KVM虚拟机如何添加物理硬盘？

KVM虚拟机添加物理磁盘详细指南

为KVM虚拟机扩展存储容量，直接挂载物理磁盘（或分区/LVM卷）是提升性能和隔离性的高效方式，以下提供多种经过验证的可靠方案,请根据环境谨慎选择并操作。

🔧 方案一：LVM物理卷 (推荐：灵活管理)

适用于已使用或计划使用LVM的宿主机环境。

1. 🔒 准备物理磁盘

   • 将新物理磁盘插入服务器，或确认已连接但未使用的磁盘（如 /dev/sdb）。
   • 使用 lsblk -f 或 fdisk -l 确认磁盘设备路径和状态（无重要分区/数据）。
   • （关键） 备份磁盘数据，后续操作将清空磁盘。

2. ⚙️ 创建LVM物理卷 (PV)

   • 在宿主机终端执行：

     sudo pvcreate /dev/sdX  # 替换 /dev/sdX 为你的磁盘设备名，如 /dev/sdb

   • 验证创建：sudo pvs

3. 📦 扩展或创建卷组 (VG)

   • 扩展现有VG (如 vg0)：

     sudo vgextend vg0 /dev/sdX

   • 创建新VG (如 new_vg)：

     sudo vgcreate new_vg /dev/sdX

   • 验证：sudo vgs

4. 💾 创建逻辑卷 (LV)

   • 在目标VG中创建LV (如 new_lv)：

     sudo lvcreate -n new_lv -L 100G new_vg  # 创建100G的LV

   • 验证：sudo lvs

5. 🔗 将LV作为存储附加给虚拟机

   • 编辑虚拟机配置文件（通常位于 /etc/libvirt/qemu/vm-name.xml）：

     sudo virsh edit vm-name

   • 在 <devices> 部分添加新磁盘设备配置：

     <disk type='block' device='disk'>
       <driver name='qemu' type='raw' cache='none' io='native'/> <!-- 根据性能需求调整cache/io -->
       <source dev='/dev/new_vg/new_lv'/> <!-- 替换为你的VG/LV路径 -->
       <target dev='vdb' bus='virtio'/>   <!-- 虚拟机内看到的设备名 (如 vdb, vdc) -->
       <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x0X' function='0x0'/> <!-- 通常libvirt会自动生成 -->
     </disk>

   • 保存退出（:wq in vi）。

6. 🔄 启动/重启虚拟机

   • 启动虚拟机或使其配置生效：

     sudo virsh start vm-name   # 如果未运行
     sudo virsh reboot vm-name  # 或重启已运行的

7. 🖥️ 虚拟机内部操作

   • 登录虚拟机，使用 lsblk 或 fdisk -l 查看新磁盘（如 /dev/vdb）。
   • （重要） 分区、格式化并挂载：

     sudo fdisk /dev/vdb   # 创建分区 (可选，也可用整个磁盘)
     sudo mkfs.ext4 /dev/vdb1  # 格式化分区 (示例ext4)
     sudo mkdir /mnt/newdisk
     sudo mount /dev/vdb1 /mnt/newdisk

   • 如需永久挂载，编辑 /etc/fstab 添加条目。

⚙ 方案二：裸磁盘/分区映射 (直接高效)

将物理磁盘或单个分区直接映射给虚拟机,性能最佳。

1. 🔒 准备物理磁盘/分区

   • 插入磁盘并确认设备路径 (如 /dev/sdb 或分区 /dev/sdb1)。
   • （关键） 备份数据！目标磁盘/分区数据将被覆盖。
   • 确保目标设备在宿主机上未被挂载 (umount /dev/sdX1)。

2. 🔗 将设备附加给虚拟机

   • 编辑虚拟机配置文件 (sudo virsh edit vm-name)。
   • 在 <devices> 中添加磁盘配置：

     <disk type='block' device='disk'>
       <driver name='qemu' type='raw' cache='none' io='native'/>
       <source dev='/dev/sdX'/>      <!-- 替换为整个磁盘设备路径 (如 /dev/sdb) -->
       <!-- 或使用分区 -->
       <!-- <source dev='/dev/sdX1'/>   <!-- 替换为分区路径 (如 /dev/sdb1) -->
       <target dev='vdb' bus='virtio'/>
       <address type='pci' ... />
     </disk>

   • 保存退出。

3. 🔄 启动/重启虚拟机

   sudo virsh reboot vm-name

4. 🖥️ 虚拟机内部操作

   • 登录虚拟机，识别新磁盘/分区 (lsblk, fdisk -l)。
   • 若使用整个磁盘 (/dev/sdb): 需先分区 (fdisk /dev/vdb)，然后格式化分区 (mkfs.ext4 /dev/vdb1)。
   • 若使用分区 (/dev/sdb1): 虚拟机内看到的是映射后的整个块设备（如 /dev/vdb),仍需分区格式化。
   • 挂载使用：sudo mount /dev/vdb1 /mnt/newdisk，并更新 /etc/fstab。

