在libvirt上如何使用LVM逻辑卷存储设备

引言

libvirt 是一组可与 Linux 上多种虚拟机交互的管理工具集。它支持的虚拟机有 KVM/QEMU、Xen、LXC、OpenVZ、virtual Box、vmware ESX/GSX、Hyper-V 等。为了使虚拟机获得更强大的后端存储能力，libvirt 提供了对各种存储介质的支持，包括本地文件系统，网络文件系统，iSCSI，LVM 等多种后端存储系统。LVM（Linux 卷管理）系统是如今 Linux 服务器广泛使用的存储设备。本文阐述的方法适用于 KVM/QEMU 虚拟机，主要涉及在 libvirt 中使用 LVM 存储设备的方法，使用基于 libvirt 的命令行虚拟机管理工具 virsh。

libvirt 中的存储管理独立于虚拟机管理。也就是存储池和存储卷的操作独立于虚拟机的操作存在，因此进行存储管理时，不需要有虚拟机的存在，可以当虚拟机需要存储资源时再进行分配，非常灵活。

libvirt 支持后端存储的类型

为了将不同的后端存储设备以统一的接口供虚拟机使用，libvirt 将存储管理分为两个方面：存储卷 (volume) 和存储池 (pool)。

存储卷是一种可以分配给虚拟机使用的存储设备。在虚拟机中与一个挂载点对应，而物理上可以是一个虚拟机磁盘文件或一个真实的磁盘分区。

存储池是一种可以从中生成存储卷的存储资源，后端可以支持以下存储介质：

目录池：以主机的一个目录作为存储池，这个目录中包含文件的类型可以为各种虚拟机磁盘文件、镜像文件等。

本地文件系统池：使用主机已经格式化好的块设备作为存储池，支持的文件系统类型包括 ext2,ext3,vfat 等。

网络文件系统池：使用远端网络文件系统服务器的导出目录作为存储池。默认为 NFS 网络文件系统。

逻辑卷池：使用已经创建好的 LVM 卷组，或者提供一系列生成卷组的源设备，libvirt 会在其上创建卷组，生成存储池。

磁盘卷池：使用磁盘作为存储池。

iSCSI 卷池：使用 iSCSI 设备作为存储池。

SCSI 卷池：使用 SCSI 设备作为存储池。

多路设备池：使用多路设备作为存储池。

Libvirt 中存储对象的状态转换

Libvirt 中的三类存储对象：存储池、存储卷、设备的状态转换关系如图 1 所示。

图 1.libvirt 中存储对象状态转换图

存储卷从存储池中划分出来，存储卷分配给虚拟机成为可用的存储设备。存储池在 libvirt 中分配的 id 标志着它成为 libvirt 可管理的对象，生成卷组 vg(volume group) 就有了可划分存储卷的存储池，状态为活跃 (active) 状态才可以执行划分存储卷的操作。

libvirt 使用逻辑卷池的准备 重新配置和编译

由于 libvirt 默认编译不支持 LVM，因此需要重新编译 libvirt 方可使用。使用 --with-storage-lvm 选项重新配置 libvirt 源码并重新编译 libvirt：

清单 1. 重新编译 libvirt
 $./autogen.sh --with-storage-lvm ? system
 $make
准备生成卷组的物理磁盘

在 host 中使用 fdisk 工具将物理卷格式化为 Linux LVM 格式（ID 为 8e）。生成的物理卷应为以下格式：

清单 2. 物理卷格式
 $sudo fdisk -l
 /dev/sdc1 1 478 963616+ 8e Linux LVM
 /dev/sdc2             479         957      965664   8e  Linux LVM
准备生成存储池的 xml 文件

将 xml 文件放在主机目录 /etc/libvirt/storage 下。以下给出 xml 文件的例子：

清单 3. 生成存储池的 xml 文件
 
 lvm_pool
 
 
 
 
 
 /lvm_pool
 
 

pool 的类型为 logical 表示使用的存储池类型为 LVM，源路径为在 host 中物理卷所在的路径，目的路径为 host 机中生成存储池的目标映射路径，后续生成的逻辑卷将在 host 的该目录下。

建立 libvirt 存储池 首次建立存储池

先由之前的 xml 文件定义一个存储池，若 libvirtd 启动之前 xml 文件已在 /etc/libvirt/storage 目录下，则 libvirtd 启动之后会自动定义存储池，可省去此步。

