虚拟磁盘的空间回收: Virtual Disk UNMAP/Shrink_qcow2 discard

问题

在虚拟化场景下，瘦分配(Thin-provisioning)磁盘应用场景非常广泛。目前主流的虚拟磁盘镜像格式，如Dynamic VHD、Sparse Raw、Qcow2、VMDK等均只具有随着虚拟机读写而动态增长的能力，一般来说是按需每次分配一个固定大小的块，如VHD的块是2M为单位。

当Guest OS删除了文件，已经分配的空间在虚拟磁盘上可否进行空间回收呢？

空间回收主要包括两步，一是获取到可以回收的空间，二是在虚拟磁盘文件中对相应空间进行回收。

根据获取所需回收空间时虚拟磁盘的IO情况来讲，回收主要有在线回收和离线回收，在线和离线的区别在于虚拟磁盘是否在有Guest持续写IO的情况下进行空间回收。也即离线回收不单单指虚拟机关机情形下的回收，也包括虚拟磁盘只有读IO的情况（如虚拟磁盘为某个ROW快照的父镜像）。

就虚拟磁盘文件来说，空间回收的结果可以是如下两种

1. 在Host上实际占用的空间减少
2. 在Host上实际占用的空间减少，但是后续Guest的写入可以复用之前需要回收的空间，从而使得虚拟磁盘文件不会随着Guest的写入立即分配新块

下文首先分别对离线和在线可回收空间获取方法进行讨论，然后对虚拟磁盘文件的空间回收方式进行讨论，最后以Qemu当前的实现为例进行说明。