Virtual machine hard drive image что это
VirtualBox. Виртуальные диски. Их типы. Расширение виртуального носителя.
О проблеме
Во время работы с VBox так вышло, что однажды мне не хватило места на виртуальном диске. Почитав гайды в интернете, нашёл как увеличить размер диска. Только ничего не получилось. Оказалось, что при создании диска, был выбран фиксированный размер дискового пространства.
Задачи
1. О типах виртуальных носителей
Выдержка из документации, приведена ниже. Ссылка на доку. Искать часть 5.2. Disk Image Files (VDI, VMDK, VHD, HDD)
Файл образа диска виртуальной машины находится на хостиг-системе и воспринимается гостевой системой, как жёсткий диск определённой геометрии. Когда гостевая ОС читает с диска или записывает на него, VBox перенаправляет запрос в файл образа.
Как и физический диск, виртуальный носитель имеет размер и ёмкость, которые необходимо указать при создании диска. Только в отличие от физического носителя его можно расширять.
VBox поддерживает типы виртуальных носителей:
Варианты создания диска внезависимости от выбранного типа виртуального носителя:
2. Решение проблемы
3. Расширение дискового пространства в гостевой системе
Гостевая ОС, Windows
Гостевая ОС, думаю любой дистрибутив GNU/Linux
Я расширял в Debian-Arch подобных
Как открыть файлы VDI, VHD, VMDK (образы дисков виртуальных машин)
Файлы VDI, VHD, VMDK — что это?
Файлы VDI, VHD, VMDK — это различные виды виртуальных дисков, используемых в программах для создания и запуска виртуальных компьютеров, таких как VirtualBox.
Виртуальный диск — это файл, который в виртуальной машине является диском, и в котором хранятся все данные виртуального компьютера.
Посмотреть содержимое файловой системы, конечно же, можно запустив виртуальную машину и открыв файловый менеджер. Эта статья расскажет о другом способе — как просмотреть содержимое виртуального диска из хост машины без запуска гостевой системы.
Описанным способом можно просмотреть содержимое следующих видов виртуальных дисков:
Как открыть образы дисков виртуальных машин
Прежде чем мы приступим к отрытию этих файлов, напомню, что на всех дисках используется одна из файловых систем. Это справедливо и для виртуальных дисков — они все отформатированы в NTFS, FAT32, EXT4 или в какую-то другую файловую систему.
Описанный в этой статье способ позволяет просматривать содержимое файлов VDI, VHD, VMDK и извлекать их разделы какую бы файловую систему вы не использовали. Но кроме извлечения разделов, вы можете просматривать их содержимое если они используют одну из следующих файловых систем: NTFS, FAT32, EXT4, EXT3, EXT2, SquashFS или cramfs.
В любом случае извлечённый таким образом образ раздела можно просмотреть в специализированной программе, даже если он в другой, не поддерживаемой файловой системе.
Просматривать виртуальные жёсткие диски, извлекать их разделы и просматривать эти разделы можно программой 7-Zip.
Начните с установки программы 7-Zip, как это сделать подробно описано в статье «Бесплатная альтернатива WinRAR».
Откройте 7-Zip, для этого в общесистемный поиск введите «7-Zip» и запустите программу.
Поднимаясь на один уровень вверх и переходя в папки, перейдите в окне программы 7-Zip к образу диска виртуальной машины.
И откройте его двойным кликом прямо в 7-Zip.
Вы увидите список разделов. Даже если у вас один диск, при установке многие операционные системы создают несколько разделов. Например, Windows создаёт 4 раздела, а Linux 2 или 3 раздела (основной, загрузочный диск и файл подкачки).
Вы можете посмотреть содержимое любого из этих разделов прямо в 7-Zip, либо извлечь их для дальнейшего анализа другими средствами.
Вы можете переходить в любые папки и просматривать любые файлы.
Итак, с помощью 7-Zip можно открыть и извлечь файлы из виртуальных дисков без запуска виртуальной машины и даже без установки программ для запуска виртуальных машин.