清单 4. 定义存储池
 $virsh pool-define /etc/libvirt/storage/lvm_pool.xml

完成后就会在 libvirt 中定义一个不活跃的存储池，但这个池对应的卷组还未被初始化。可以看到生成的池状态为不活跃的：

清单 5. 查看卷组的状态
 $virsh pool-list ? all
名称 状态 自动开始
 -----------------------------------------
 default 活动 yes
 directory_pool 活动 yes
 lvm_pool            不活跃     no

建立存储池将生成存储池对应的卷组。

清单 6. 建立存储池
 $virsh pool-build lvm_pool

此步完成后， host 上就生成了一个名为 lvm_pool 的卷组。

清单 7. 查看 host 上生成的卷组
 $sudo vgdisplay
 --- Volume group ---
 VG Name lvm_pool
 System ID
 Format                lvm2

以下命令在需要使用存储池时让存储池处于活跃状态

清单 8. 开始存储池
 $virsh pool-start lvm_pool
创建存储池

创建存储池的操作相当于 pool-define 操作和 pool-start 操作的组合，也就是说，创建操作适用于卷组已经生成但还没有在 libvirt 中被管理起来的情况。

清单 9. 创建存储池
 $virsh pool-create /etc/libvirt/storage/lvm_pool.xml
清单 10. 完成创建后的状态
 $virsh pool-list
名称 状态 自动开始
 -----------------------------------------
 default 活动 yes
 directory_pool 活动 yes
 lvm_pool            活动     no

从存储池中分配卷

存储池为活跃的且已经生成了对应的卷组时，便可从存储池中划分逻辑卷供后续使用。

清单 11. 创建卷
 $virsh vol-create-as --pool lvm_pool --name vol3 --capacity 30M

其中 --pool 指定分配逻辑卷所属存储池（卷组），name 指定逻辑卷名称，capacity 指定分配的卷大小。

清单 12. 查看存储池中的卷组
 virsh # vol-list pic_pool2
名称 路径
 -----------------------------------------
 vol1 /dev/lvm_pool/vol1
 vol2 /dev/lvm_pool2/vol2
 vol3                 /dev/lvm_pool2/vol3

在虚拟机中使用卷 清单 13. 将卷分配给虚拟机
 $virsh attach-disk ? domain dom1 ? -source /dev/pic_pool2/vol1 ? -target sda

其中 domain 选项指定逻辑卷要附加的虚拟机，source 选项指定逻辑卷在主机的路径，target 指定在虚拟机中的设备名。

这一步完成之后，重启虚拟机就可以在虚拟机中看到 /dev/sda 设备。在虚拟机中这个 /dev/sda 是一个裸设备，只需要进一步分区格式化就可以挂载使用了。

清单 14. 查看卷分配是否成功
 $virsh domblklist dom1
 Target Source
 ------------------------------------------------
 vda /var/lib/libvirt/images/redhat2.img
 hdc -
 sda        /dev/pic_pool2/vol3
清单 15. 将卷从虚拟机上分离
 virsh # detach-disk ? -domain dom1 --target sda

这时在虚拟机上就看不到 /dev/sda 设备了，逻辑卷已从虚拟机中成功分离。

删除存储池中的卷

卷被删除之后，卷所对应的存储空间即被归还到存储池内。

清单 16. 删除存储池中的卷
 virsh # vol-delete vol3 --pool pic_pool2
卷 vol3 被删除

存储池的停用、删除和取消定义 停用存储池

存储池停止使用之后，它上面的所有存储卷的状态都变得不可用，即使用它的虚拟机都看不见这个设备。也不能从这个存储池中创建新卷。

清单 17. 停用存储池
 virsh # pool-destroy pic_pool2
销毁池 pic_pool2
删除存储池

彻底删除一个存储池后，libvirt 就不再管理这个存储池所对应的所有资源，存储池在 host 机中对应的卷组也被删除。

清单 18. 删除存储池
 virsh # pool-delete pic_pool2
池 pic_pool2 被删除
取消存储池定义

即使删除了存储池，它仍然在 libvirt 存储驱动中占有一定的资源，可以看到这个池。

清单 19. 删除存储池后的状态
 $virsh pool-list ? all
名称 状态 自动开始
 -----------------------------------------
 default 活动 yes
 directory_pool 活动 yes
 lvm_pool            不活跃     no

使用 pool-undefine 取消存储池的定义后，存储池所占用的资源完全被释放，存储驱动器中查看不到该存储池的存在了。

清单 20. 取消存储池定义
 $virsh pool-undefine lvm_pool