Introducción al almacenamiento en KVM/libvirt

El almacenamiento es un aspecto fundamental en la virtualización, ya que permite gestionar el espacio en disco de las máquinas virtuales. En KVM/libvirt, el almacenamiento se organiza en grupos o pools de almacenamiento (storage pools) y volúmenes de almacenamiento (storage volumes).

• Pools de Almacenamiento: Es una fuente de almacenamiento, una cantidad de almacenamiento que el administrador del host ha configurado para su uso por las máquinas virtuales.
• Volúmenes: Los pools de almacenamiento se dividen en volúmenes. Cada uno de estos volúmenes lo utilizarán las máquinas virtuales como discos (dispositivos de bloques).

Pools de almacenamiento

Los pools de almacenamiento son espacios lógicos donde se almacenan las imágenes de disco de las máquinas virtuales. Existen diferentes tipos de almacenamiento compatibles con KVM/libvirt, que se pueden clasificar en dos categorías principales:

• Almacenamiento basado en dispositivos de bloques: Estos métodos proporcionan acceso directo a dispositivos de almacenamiento de bloques, como discos físicos o volúmenes lógicos. Algunos ejemplos son:

  • disk: Particiones o discos físicos completos.
  • iscsi: Dispositivos de almacenamiento compartido a través de iSCSI.
  • logical: Volúmenes lógicos de LVM.
  • zfs: Sistemas de almacenamiento avanzados que pueden gestionar volúmenes en bruto y proporcionar snapshots.

• Almacenamiento basado en sistemas de ficheros: Estos métodos almacenan las imágenes de disco como archivos dentro de un sistema de ficheros. Algunos ejemplos son:

  • dir: Directorios locales donde se almacenan ficheros de imagen de disco (el que usaremos en este curso).
  • nfs: Sistema de fichero compartido en red desde un servidor NFS.
  • glusterfs: Sistema distribuido de almacenamiento en red.

Hemos puesto algunos ejemplos de tipo de almacenamiento, pero en la documentación de libvirt puedes encontrar todas las fuentes de almacenamiento.

Volúmenes de almacenamiento (Storage Volumes)

Los volúmenes son las unidades individuales de almacenamiento dentro de un pool. Según el tipo del pool de almacenamiento con el que estemos trabajando, el volumen corresponderá a elementos diferentes:

• En el caso del tipo dir, estos volúmenes corresponden a ficheros de imagen de disco. Los formatos de imagen de disco más utilizados son:
  • raw: el formato raw es una imagen binaria sencilla de la imagen del disco. Se ocupa todo el espacio que hayamos indicado al crearla. El acceso es más eficiente. No soporta ni snapshots ni aprovisionamiento ligero.
  • qcow2: formato QEMU copy-on-write. Al crearse solo se ocupa el espacio que se está ocupando con los datos (aprovisionamiento ligero), el fichero irá creciendo cuando escribamos en él. Acepta instantáneas o snapshots. Es menos eficiente en cuanto al acceso.
  • vdi, vmdk,…: formatos de otros sistemas de virtualización.
• En el caso de tipo disk los volúmenes serán particiones de un disco.
• En el caso del tipo logical estos volúmenes serán volúmenes lógicos LVM.
• …

Tenemos dos enfoques para gestionar los volúmenes:

• Usar la API de libvirt, es decir, usar herramientas como virsh para gestionar los volúmenes. Veamos algunos ejemplos:
  • Si creamos un volumen en un pool de tipo dir, estaríamos creando un fichero de imagen de disco.
  • Si creamos un volumen en un pool de tipo disk estaríamos creando particiones.
  • Si creamos un volumen en un pool de tipo logical estaríamos creando un volumen lógico LVM.
• Utilizar herramientas específicas para crear los medios de almacenamiento y posteriormente refrescar el pool para que añada el nuevo volumen. Ejemplos:
  • Podemos usar la herramienta qemu-img para la creación de un fichero de imagen de disco y posteriormente actualizaremos el pool de tipo dir para añadir el nuevo volumen que corresponde al fichero que hemos creado.
  • Podemos usar herramientas como fdisk o parted para crear particiones y luego refrescamos el pool de tipo disk para añadir un nuevo volumen.
  • Podemos usar la línea de comandos de LVM, creando un volumen lógico con el comando lvcreate y posteriormente actualizamos el pool de tipo logical para añadir el nuevo volumen.

Si estamos trabajando localmente en un servidor donde tenemos QEMU/KVM + libvirt instalado, no hay muchas diferencias de usar una y otra opción. El uso de la API de libvirt puede ser más interesante si estamos conectados a la API de libvirt de forma remota, ya que al gestionar los volúmenes estaríamos gestionando los recursos de almacenamiento (ficheros, volúmenes lógicos,…) sin necesidad de acceder al servidor y crearlos con herramientas específicas.

Otras características que ofrecen los tipos de almacenamiento

• Snapshots: Los snapshots permiten capturar el estado de una máquina virtual en un momento determinado. Esto resulta útil para:

  • Recuperación ante fallos: Volver a un estado anterior en caso de errores.
  • Pruebas y desarrollo: Permitir experimentación sin afectar los datos originales.

  Los snapshots pueden ser a nivel de almacenamiento (ej. LVM, ZFS) o a nivel de imagen de disco (qcow2).

• Aprovisionamiento ligero (Thin Provisioning): El aprovisionamiento ligero permite asignar espacio de almacenamiento de manera dinámica según sea necesario, en lugar de reservarlo completamente desde el principio. Esto optimiza el uso del espacio en disco. El formato qcow2 soporta aprovisionamiento ligero, mientras que raw no lo hace.