Особенности работы с виртуальными дискaми VirtualBox
Статья рассматривает особенности использования виртуальных дисков в VirtualBox, применение разных режимов чтения-записи, принцип и организацию работы snapshot-ов, кэширование ввода/вывода данных, а также некоторые аспекты использования виртуальных дисков с точки зрения информационной безопасности. Для тех, кому интересен пример с безопасностью, можете сразу переходить по якорю к разделу об особых режимах записи.
Начнем с некоторых общих понятий. У VirtualBox существуют 3 основных метода предоставления гостевой операционной системе (ОС) доступа к данным. Сей текст концентрируется на использовании виртуальных дисков.
Виртуальные диски подключаются к виртуальной — гостевой ОС, методом эмуляции подключения через соответствующий контроллер, IDE, SATA (AHCI), SCSI, SAS.
Поведение контроллеров запрограммировано таким образом, чтобы имитировать физические прототипы, следовательно IDE контроллер будет работать медленнее SATA и потреблять больше ресурсов процессора, ОС без соответствующих драйверов и аппаратной поддержки не будут взаимодействовать с виртуальными дисками и т.д. Например, в семействе Windows до Windows Vista нет поддержки Advanced Host Controller Interface (AHCI), к которому относится SATA, поэтому в частности, виртуальная машина с ОС Windows XP с SATA работать не будет.
Файлы виртуальных дисков
VirtualBox позволяет работать с разными форматами файлов виртуальных дисков. Помимо собственного VDI, поддерживаются VMDK (VMware), VHD (Microsoft), Parallels version 2 HDD format (Parallels).
Каждому виртуальному диску присваивается уникальный идентификатор UUID, это помогает VirtualBox удостовериться, что каждый диск используется только один раз и не позволяет импортировать в гостевую ОС обычные копии дисков (для этого существует отдельная процедура клонирования).
Виртуальные диски могут быть, как фиксированного размера, так и динамически выделяемого, причем VirtualBox позволяет увеличить размер дискового пространства, независимо от объёма и формата диска и даже в том случае, если диск содержит данные. Ниже пример, как это сделать с помощью утилиты vboxmanage.
При выборе динамически выделяемого образа, файл контейнера будет «разрастаться» постепенно, по мере заполнения секторов данными, до тех пор, пока размер контейнера не достигнет указанного при создании виртуальной машины лимита.
Учитывая то, что в процессе регулярного увеличения размера контейнера задействуются дополнительные вычислительные ресурсы, скорость записи при использовании опции с фиксированным размером, как правило выше, в с равнении с динамическим диском. Тем не менее, если размер динамического диска в долгосрочной перспективе значительно не увеличивается, то разница в скорости записи практически нивелируется.
Управление виртуальными медиа (Virtual Media Manager)
VirtualBox ведет реестр всех виртуальных медиа носителей, которые используются всеми гостевыми ОС. Это так называемые ”known media”, доступ к списку (реестру) которых можно получить используя утилиту Virtual Media Manager (доступно из меню File). Эта утилита показывает детальную информацию о каждом виртуальном диске, включая полный путь к файлу, а также к какой именно виртуальной машине файл прикреплен. Информацию из реестра можно удалить используя встроенную функцию удаления “Remove”
Каждый отдельно взятый образ можно «открепить» от виртуальной машины за которой он закреплен, используя функцию ”Release”
Открепив образ, прикрепить его обратно нажатием одной кнопки не удастся, для этого необходимо будет добавить образ, как жесткий диск. Аналогичным способом «прикрепляются» и снэпшоты (снимки диска).
В очередной раз отмечу, что из-за наличия UUID, о которых говорилось выше, нельзя просто скопировать и прикрепить образ диска.
Snapshots (Снэпшоты)
Как известно snapshot в переводе с английского означает снимок. Принцип работы механизма прост. При создании снэпшота, VirtualBox переводит текущий образ (образы, если их несколько), прикрепленный к ВМ в режим только для чтения и создает отдельный виртуальный диск (диски) и все последующие процедуры записи производятся уже в новом виртуальном хранилище. Причем фиксируются только изменения в определенных секторах, проще говоря при создании снэпшота диска размером 10GB, новый снэпшот будет гораздо меньше, и будет увеличиваться в размере постепенно, как будут заполнятся сектора.
