vmware识别u盘，kvm虚拟机识别外部u盘

***：主要讲述了vmware对u盘的识别以及kvm虚拟机对外部u盘的识别。这涉及到两种不同的虚拟机环境与外部u盘的交互，在实际应用中，无论是vmware还是kvm虚拟机，对u盘的识别功能都有着重要意义，例如方便数据的导入导出、系统安装或测试等操作，但文档未提及具体的识别操作步骤等更多细节内容。

《KVM虚拟机识别外部U盘：原理、方法与常见问题解决》

一、引言

在虚拟化环境中，让虚拟机能够识别和使用外部设备（如U盘）是非常实用的功能，VMware在这方面有较为成熟的解决方案，而KVM（Kernel - based Virtual Machine）作为开源的虚拟化技术，也具备让虚拟机识别外部U盘的能力，这不仅可以方便用户在虚拟机环境下进行数据传输、软件安装等操作，还能提高设备资源的利用率。

二、KVM虚拟机与外部设备交互的原理

1、设备直通原理

- 在KVM中，设备直通是一种允许虚拟机直接访问物理设备的技术，对于U盘这种外部设备，直通的基本思想是绕过宿主机操作系统的部分中间层，直接将设备的控制权交给虚拟机，这种方式需要硬件的支持，需要支持IOMMU（Input - Output Memory Management Unit）的主板和CPU。

- IOMMU的作用类似于传统内存管理单元（MMU），但它是针对I/O设备的，它可以将物理设备的地址空间映射到虚拟机的地址空间，从而实现设备直通，在设备直通模式下，虚拟机可以像在物理机上一样直接对U盘进行操作，包括格式化、读写文件等。

2、基于文件系统共享的原理

- 另一种常见的方式是通过在宿主机和虚拟机之间共享文件系统来实现对U盘的间接访问，KVM虚拟机通常运行在宿主机的操作系统之上，宿主机可以将U盘挂载到本地文件系统中，通过网络文件系统（NFS）或者虚拟文件系统（如9pfs）将挂载点共享给虚拟机。

- 9pfs是一种专为Plan 9操作系统设计的网络文件系统，在KVM环境中，它可以将宿主机上的文件或设备挂载点以一种高效、安全的方式共享给虚拟机，虚拟机将其视为本地的文件系统，从而可以访问U盘中的文件，这种方式不需要特殊的硬件支持，但可能会受到网络性能或者文件系统共享机制的限制。

三、让KVM虚拟机识别外部U盘的方法

1、硬件准备与检查

- 首先要确保宿主机的硬件支持设备直通，对于基于Intel的系统，需要检查CPU是否支持VT - d（Virtualization Technology for Directed I/O）技术，对于AMD系统，要检查是否支持AMD - IOMMU技术，可以通过查看CPU的技术规格文档或者在宿主机操作系统中使用命令行工具进行检查。

- 在Linux宿主机上，可以使用命令“lscpu”查看CPU的特性，其中会显示是否支持相关的虚拟化和IOMMU技术，如果不支持设备直通相关技术，可能需要考虑采用基于文件系统共享的方法来让虚拟机访问U盘。

2、设备直通设置

- 启用IOMMU：在宿主机的BIOS设置中，需要启用IOMMU相关选项，对于不同的主板型号，BIOS设置界面可能会有所不同，但一般都能在“Advanced”或者“Virtualization”相关的菜单中找到IOMMU选项并将其设置为“Enabled”。

- 宿主机操作系统配置：在宿主机的Linux系统中，需要加载相关的内核模块，对于基于Intel的系统，需要加载“vfio - pci”模块；对于AMD系统，需要加载“vfio - amd”模块，可以通过编辑“/etc/modules - load.d/”目录下的配置文件（如创建一个名为“vfio - pci.conf”的文件），在其中添加要加载的模块名称，使用“modprobe”命令手动加载模块，modprobe vfio - pci”。

