PVE虚拟机硬盘直通方法详解

在 Proxmox VE (PVE) 中将物理硬盘直接传递给虚拟机（直通）主要有三种常用方法，各有优缺点和适用场景：

三种主要方法

使用 qm set 命令映射整个物理磁盘 (Raw Device Mapping – RDM)
- 原理： 在虚拟机配置文件中直接引用物理硬盘的设备节点 (如 /dev/sdX, /dev/disk/by-id/xxxx)，绕过 PVE 存储层，虚拟机几乎直接访问物理磁盘。
- 优点:
  - 性能最佳（接近原生）。
  - 配置相对简单。
  - 适用于任何文件系统（包括 NTFS, ZFS, VMFS 等），甚至未格式化的磁盘。
- 缺点:
  - 不支持虚拟机快照。
  - 不支持在线迁移 (Live Migration)。
  - 磁盘在 PVE 主机上无法直接使用（被虚拟机独占）。
  - 迁移虚拟机时，需要手动处理该磁盘。
  - 使用 /dev/sdX 可能不稳定（磁盘顺序可能变），强烈推荐使用 /dev/disk/by-id/。
- 操作步骤:
  1. 找到磁盘的持久化 ID： 在 PVE Shell 执行：
    bash ls -l /dev/disk/by-id/
    找到你要直通的硬盘，通常你会看到类似
    ata-Samsung_SSD_860_EVO_1TB_S3Z8NB0K123456 或 scsi-3600508b1001c1a2a3b4c5d6e7f8g9h0
    的链接。选择 scsi- 或 wwn- 或 ata- 开头的、不**带 -partN 后缀的条目，它代表整个磁盘。例如：scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk。
  2. 编辑虚拟机配置： 假设虚拟机 ID 是 100，磁盘的 by-id 是 /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk：
    bash qm set 100 -scsi1 /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk
    - -scsi1: 指定使用 VirtIO SCSI 控制器（推荐，性能好，支持更多特性）。也可以用 -sata1, -ide1, -virtio1，但 SCSI 通常是最佳选择。
    - 后面的参数就是磁盘的完整 by-id 路径。
  3. 确认添加： 命令执行后，检查虚拟机硬件配置 (qm config 100) 或 Web 界面，应该能看到新添加的硬盘，类型显示为 scsi (或你指定的类型)，路径就是那个 by-id。
  4. 在虚拟机中操作： 启动虚拟机，在虚拟机操作系统（如 Windows 磁盘管理、Linux 的 fdisk -l 或 lsblk）中，你应该能看到这块新磁盘。
    ⚠️ 注意： 如果磁盘之前有数据，小心不要误格式化。如果是一块新盘，需要在虚拟机内分区并格式化后才能使用。
将物理硬盘分区直通给虚拟机
- 原理： 与方法 1 类似，但不是传递整个磁盘，而是传递磁盘上的某个特定分区 (如 /dev/sda1, /dev/disk/by-id/xxxx-part1)。
- 优点:
  - 可以在 PVE 主机和其他虚拟机之间共享一块物理硬盘的不同分区（但强烈不推荐，极易导致数据损坏）。
  - 允许 PVE 主机使用同一块硬盘上的其他分区。
- 缺点:
  - 继承了方法 1 的所有缺点（无快照、无在线迁移）。
  - 风险更高： 虚拟机如果误操作（如错误的分区工具），可能破坏同一物理磁盘上的其他分区数据。
  - 性能略低于直通整个磁盘（但通常可忽略）。
  - 配置更繁琐，需要精确指定分区。
- 操作步骤: 与方法 1 几乎相同，只是在 qm set 命令中使用分区的 by-id 路径（带 -partN 后缀）。
  1. 找到分区的持久化 ID：
    bash ls -l /dev/disk/by-id/
    找到目标分区，例如 scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk-part1。
  2. 编辑虚拟机配置：
    bash qm set 100 -scsi2 /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk-part1
  3. 确认添加： 同方法 1。
  4. 在虚拟机中操作： 同方法 1。虚拟机看到的是单个分区/块设备，而不是整个磁盘。
使用 passthrough 模式的 VirtIO-SCSI 控制器
- 原理： 将整个物理硬盘作为一个 SCSI 设备，通过专门配置的 VirtIO-SCSI 控制器传递给虚拟机。这是方法 1 在 SCSI 控制器下的更正式实现。
- 优点:
  - 性能优异（与方法 1 的 SCSI 方式相当）。
  - 支持 SCSI 设备的更多高级特性（如 TRIM/Discard 对于 SSD，SCSI 预留等）。
  - 配置语义更清晰（明确使用 SCSI 控制器）。
- 缺点:
  - 继承方法 1 的主要缺点（无快照、无在线迁移）。
  - 配置稍微复杂一点（需要确保控制器类型正确）。
- 操作步骤:
  1. 找到磁盘的持久化 ID： 同方法 1 步骤 1。
  2. 确保虚拟机使用 VirtIO SCSI 控制器：
    - 在虚拟机 硬件 设置中，查看是否有 SCSI控制器，类型是 VirtIO SCSI。如果没有，需要添加一个：
      - 点击 添加 -> SCSI控制器。
      - 类型选择 VirtIO SCSI。
  3. 使用 scsihw 和 scsiX 添加磁盘： 假设虚拟机 ID 是 100，磁盘 by-id 是 /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk。
    - 方法 A (推荐 – 一步到位):bash qm set 100 -scsi1 /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk,backup=0,discard=on
      - -scsi1: 指定连接到 VirtIO SCSI 控制器上的第一个 SCSI 设备。
      - ,backup=0: 重要！ 防止 PVE 备份工具尝试备份这个直通磁盘（通常很大且可能包含不支持快照的文件系统）。
      - ,discard=on: 如果直通的是 SSD，启用此选项以支持 TRIM/Discard 指令，有助于 SSD 维护性能和寿命。
    - 方法 B (分两步 – 确保控制器存在):
      - 先添加控制器（如果还没有）:
        bash qm set 100 -scsihw virtio-scsi-single # 或 virtio-scsi-pci
        (virtio-scsi-single 是常见选择)。
      - 再添加磁盘:
        bash qm set 100 -scsi1 /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk,backup=0,discard=on
  4. 确认添加： 检查 qm config 100，应该能看到类似：
    scsihw: virtio-scsi-single scsi1: /dev/disk/by-id/scsi-0Google_PersistentDisk_pve-boot-disk,discard=on,backup=0,size=976762584K
  5. 在虚拟机中操作： 同方法 1。虚拟机将其视为一个 SCSI 磁盘。

