如何导出最优大小的qcow2镜像文件

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在之前的几篇文章中介绍过如何制作OpenStack虚拟机镜像，在导出镜像文件的时候都是直接用qemu-img命令将raw格式或者qcow2格式的磁盘文件压缩后导出，相关命令如下：

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# 将raw格式的磁盘，简单压缩并转换成qcow2格式
qemu-img convert -c -f raw ${filename}.raw -O qcow2 ${filename}.qcow2

# 将qcow2格式的磁盘，导出为简单压缩后的qcow2格式
qemu-img convert -c -f qcow2 ${filename}.raw -O qcow2 ${filename}.qcow2

不过，以上方式在不同情况下，其压缩效果差距较为明显：

情况一

  • 假如虚拟机磁盘大小为20G，刚安装好操作系统后占用1.6G，此时通过以上方式压缩导出的镜像大小可能只占1G左右甚至更小。因为磁盘的大量剩余空间还没有被使用到（大量block块都是空白的，未写入过数据），所以在导出过程中，空白的block块就会被压缩甚至忽略掉，这样导出的镜像文件的压缩效果就很不错。

情况二

  • 假如虚拟机磁盘大小为20G，在安装好操作系统后占用1.6G，然后往虚拟机里上传一个4.71G的ISO文件配置本地YUM源安装必备的一些软件，安装完成后将ISO文件删除，虚拟机内的磁盘空间显示空间已经释放出来了，磁盘占用空间变成跟操作系统刚装好时一样只有1.6G。但此时再使用以上方式压缩并导出镜像文件，会发现导出的镜像文件比之前多出了4.71G的大小。这是因为操作系统删除文件，实际只是在分区表中把文件的索引给删除了，其4.71G的物理数据还是依然占用着磁盘上的block块，这部分空间在导出过程中是无法被压缩或者忽略的（使用qemu-img info命令可以看到该磁盘文件的物理占用空间比之前变大了4.71G左右）。

针对第二种情况，我们需要在导出镜像文件前对所有未存储有效数据的block块（包括已删除文件的block块）进行置零填充，然后再进行镜像文件压缩导出。

精简导出

虚拟机内部置零填充

在虚拟机内通过dd命令创建一个全0文件，将虚拟机内的剩余可用空间全部置零，然后再将这个全0文件删除。

说明

  • 置零操作可能需要话费大量的时间，取决于剩余可用空间的大小
  • 如果虚拟机除了根分区，还将其他的如/home、/opt单独划分，记得每个分区都要执行置零操作，修改全0文件的生成路径即可
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# 执行置零操作，直到提示空间不足自动退出为止
dd if=/dev/zero of=/zero.data
# 删除全0文件
rm -rf /zero.data

导出镜像文件

说明
执行导出操作前，虚拟机必须处于关机状态

针对raw格式的虚拟机磁盘文件

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# --sparse=always稀疏拷贝，忽略全0数据
cp -a --sparse=always ${filename}.raw ${newfilename}.raw
qemu-img convert -c -f raw ${newfilename}.raw -O qcow2 ${newfilename}.qcow2

针对qcow2格式的虚拟机磁盘文件

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qemu-img convert -c -f qcow2 ${filename}.raw -O qcow2 ${filename}.qcow2

实测导出镜像大小对比

  • raw文件实际大小（disk size）：5.8G
  • 直接导出qcow2镜像大小：4.9G
  • 置零填充后导出qcow2镜像大小：636M

参考文档