- 识别和绑定设备：使用“lspci - nn”命令可以列出宿主机上的所有PCI设备及其详细信息，包括设备的ID，找到U盘对应的设备ID后，可以使用“vfio - bind”工具（如果没有，可以自行编写脚本实现类似功能）将U盘设备绑定到“vfio - pci”模块，这样，就可以在虚拟机创建时将该设备直通给虚拟机。

3、文件系统共享方法

- 挂载U盘到宿主机：将外部U盘插入宿主机，使用“fdisk - l”命令查看U盘的设备名称（如“/dev/sdb”），然后使用“mount”命令将其挂载到宿主机的一个本地目录，mount /dev/sdb1 /mnt/usb”，这里假设U盘的第一个分区为“/dev/sdb1”，挂载点为“/mnt/usb”。

- 共享挂载点：

- 如果选择NFS共享，需要在宿主机上安装并配置NFS服务器软件，在基于Debian或Ubuntu的系统中，可以使用“apt - get install nfs - kernel - server”命令安装，编辑“/etc/exports”文件，添加要共享的目录（如“/mnt/usb *(rw,sync,no_subtree_check)”，表示将“/mnt/usb”目录以可读写、同步和不检查子树的方式共享给所有客户端），重启NFS服务后，在虚拟机中安装NFS客户端软件，然后挂载宿主机共享的目录即可访问U盘中的文件。

- 如果使用9pfs共享，在宿主机上不需要额外安装特殊的服务器软件，在启动虚拟机时，在虚拟机的配置文件（如基于Libvirt的XML配置文件）中添加9pfs相关的配置选项，可以设置一个共享设备为“<filesystem type = 'mount' accessmode = 'passthrough'> <source dir ='/mnt/usb'/> <target dir = 'usb'/> </filesystem>”，这样在虚拟机内部就可以通过“/usb”这个目录访问U盘中的文件。

四、常见问题与解决方法

1、设备直通失败

- 问题现象：在尝试将U盘设备直通给虚拟机时，可能会遇到虚拟机无法识别设备或者宿主机系统报错的情况。

- 可能原因及解决方法：

- 硬件兼容性问题：检查CPU和主板是否真正支持设备直通技术，如果硬件不支持，只能采用文件系统共享的方法，如果硬件声称支持但仍然失败，可以尝试更新BIOS版本到最新版，因为BIOS中的一些错误可能会影响IOMMU功能的正常实现。

- 内核模块加载失败：如果在加载“vfio - pci”或“vfio - amd”模块时遇到错误，可能是由于依赖关系问题，可以使用“dmesg”命令查看内核日志，找出错误原因，如果提示缺少某个库文件或者其他内核模块，需要安装相应的软件包或者先加载依赖的模块。

- 设备绑定问题：在识别和绑定设备时，如果设备ID错误或者绑定过程中出现权限问题，也会导致设备直通失败，确保“lspci - nn”命令获取的设备ID准确无误，并且在绑定设备时具有足够的权限（可能需要以root权限执行相关操作）。

2、文件系统共享访问问题

- 问题现象：在通过文件系统共享（如NFS或9pfs）访问U盘中的文件时，可能会遇到权限问题、文件损坏或者无法挂载共享目录的情况。

- 可能原因及解决方法：

- 权限问题：在NFS共享中，如果设置的共享权限不正确，虚拟机中的用户可能无法访问共享目录，确保在“/etc/exports”文件中设置的权限（如“rw”表示可读写）符合需求，并且在虚拟机中以正确的用户身份进行挂载，对于9pfs共享，如果在宿主机上挂载U盘的目录权限设置不当，也会导致虚拟机无法正常访问，可以调整宿主机挂载点目录的权限（如使用“chmod”命令），使其能够被虚拟机访问。