方法对比总结

特性	方法 1: `qm set` (整个磁盘)	方法 2: `qm set` (分区)	方法 3: VirtIO-SCSI Passthrough
性能	⭐⭐⭐ 最佳 (接近原生)	⭐⭐⭐ 最佳 (接近原生)	⭐⭐⭐ 最佳 (接近原生)
配置复杂度	⭐⭐ 简单	⭐⭐ 简单	⭐⭐⭐ 稍复杂
支持快照	❌ 不支持	❌ 不支持	❌ 不支持
支持在线迁移	❌ 不支持	❌ 不支持	❌ 不支持
PVE 主机可用性	❌ 独占	⚠️ 可共享 (不推荐!)	❌ 独占
传递对象	整个物理磁盘	物理磁盘的单个分区	整个物理磁盘 (作为 SCSI 设备)
高级特性支持	取决于总线类型	取决于总线类型	✅ 良好 (TRIM, 预留等)
数据安全风险	低 (独占磁盘)	高! (易损坏同盘分区)	低 (独占磁盘)
推荐程度	⭐⭐	⭐ (特定边缘场景)	⭐⭐⭐ (首选方法)

选择建议

首选方法 3 (VirtIO-SCSI Passthrough): 在需要将整个物理磁盘以最佳性能和功能直通给虚拟机时，这是最推荐的方式。务必加上 backup=0。
方法 1 作为备选： 如果不想显式配置 VirtIO-SCSI 控制器，方法 1 使用 -scsiX 参数本质上也能达到类似效果（底层会自动处理控制器），但方法 3 的语义更明确。
尽量避免方法 2 (分区直通)： 除非你有非常特殊且明确的需求，并且完全理解共享物理磁盘带来的极高数据损坏风险，否则强烈不建议使用分区直通。将整个磁盘分配给一个虚拟机或使用网络存储 (NFS, Ceph, iSCSI) 是更安全可靠的数据共享方式。
💡 考虑 PCIe 直通 (HBA 卡)： 如果你需要将整个磁盘控制器（例如一个 SATA 或 SAS HBA 卡）及其连接的所有磁盘一起直通给一个虚拟机（常用于 FreeNAS/TrueNAS, ZFS 文件服务器等），可以使用 PCI(e) Passthrough。这需要在 PVE 主机启用 IOMMU (VT-d/AMD-Vi)，并在虚拟机配置中直接传递 PCI 设备。这种方式虚拟机获得对控制器和磁盘的完全控制，性能最佳，也支持控制器级操作。但这超出了单个硬盘直通的范围。

