增加，直到最初設定的容量上限為止，然而，資料可以增加，當然也會減少，但即使資料減少，虛擬硬碟的空間卻不會因此隨之縮小，若日後需要針對虛擬電腦進行備份或異地重建時的時候，過大的硬碟檔案，就會增加備份或搬移上的困難與耗時，其實，有個小小的技巧，可以釋放虛擬電腦閒置的硬碟空間，步驟如下：

• 關閉虛擬電腦
• 開啟終端機，並切換到虛擬硬碟所在的目錄（〝default〞的 Storage 目錄區，或是前面設定中，所自定的 Storage 目錄區，如上述的〝VM〞）
• 縮小虛擬硬碟檔案：在終端機內，輸入以下指令：
  
  $ sudo kvm-img convert -O qcow2 UbuntuServer.img temp.ing
  
  （其中，〝UbuntuServer.img〞為目標虛擬硬碟名稱，而〝temp.img〞則是縮小空間後的虛擬硬碟名稱）
  
  
• 刪除舊有虛擬硬碟檔案，如〝UbuntuServer.img〞
• 重新命名縮小後的虛擬硬碟檔案為此來的的名稱，指令如下：
  
  ＄ sudo mv temp.ing UbuntuServer.img
  

這樣整個虛擬硬碟檔案縮小化的步驟就完成了！

Linux KVM - RedHat 圖型管理工具

virsh 指令搭配 xml 檔案，對虛擬電腦的建置、操作與管理的能力，都遠優於 Linux KVM 原生的 kvm 指令，但即使如此，卻還是指令模式的操作方式，有就是必須在終端機之下，敲打一堆的指令與參數，才能使虛擬電腦正常運作，除此之外，如果虛擬電腦本身沒有提供 console 的連線模式，即使利用 virsh 啟動了虛擬電腦，還是無法連線到虛擬電腦之內（相對來說， kvm 指令還會跳出虛擬電腦的視窗畫面），這就顯得無法利用虛擬電腦來做任何事，更別說要提供服務了。

不過，如果真的是這樣，那麼 RedHat 這家公司，就不需要花費力氣來維護它了，還記得，前面有提到，virsh 是由 libvirt 所提供的操作指令，而 libvirt 則是由 RedHat 公司所維護，既然知道 virsh 本身存在使用上的缺陷，RedHat 當然不會放著不管，而 virt-manager 就是 RedHat 針對 Linux KVM 所提供的視窗管理工具，本身也是 Open Source ，一樣依循 libvirt 所制定的標準，所以可以完整的操作 Linux KVM 。

安裝 virt-manager（以 Ubuntu Desktop 10.04 為例）

開啟終端機，並輸入以下指令：

＄ sudo apt-get install virt-manager

按下 Enter 之後，若系統提示輸入密碼，請輸入管理者密碼，系統會顯示要安裝的套件與函 式庫，並會提示是否要安裝以上套件，請輸入 y ，讓安裝程序可以順利安裝下去。

備註1：上述是利用 Ubuntu 套件庫來進行線上安裝，不過，這種安裝方式有一個缺點，就是所安裝的套件，往往不會是最新版本，以 virt-manager 來說，由於版本更新速度很快，相對來說，程式的 Bug 也相對應的比較少，因此，有時候，以手動編譯的模式來安裝套件，是必要的！以 virt-manager 來說，若需要以手動編譯來安裝，必須先利用 Ubuntu 線上套件庫安裝一些必要的套件（build-essential python-libvirt python-gtk-vnc python-gnome2-desktop-dev python-urlgrabber intltool libxml2-dev libvirt-dev libgtk2.0-dev libglade2-dev libgtk-vnc-1.0-dev）之後，才下載 virt-manager 的原始碼來編譯安裝，這樣 virt-manager 才能正常運作。而必要套件安裝完之後，再下載 virt-manager-0.8.7.tar.gz、virtinst-0.500.6.tar.gz、virt-viewer-0.2.0.tar.gz ，依序下載、編譯與安裝（上述版本為撰寫此文時的最新版本，而利用線上安裝的方式，則 virt-manager 的版本則為 0.8.2）。

檢視圖形視窗管理工具

安裝完成之後，第一件事，就是修改 virt-manager （中文介面翻譯為〝虛擬機器管理員〞）的啟動權限，原因是因為 virt-manager 的許多設定與檔案讀取、寫入的路徑，都需要管理員的權限，所以先設定 virt-manager 的啟動權限，以減少日後不必要的困擾。由工具列的「系統」→「偏好設定」→「主選單」，開啟設定視窗，點選「選單(M)」欄位的〝系統工具〞，接著在「項目(E)」欄位點選〝虛擬機器管理員〞，再按下「屬性(P)」：