- 文件损坏：如果在共享过程中出现文件损坏的情况，可能是由于网络不稳定或者文件系统在共享过程中的缓存问题，对于NFS共享，可以尝试调整NFS的缓存参数（如在“/etc/nfs.conf”文件中修改相关选项），以提高文件传输的稳定性，对于9pfs共享，可以检查宿主机和虚拟机之间的网络连接是否正常，确保数据传输的完整性。

- 无法挂载共享目录：在虚拟机中无法挂载宿主机共享的目录可能是由于网络配置问题或者客户端软件安装不正确，对于NFS共享，检查虚拟机的网络设置是否与宿主机在同一网络段，并且确保NFS客户端软件正确安装和配置，对于9pfs共享，检查虚拟机配置文件中的9pfs相关设置是否正确，特别是共享目录的路径和目标目录的名称是否准确。

3、性能问题

- 问题现象：无论是设备直通还是文件系统共享方式，在访问U盘时可能会遇到读写速度慢的情况。

- 可能原因及解决方法：

- 设备直通中的性能瓶颈：如果采用设备直通方式，性能慢可能是由于IOMMU的转换开销或者虚拟机的驱动程序不够优化，对于IOMMU的转换开销，如果硬件支持，可以尝试调整IOMMU的相关参数（如在BIOS中调整IOMMU的页大小等设置），对于虚拟机的驱动程序问题，可以尝试更新虚拟机操作系统中的设备驱动程序到最新版本，以提高设备的读写性能。

- 文件系统共享中的性能瓶颈：在NFS共享中，网络带宽和NFS服务器的配置参数会影响性能，如果网络带宽较低，可以考虑升级网络设备或者调整网络拓扑结构，对于NFS服务器的配置参数，可以优化“/etc/nfs.conf”中的参数，如调整读写块大小等，在9pfs共享中，宿主机和虚拟机之间的网络性能同样重要，并且9pfs本身的实现效率也可能影响性能，可以通过优化网络设置和检查9pfs在宿主机和虚拟机中的实现版本来提高性能。

五、安全考虑

1、设备直通安全

- 在设备直通的情况下，虚拟机直接访问物理设备，这可能会带来一定的安全风险，如果虚拟机被恶意软件入侵，恶意软件可能会直接操作U盘设备，进行数据窃取或者对U盘进行恶意格式化等操作，为了降低这种风险，需要在虚拟机和宿主机之间建立严格的安全策略。

- 在企业环境中，可以使用安全软件对虚拟机进行监控，防止恶意软件的入侵，对于重要的U盘设备，可以采用加密技术，如使用LUKS（Linux Unified Key Setup）对U盘进行加密，即使虚拟机被入侵，恶意软件也无法直接获取U盘中的加密数据。

2、文件系统共享安全

- 当使用文件系统共享（如NFS或9pfs）时，网络安全是需要重点考虑的问题，如果网络不安全，数据在传输过程中可能会被窃取或者篡改，对于NFS共享，可以使用NFS的安全选项，如设置安全的身份验证机制（如Kerberos）来提高安全性。

- 对于9pfs共享，由于其本身是一种相对简单的文件系统共享机制，在不安全的网络环境中，可以考虑对宿主机和虚拟机之间的网络进行加密，例如使用IPsec（Internet Protocol Security）协议对网络流量进行加密，也要注意共享目录的权限设置，防止未经授权的访问。

六、结论

让KVM虚拟机识别外部U盘可以通过设备直通和文件系统共享两种主要方式实现，设备直通需要硬件支持但能提供较好的性能和直接的设备操作能力，而文件系统共享则更加灵活，不需要特殊硬件但可能会受到网络和文件系统性能的限制，在实际应用中，需要根据硬件环境、安全需求和性能要求等因素综合考虑选择合适的方法，要注意解决在实现过程中可能遇到的各种问题，包括设备识别失败、访问权限问题和性能瓶颈等，以确保在KVM虚拟机环境下能够安全、高效地使用外部U盘设备。