Логично предположить, что чем больше используется снэпшотов одной виртуальной машины, тем больше используется вычислительных ресурсов для выполнения операций чтения с диска. Действительно, если есть 2 снэпшота, то вначале VirtualBox смотрит есть ли нужный сектор в образе снэпшота2, если нет, то система обращается к снэпшоту1, если и там ничего не обнаружено, то тогда идет обращение к основному диску. Нагрузка все-же будет незначительной и мало заметной для конечного пользователя, т, к. вся таблица секторов постоянно присутствует в памяти.
Стоить помнить, что при удалении снэпшота, все изменения произведенные после его создания «сливаются» с ранее «замороженным» образом.
Кэширование ввода/вывода
Затронув тему производительности уместно будет упомянуть и о кэшировании. Изначально VirtualBox работает с файлами образов, как с обычными файлами, которые само-собой кэшируются хостовой ОС. Это сделано, как нистранно с целью увеличение скорости. Когда гостевая ОС производит операцию записи, то операция кэшируется хостовой ОС и сообщение об успешном завершении операции отправляется в гостевую ОС сразу-же, в то время как сама операция обрабатывается гостевой ОС асинхронно. Такой подход не всегда себя оправдывает, т.к. файлы образов диска имеют тенденцию увеличиваться в объеме и вся процедура начинает давать обратный эффект — происходит двойное кэширование на стороне гостевой и хостовой операционных систем и снижается скорость производимых операций.
Помимо расходa ресурсов еще одним недостатком кэширования является недостаточная надежность. Например, если внезапно случился перебой с электропитанием в момент, когда хоставая ОС уже сообщила гостевой об успешном выполнении записи, а сам процесс асинхронной записи еще не завершился. Такой сценарий безусловно приводит к потере данных.
Отключение кэширования выполняется следующим образом:
Bandwidth
VirtualBox позволяет ограничивать ширину пропускного канала для одного или нескольких виртуальных дисков.
Создаем группу “Limit” и устанавливаем лимит в 20 Mb/s
Добавляем нужные диски в группу.
Суммарный для обоих дисков bandwidth не будет превышать 20 MB/s. Этот лимит можно изменить в любой момент, не выключая виртуальной машины.
Особые режимы записи образов
Для каждого образа виртуального диска, поддерживаемого VirtualBox, не зависимо от формата, можно определить режим поведения при записи данных, будь это следствие операций внутри виртуальной машины или снимка дика (snapshot). Такие режимы называются «нестандартными», в то время, как по умолчанию все образы дисков функционируют в «нормальном» режиме. Для того, что бы перевести режим из «нормального» в «нестандартный» можно воспользоваться вышеупомянутым Virtual Media Manager или консольной утилитой vboxmanage
В «нормальном» режиме записи, гостевая ОС может осуществлять чтение и запись с физического диска без всяких ограничений a при создании снимков диска (snapshot), VirtualBox создает oтдельный файл в котором фиксируются все изменения.
В режиме «write through» функция снэпшотов работать не бует.
Режим работы «shareable» своего рода разновидность предыдущего. Тут тоже нет возможности работы со «снэпшотами», зато есть возможность использования несколькими одновременно работающими виртуальными машинами одного образа диска, сценарий кластеризации.
Схожий по названию, но отличающийся по принципам работы режим «multiattach», также позволяет использовать один образ диска для нескольких виртуальных машин, но в этом режиме каждая отдельная виртуальная машина использует свой независимый «снэпшот» и изменения произведенные в одной ВМ не доступны для других.
Режим «read only» используется в основном для работы с образами CD/DVD, т.к. предполагает только чтение.