⚠ 重要注意事项

/dev/disk/by-id/ 是关键： 永远使用 /dev/disk/by-id/ 下的持久化 ID 来引用磁盘或分区。使用 /dev/sdX 或 /dev/nvmeXnY 等路径会导致配置在重启后失效（磁盘顺序可能改变）。
backup=0 参数： 对于直通磁盘，强烈建议添加 backup=0 参数（在 Web 界面添加磁盘时勾选 No backup 选项）。否则 PVE 的备份任务会尝试备份这块可能非常巨大的磁盘，导致备份失败、超时或占用大量空间，且备份出来的镜像通常也无法直接用于恢复直通场景。
discard=on 参数： 如果直通的是 SSD，添加 discard=on 参数（Web 界面勾选 Discard）以启用 TRIM/Discard 支持，这对 SSD 长期性能和寿命很重要。虚拟机内的文件系统也需要支持并启用 TRIM（如 Windows 优化驱动器、Linux 的 fstrim 服务或 discard mount 选项）。
数据安全： 直通意味着虚拟机对物理磁盘有完全控制权。虚拟机内的误操作（如错误格式化）会直接损坏物理磁盘上的数据。确保虚拟机操作系统稳定可靠，并做好备份。
独占访问： 被直通的磁盘在 PVE 主机上将无法直接访问（对于整个磁盘直通）或访问受限（对于分区直通，但极其危险）。确保 PVE 主机本身不需要访问该磁盘。
快照与迁移： 所有直通方法均不支持虚拟机快照和在线迁移。这是追求原生性能的主要代价。
Windows 驱动程序： 如果直通给 Windows 虚拟机并使用 virtio 或 scsi (VirtIO) 模式，必须在 Windows 中安装 VirtIO 驱动程序，否则磁盘无法识别。可以从 Fedora VirtIO-Win 项目下载 ISO 并挂载给虚拟机安装。

方法1 操作步骤：

找到硬盘ID

ls /dev/disk/by-id

将想要直通的硬盘id记录下来例如 ata-ST16000NM001G-2KK103_ZL2FNMM6

将硬盘直通给对应ID的虚拟机：

qm set 100 -scsi1 /dev/disk/by-id/ata-ST16000NM001G-2KK103_ZL2FNMM6,backup=0,discard=on

-sata1 数字不能和已有同类硬盘重复，比如已经有sata0，就使用sata1，最高能到5

100 是虚拟机的ID 根据实际情况修改

最后是第一部查到的硬盘id，不要带分区。

SATA和SCSI

即便使用SATA接口的HDD，也建议使用VirtIO SCSI方式直通虚拟化硬盘，性能比起SATA更好一点。

如果已经通过SATA直通过硬盘，如果修改为SCSI？

# 备份虚拟机配置 (PVE主机执行)
cp /etc/pve/qemu-server/100.conf /root/vm100_backup.conf
# 备份硬盘数据 (可选但推荐)
dd if=/dev/disk/by-id/ata-YOUR_DISK_ID of=/mnt/backup/disk.img bs=1M status=progress

# 1. 关闭虚拟机 (强制关机可能损坏数据!)
qm stop 100

# 2. 删除旧 SATA 设备 (注意：只删映射，不动数据!)
qm set 100 --delete sata0

# 3. 添加 VirtIO SCSI 控制器 (如果不存在)
qm set 100 --scsihw virtio-scsi-single

# 4. 以 SCSI 模式重新挂载同一物理硬盘
qm set 100 --scsi0 /dev/disk/by-id/ata-YOUR_DISK_ID,backup=0

# 5. 启动虚拟机并验证
qm start 100

验证操作成功的标志

虚拟机内部：
- Windows：设备管理器 → 存储控制器中看到 “Red Hat VirtIO SCSI controller”
- Linux：执行 lsscsi 应显示类似：
  [0:0:0:0] disk RedHat VirtIO SCSI disk /dev/sda
- 检查磁盘数据完整性 (e.g., fsck/chkdsk)
PVE 层：

qm config 100 | grep scsi0
# 正确输出：scsi0: /dev/disk/by-id/ata-XXXX,backup=0,size=XXXG

关键注意事项

驱动顺序不可逆！
- 一旦切换到 VirtIO SCSI，不可直接改回 -sata0！否则虚拟机因无驱动将无法启动。
- 回退方案：临时添加IDE/CDROM启动 → 安装SATA驱动 → 切回SATA模式。
HDD性能提升有限但稳定性增强
- 顺序读写速度变化不大 (受限于机械盘物理特性)
- 随机访问提升约10-30%，尤其在高并发场景 (VirtIO减少CPU开销)
- 更大的价值在于：热插拔支持、更好的错误恢复、未来兼容性
配置文件陷阱
不要手动编辑 .conf 文件！务必用 qm set 命令，避免语法错误导致虚拟机启动失败。

总结

选择哪种方法取决于你的具体需求（性能、功能、安全性、管理性）。对于大多数需要将整个物理磁盘专用于单个虚拟机的场景，使用 VirtIO-SCSI Passthrough (方法 3) 并配置 backup=0 和 discard=on (SSD) 是最佳实践。💪

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