📄 方案三：基于文件的镜像 (间接映射)

适用于不方便直接暴露物理设备的场景,性能略低于前两种。

1. 📁 创建磁盘镜像文件

   sudo dd if=/dev/zero of=/path/to/newdisk.img bs=1M count=102400 # 创建100GB文件
   # 或使用更快但稀疏的qcow2 (支持快照、压缩)：
   sudo qemu-img create -f qcow2 /path/to/newdisk.qcow2 100G

2. 🔗 将镜像附加给虚拟机

   • 编辑配置文件 (sudo virsh edit vm-name)。
   • 添加磁盘配置：

     <disk type='file' device='disk'>
       <driver name='qemu' type='raw'/> <!-- 或 type='qcow2' 匹配镜像格式 -->
       <source file='/path/to/newdisk.img'/> <!-- 或 .qcow2 -->
       <target dev='vdb' bus='virtio'/>
       <address type='pci' ... />
     </disk>

   • 保存退出。

3. 🔄 启动/重启虚拟机

   sudo virsh reboot vm-name

4. 🖥️ 虚拟机内部操作

   

   • 登录虚拟机，识别新磁盘 (lsblk)。
   • 分区、格式化、挂载使用（同方案一第7步）。

⚡ 方案四：SCSI设备直通 (高级/高性能)

需宿主机内核支持VFIO或PCI直通,适合高性能需求或直接访问特定硬件特性。

⚠️ 注意：此方案较复杂，涉及安全风险（如DMA攻击），建议仅在必要时由专业人员操作,以下简略步骤：

1. 绑定设备到VFIO驱动：宿主机上解除原有驱动绑定，绑定到 vfio-pci。
2. 配置虚拟机XML：使用 <hostdev> 标签将整个PCI设备（SCSI控制器或磁盘所在的HBA卡）直通给虚拟机。
3. 启动虚拟机：虚拟机内将直接看到物理SCSI控制器及其连接的磁盘。

具体步骤需根据硬件和内核版本调整,强烈建议查阅最新官方文档。

🛠 通用后续步骤与验证

• 虚拟机内识别：使用 lsblk, fdisk -l, ls -l /dev/disk/by-id/ 确认新磁盘。
• 分区与格式化：按需使用 fdisk/parted/gdisk 分区，mkfs 格式化。
• 挂载使用：mount 临时挂载，编辑 /etc/fstab 永久挂载（推荐使用UUID或磁盘ID）。
• 权限管理：确保挂载点有适当用户/组权限。

⚠️ 重要注意事项与最佳实践

1. 📌 数据备份：任何磁盘操作前，强制备份宿主机和虚拟机关键数据。
2. 🚫 卸载检查：确保物理盘/分区在宿主机上未挂载 (df -h, umount 若需要)。
3. 💡 方案选择：
   • 追求灵活管理：LVM物理卷 (方案一)。
   • 追求极致性能：裸磁盘/分区映射 (方案二) 或 SCSI直通 (方案四)。
   • 便捷文件管理：基于文件的镜像 (方案三)。
4. 🔧 驱动程序：bus='virtio' 提供最佳性能（需虚拟机安装virtio驱动）,Windows虚拟机需提前加载驱动。
5. 🔥 热添加 (部分支持)：较新KVM/libvirt支持运行时添加特定类型磁盘（需预先配置控制器如virtio-scsi），使用 virsh attach-disk 命令尝试。
6. 📝 配置文件备份：修改虚拟机XML前，建议备份原文件 (virsh dumpxml vm-name > vm-name-backup.xml)。
7. 🛡 权限与安全：确保 /dev/下设备或镜像文件的权限允许 qemu/libvirt-qemu 用户访问,SCSI直通需评估安全风险。

💎 方案选择建议

通过遵循以上步骤和注意事项，您可以安全高效地为KVM虚拟机添加物理磁盘资源，满足业务增长的存储需求，操作时请务必谨慎，确认每一步的输入命令和设备路径，如遇复杂环境,建议在测试环境中验证后再进行生产操作。

引用说明：

• KVM/libvirt 官方文档: https://libvirt.org/formatdomain.html#elementsDisks
• Linux LVM 管理指南: man lvm (系统手册页)
• QEMU 磁盘镜像管理: man qemu-img
• Linux 内核 VFIO 文档: https://www.kernel.org/doc/html/latest/driver-api/vfio.html

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