Режим на который стоит обратить внимание называется «Immutable». Как следует из названия immutable образы не меняются с течением времени. Любые изменения в immutable диске актуальны ровно до тех пор, пока виртуальная машина работает. После отключения виртуальной машины все изменения пропадают. Прежде чем перевести диск в режим immutable стоит сначало создатъ «нормальный» диск, установить и настроить систему в оптимальное состояние, желательно не подключаясь к интеренету, и только после того, как гостевая система готова — «откреплять» диск и переводить его в режим immutable.
Одним из сценариев работы может быть схема при которой используются два диска – один в режиме immutable, на котором находится сама система, второй в нормальном или write-through режиме. На первый взгляд вполне безопасный и понятный сценарий работы — каждый раз загружается «свежая» система. Но не все так прозрачно и есть некоторые нюансы.
Во первых, для immutable дисков есть одно важное исключение. Они не “обнуляются” в случае, когда прикреплены к виртуальной машине, снимок диска которой был сделан пока та была запущенна — так называемый online-snapshot. Это означает, что если например, пользователь создал immutable disk, а потом в процессе работы, создал «снэпшот», не завершив работу виртуальной машины, то начиная с упомянутого «снэпшота» все последующие операции и действия внутри системы будут носить необратимый эффект, т.к. все действия будут де-факто происходить в «снэпшоте».
В случае если основной целью является «свежая система» при каждом запуске, то от использования снэпшотов, лучше воздержаться.
Во-вторых, вышеописанное «обнуление» отдельного образа происходит только в случае, когда команда включения/отключения виртуальной машины посылается самой средой VirtualBox, а не происходит внутри гостевой ОС. Проще говоря, если например перезагрузить гостевую ОС Windows стандартным методом (Меню пуск, перезагрзить систему), то обнуление immutable диска не произойдет.
Наконец последнее и самое важное — все изменения происходившие внутри виртуальной машины сохраняются на физическом диске и остаются там до тех пор, пока виртуальная машина не будет запущена заново.
После того, как текущий контейнер установлен в режим immutable, VirtualBox перестает использовать этот контейнер и фактически диск переходит в режим «read only». Все операции записи перенаправляются в отдельный образ и каждый раз, когда виртуальная машина начинает работу этот новый «отдельный» образ «обнуляется». В реальности на жестком диске создается временный «снэпшот», который находится в папке Snapshots, соответствующей виртуальной машины, внутри которого и происходит вся работа. После завершения работы виртуальной машины вышеупомянутый временный скриншот остается нетронутым.
Рассмотрим простой пример
Боб создал виртуальную машину, настроил ОС и перевел диск в режим immutable. Боб регулярно использует свою виртуальную машину для тайного общения с Алисой. При каждом запуске, загружается «свежая» система, не содержащая никаких логов предыдущего общения, текстов, видео или фото. В очередной раз закончив переписку, Боб спокойно выключает виртуальную машину и идет спать.
Предположим также, что перед каждым запуском ОС Боб проверяет, что режим диска установлен как “immutable”.
Ева имеет доступ к компьютеру на котором установлена виртуальная машина. Ей достаточно зайти в папку Snapshots внутри директории соответствующей виртуальной машины и там будет требуемый «снэпшот».
Все что остается сделать Еве, что бы увидеть всю переписку, равно как и результат всех действий производимых Бобом внутри ОС, это перевести диск в «нормальный» режим и перед тем, как запустить виртуальную машину прикрепить к ней снэпшот. Более того, Ева может каждый день делать резервные копии таких «снэпшотов», главное, что бы это было сделано до того, как Боб снова запустит виртуальную машину.
Решением для Боба в данной ситуации будет после завершения работы, вручную удалять все содержимое папки Snapshots. Не говоря уже о том, что надо постоянно проверять в каком режиме работает диск и желательно, либо вообще заблокировать некоторые элементы GUI, что достаточно просто реализуется
Справедливости ради стоит сказать, что у тех-же Parallels, с самых ранних версий для того, что бы перевести диски из одного режима в другой необходим пароль суперпользователя, а временные «снэпшоты» удаляются моментально, после завершения работы.