在跳出的視窗中，在「指令(A)」的欄位修改為〝gksudo virt-manager〞，按下「關閉(C)」後跳出設定：

權限設定完成之後，可以由工具列的「應用程式」→「系統工具」→「虛擬機器管理員」，來啟動 Linux KVM 的圖形視窗管理程式，第一次開啟，系統會提示輸入管理者密碼，如下圖：

管理者密碼輸入之後，按下確定，就會出現 Linux KVM 的圖形視窗管理程式：

不過，這時，如上圖紅色框框的區域，顯示目前虛擬系統是〝Not Connectedt〞的狀態，這時並無法使用虛擬系統，將〝localhost〞的名稱反白之後，按下滑鼠右鍵，點下「連線(O)」之後，虛擬系統才能正常運作：

接著點選「名稱」欄位內的〝localhost〞之後，再點選工具列上的「編輯(E)」→「Connection Details」，就可以開啟整個 Linux KVM 的環境設定頁面，包含「簡介」、「虛擬網路」與「Storage」三大頁面：

● 簡介：主要在說明目前虛擬系統所在主機的基本架構與資源使用狀況

● 虛擬網路：虛擬系統所能使用的網路設備與該設備的網路設定

● Storage：虛擬系統所能使用的儲存空間大小與檔案位置

新增虛擬電腦

回到虛擬機器管理員，現在我們要利用此視窗管理工具來新增虛擬電腦，按下工具列上的有亮點的電腦圖示，這就是新增虛擬電腦的地方：

一、定義名稱

按下之後，系統會跳出一個〝New VM〞的獨立視窗，上面也有說明，只要五個步驟，就可以新增一台虛擬電腦，首先在「Name」的欄位，填入虛擬電腦的名稱，而這個名稱，會顯示在〝virsh list --all〞指令輸出的畫面上，也是日後控制虛擬電腦的主要名稱，名稱設定完成之後，下方有三種作業系統的安裝模式可以選擇，分別為：

1. 本機安裝媒體（ ISO 映像檔或光碟）：就是一般利用光碟或是 ISO 檔案來安裝作業系統

2. Network Install（ HTTP, FTP, or NFS）：利用網路磁碟裝置來安裝作業系統

3. Network Boot（ PXE ）：網路開機

在這邊選擇「本機安裝媒體」的方式來安裝作業系統，選擇之後，按下〝下一步〞：

二、選擇作業系統來源與系統類型

由於上一步驟選擇以本機安裝媒體來安裝虛擬電腦的作業系統，事先已經在系統內放置了 Ubuntu Server 的 ISO 檔案，所以就選擇「Use ISO image」來安裝作業系統，而按下〝Browse〞來選擇 ISO 檔案的所在位置，這時系統會跳出另一個設定視窗，來選擇（找尋）ISO 檔案，系統預設會存在一個〝default〞的 Storage，這是 Linux KVM 一安裝完成就會產生的預設資料夾，其資料夾位置在〝/var/lib/libvirt/images〞，不過，這裡並不只可以存放 ISO 映像檔，當虛擬電腦產生之後，其預設的硬碟檔案也會存放在這個位置，所以，就管理的角度來說，若將所有的檔案全部放在這裡，是會造成日後管理上的困難，這點之後再詳述，直接往下找〝Browse Local〞的按鍵，按下之後，會出現類似檔案總館的視窗，找尋並點選實際 ISO 檔案的位置，之後按下〝開啟〞就好，接著在「OS type」的地方，選擇作業系統的類型，而「Version」則選擇作業系統的版本，接著按下〝下一步〞：

三、設定記憶體大小與可用 CPU 的數量

在「Memory」的地方，設定虛擬電腦的記憶體大小，而「CPUs」則設定 CPU 的數目（若實體電腦為雙核心 CPU 以上時，才可選擇），接著按〝下一步〞：

四、設定硬碟檔案的大小

這邊就要設定虛擬電腦可運用的硬碟空間大小，系統預設為 8GB ，而〝Allocate entire disk now〞這個選項如果勾選（預設），就表示要將硬碟空間一次就切割到指定的大小（如預設的 8GB ），基本上，除非此虛擬電腦日後要運作資料流量大的服務（如資料庫），或者你的硬碟空間真的大到用不完，一般倒是可以不需要勾選此項，取消勾選之後，再接著按〝下一步〞：

