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概述
I/O设备半虚拟化驱动(virtio)
Guest of Windows
Guest of Linux
Virtio in Openstack
virtio_blk和virtio-scsi
virtio-blk：
virtio-scsi：
概述
IDE - Slow Write in the Guest System
SCSI - Faster Write(as IDE) in Guest System
VIRTIO - Fastest Write (more that SCSI and IDE) in the Guest System, but only with extra Drivers (In Guest)
磁盘驱动 | 类型 | 兼容性 | 性能 | 磁盘命名 | 虚拟机支持最大磁盘数量 | 热插拔 | 备注 |
IDE | 全虚拟化 | 最好 | 差 | /dev/hdX | 依赖IDE协议限制(测试值3） | 不支持 | 虚机无需更改，使用方便 |
SATA | 全虚拟化 | ||||||
virtio-blk/ virtio | 半虚拟化 | 较好 | /dev/vdX | 受限虚机PCI槽数限制 理论:30(测试值14) | 支持，可以在线添加硬盘 | 为了改善全虚拟化性能，部分系统需要安装virtio驱动 | |
virtio-scsi/ scsi | 半虚拟化 | 与virtio-blk持平 | /dev/sdX | 受限于内核限制:18278 | 支持 | 为了解决virtio的诸多限制，用以替代virtio |
注释：CentOS6.x只支持IDE、virtio；CentOS7.x增加支持SATA、scsi。
整体上来看这三者的最大不同还是挂载磁盘的数量。
一台win7的虚拟机，最多可以创建3个ide硬盘，当再次创建新的ide硬盘时候，会提示无法创建。
同时，实验中最多创建了14块virtio硬盘，虽然界面允许创建更多virtio硬盘，但是超过14块，虚拟机是无法启动的。
virtio-scsi可以创建足够多的硬盘，以至于协议自身并不是限制因素，而内核的限制反而成了硬盘数目的极限。KVM是必须使用硬件虚拟化辅助技术（如Intel VT-x、AMD-V）的hypervisor。
在CPU运行效率方面有硬件支持，其效率是比较高的；
在I/O虚拟化方面，传统的方式是使用QEMU纯软件的方式来模拟I/O设备。但可以在客户机中使用半虚拟化驱动（Paravirtualized Drivers，PV Drivers）来提高客户机的性能（特别是I/O性能）:
- 全虚拟化时GuestOS不知道自己是虚拟机，于是像发送普通的IO一样发送数据，被Hypervisor拦截，并经由QEMU转发给真正的硬件。
- 在半虚拟时GuestOS知道自己是虚拟机（我理解应该驱动是经过修改的），即GuestOS安装的是半虚拟化驱动，所以数据直接发送给半虚拟化设备，经过特殊处理，发送给真正的硬件。因此性能要好于全虚拟化。
I/O设备半虚拟化驱动(virtio)
包括：磁盘I/O、网络I/O
目前，KVM中实现半虚拟化驱动的方式是采用了virtio这个Linux上的设备驱动标准框架。Virtio半虚拟化驱动的方式，可以获得很好的I/O性能，其性能几乎可以达到和native（即：非虚拟化环境中的原生系统）差不多的I/O性能。
所以，在使用KVM之时，如果宿主机内核和客户机都支持virtio的情况下，一般推荐使用virtio达到更好的性能。
当然，virtio也是有缺点的，它必须要客户机安装特定的Virtio驱动使其知道是运行在虚拟化环境中，且按照Virtio的规定格式进行数据传输，不过客户机中可能有一些老的Linux系统不支持virtio和主流的Windows系统需要安装特定的驱动才支持Virtio。不过，较新的一些Linux发行版（如RHEL 6.3、Fedora 17等）默认都将virtio相关驱动编译为模块，可直接作为客户机使用virtio，而且对于主流Windows系统都有对应的virtio驱动程序可供下载使用。
Guest of Windows
主流Windows virtio驱动下载地址：
创建Windows镜像：https://docs.openstack.org/image-guide/windows-image.html
Guest of Linux
Linux下查看内核是否支持virtio：
# grep "VIRTIO" /boot/config-3.10.0-1062.9.1.el7.x86_64
……
CONFIG_VIRTIO_BLK=m
CONFIG_SCSI_VIRTIO=m
CONFIG_VIRTIO_NET=m
……
Virtio in Openstack
openstack对virtio支持，是通过Image实现的。
首先Image需要像上面Linux一样内核支持，否则需要提前安装virtio驱动。openstack默认使用virtio-blk创建虚机，如果要使用scsi，需要设置Image的property。
https://docs.openstack.org/glance/latest/admin/useful-image-properties.html
$ openstack image set --property hw_disk_bus=scsi centos7-mini
$ openstack image set --property hw_scsi_model=virtio-scsi centos7-mini
$ openstack image show centos7-mini |grep properties
| properties | hw_disk_bus='scsi', hw_scsi_model='virtio-scsi' |
$ openstack image show win10-scsi |grep properties
| properties | hw_disk_bus='scsi', hw_scsi_model='virtio-scsi' |如果使用IDE，则会报：INACCESSIBLE BOOT DEVICE蓝屏。
virtio_blk和virtio-scsi
确认硬盘是否为半虚拟化设备（Linux：$ lsblk）：
使用virtio_blk驱动的硬盘显示为/dev/vda
使用IDE硬盘显示为/dev/hda
使用SATA硬盘显示/dev/sda。
确认网络设备是否为半虚拟化设备：
使用ethtool -i 设备名 查看，当driver为virtio_net时说明为半虚拟化的。
virtio-blk：
虚拟机启动参数：
-device virtio-blk-pci,scsi=off,bus=pci.0,addr=0x7,drive=drive-virtio-disk0,id=virtio-disk0,bootindex=1
-drive
对应Libvirt XML描述文件：
<disk type='file' device='disk'>
<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none'/>
<source file='/var/lib/libvirt/images/win10-virtio.qcow2'/>
<target dev='vda' bus='virtio'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/>
</disk>虚拟机内部：
$ lspci
……
00:05.0 SCSI storage controller: Red Hat, Inc Virtio block device
$ lsblk
vda
……virtio-scsi：
虚拟机启动参数：
-device virtio-scsi-pci,id=scsi0,bus=pci.0,addr=0x6
-drive file=/home/images/win10-scsi.qcow2,format=qcow2,if=none,id=drive-scsi0-0-0-0
-device
对应的Libvirt XML描述如下：
<controller type='scsi' index='0' model='virtio-scsi'/>
<disk type='file' device='disk'>
<driver name='qemu' type='qcow2'/>
<source file='/home/images/win10-scsi.qcow2'/>
<target dev='sda' bus='scsi'/>
<address type='drive' controller='0' bus='0' target='0' unit='0'/>
</disk>虚拟机内部：
$ lspci
……
00:04.0 SCSI storage controller: Red Hat, Inc Virtio SCSI
或
$ lsscsi
[2:0:0:0] disk QEMU QEMU HARDDISK 2.5+ /dev/sda
$ lsblk
sda
……