備註2：另一個選項「Select managed or other existing storage」，這是在已經存在可利用的硬碟檔案時，才選此項，並指定硬碟檔案。

五、偏好設定

最後一個步驟，若沒有特別需求，是可以直接按下「完成(F)」，就結束虛擬電腦的建立，進入安裝作業系統的階段，不過，下方〝Advanced options〞，可是包含蠻重要的設定選項，點開之後，就可以看到如下圖的資訊：

這裡包含了網路連線方式的選擇、MAC address 的設定，以及虛擬系統的運作類型（Virt Type）和系統平台類型（Architecture）

備註3：若實體電腦支援 Linux KVM ，則預設 Virt Type 是〝kvm〞，反之則是〝qemu〞

最後按下「完成(F)」，虛擬電腦就新增完成，並且進入作業系統安裝的階段，由視窗管理工具就可以知道：

或者點一下虛擬電腦的圖示：

再按下工具列上「開啟」的電腦圖示，就可以看到整個虛擬系統的運作畫面：

檢視虛擬電腦資訊

雖然，在建立虛擬電腦的過程中，我們清楚了解到虛擬電腦的各項硬體設定（是自己設定的，當然清楚），不過，難免會有需要異動或需要修改的時候，那麼該怎麼進入設定頁面呢？很簡單，在剛剛啟動虛擬電腦之後，按下「開啟」的電腦圖示，不是就可以看到整個虛擬系統的運作畫面，接著在此頁面上方的工具列，依序「檢視(Y)」→「Toolbar」，就可以叫出工具列，而按下工具列上「i」的圖示（如下圖紅色框框所示），就可以看到完整虛擬電腦的硬體資訊了：

關閉虛擬電腦

而除了正常在虛擬電腦內執行關機動作之外，視窗管理工具也可以直接關閉整在運作的虛擬電腦，但有意思的是，實際關閉的指令，卻不是大家熟悉的「Shut Down」，而是更為強烈的字眼，「Force Off」，操作順序為點選要關閉的虛擬電腦，按下滑鼠右鍵，選擇「Shut Down」→「Force Off」，就可以在視窗管理工具上關閉虛擬主機，不過，讀者們可能會發現，不是在「Force Off」 之上，有「Shut Down」的選項嗎？不過，至少在目前 Linux KVM 的視窗管理工具上，這個選項是沒有作用的！

「Shut Down」選項的限制

其實，virt-manager 的「Shut Down」選項，之所以無法使用，原因在於虛擬電腦的作業系統之內，缺乏〝acpid〞這一個套件，且並不是目前所有的 Linux 發行套件預設都會安裝，以 Ubuntu 發行套件來說，系統預設就沒有安裝此一套件，若要 virt-manager 能夠針對安裝 Ubuntu 系統的虛擬電腦，利用「Shut Down」的選項來關閉虛擬電腦，就必須在虛擬電腦之內安裝〝acpid〞這一個套件，其安裝方式如下：

$ sudo apt-get install acpid

安裝完成，將虛擬電腦重新開機，之後若要利用 virt-manager 來關閉虛擬電腦，就可以使用「Shut Down」的選項了。

遺失安裝訊息處理方式

有時在安裝的過程中，或者一開始尚未安裝作業系統的時候，就關閉了虛擬電腦，下次在開機的時候，一般會看到如下的訊息：

這是什麼原因呢？說穿了，就是遺失開機訊息，這是因為硬碟檔案內沒有作業系統與開機訊息，加上前次關閉虛擬電腦之後，光碟或 ISO 檔案就已經退出虛擬電腦，再次開機，當然找不到可開機的媒體，就會出現上圖的訊息。

處理方式為，先進入虛擬電腦硬體資訊頁面，並點選左側「IDE CDROM 1」的選項，在這邊可以發現到右側資訊頁面，並沒有存在任何光碟或 ISO 檔案的訊息，接著按下「連線(O)」：

就可以選擇光碟或找尋可開機的 ISO 檔案，選擇完成，訊息頁面就會出現光碟或 ISO 檔案的資訊：

還沒結束喔，接著再點選左側「Boot Options」的選項，並在右側訊息頁面的「開機裝置」，選擇〝CDROM〞，並按下右下方的「套用」，這一步驟可不要忘記喔，不然剛剛所有的設定可是會消失的，這樣就白做工了：

最後，按下工具列上「▶」的圖示，就可以正常開機啦。