Что под капотом у виртуальных дисков? (на примере VHD и VHDX)
Вы когда-нибудь работали с виртуальными машинами, создавали виртуальные диски? Если да, то наверняка вы обратили внимание на такие удобные возможности, как динамическое увеличение размера диска (возможность хранить только то, что было записано) и возможность создания snapshot’ов — моментальных снимков состояния диска. Если вам интересно узнать, каким именно способом достигаются эти возможности и как хранятся данные в VHD и VHDX файлах — добро пожаловать под кат.
Фиксированные диски
Виртуальный диск — это, обычно, простой файл внутри которого хранится все, что записывает виртуальная машина на некое дисковое устройство. Под фиксированные диски сразу выделяется файл полного объема, который в дальнейшем не изменяется в размере.
Однако, тут следует оговориться, и вспомнить про возможности многих файловых систем создавать «сжатые» файлы. Обычно сжатие достигается за счет того, что не хранятся заполненные нулями блоки файла (например, так делают NTFS, XFS и VMFS). Даже если в вашей файловой системе свободно 500ГБ, вы легко можете создать создать фиксированный виртуальных диск на 1ТБ и работать с ним, пока не исчерпаете свободное место.
Динамические VHD
Файловые системы ведут запись на диск в хаотичном порядке. Чтобы в таких условиях обеспечивать постепенное увеличение файла виртуального диска, необходима система трансляции. Один из самых простых способов трансляции — это таблица, которая для каждого логического блока укажет его размещение внутри файла или скажет, что такой блок еще не был выделен.
Именно такая идея заложена в формате динамических VHD (и не только). Логическое пространство виртуального диска (то, что ОС внутри виртуальной машины видит как диск) разбито на блоки равного размера, например, по 2 мегабайта, которые адресуются с помощью BAT – Block Allocation table.
При создании snapshot’ов может потребоваться наделить статусом «пустой-выделенный» не отдельный блок, а отдельный сектор в блоке. Поэтому каждый блок снабжается bitmap’ом, который записывается перед блоком. При размере логического сектора 512 байт и размере блока 2 мегабайта, bitmap для блока будет занимать ровно 1 сектор (512*8 = 2 097 152 / 512). Т.е. один обобщенный блок будет занимать 4097 секторов.
Помимо BAT и обобщенных блоков файл VHD содержит еще структуры Hard Disk Footer (512байт) в самом конце и копию в самом начале. И Dynamic Disk Header (1024байта) в начале файла. В них хранятся различные метаданные о виртуальном диске: его размер, версию формата, метки времени, размер блока, смещение BAT, количество записей в ней и тд.
Если обобщить, то содержимое VHD файла выглядит так (пропорции условны):
Динамические VHDX
Формат динамического VHDX общей идеей похож на VHD — логическое пространство также разбивается на блоки, которые адресуются специальной таблицей трансляции, тут также есть bitmap’ы, чтобы уточнить статус отдельного сектора. Но в деталях отличий много.
Начну с того, что в VHDX размер одного bitmap’а фиксированный — 1 мегабайт. И покрывает он уже несколько блоков. Например, при размере логического сектора 512 байт (VHDX также может «отдавать» сектор 4096 байт) и размере блока 2 мегабайта, один bitmap «покрывает» 2 048 блоков. Это значение еще называется chunk ratio.
Второе отличие — блок с bitmap’ом самостоятельно адресуется из BAT. Сначала идут 2048 ячеек (chunk ratio), которые адресуют соответствующие блоки данных, потом идет ячейка, адресующая блок bitmap и так далее.
В общем виде структура VHDX файла выглядит примерно так:
Snapshot’ы
Snapshot — это моментальный снимок состояния виртуального диска на какой-то момент времени. Имея такой снимок мы можем откатить все изменения, сделанные после этого момента.
Если речь идет о VHD и VHDX дисках, то при создании snapshot’а создается новый файл, в котором фиксируются все последующие изменения. Такой файл называют «дельтой» или «разностным диском» (от англ. Differencing).
Ранее мы говорили, что формат динамических дисков позволяет хранить только записанные данные. Этот же формат прекрасно подходит для того, чтобы хранить только измененные данные. Да, файлы дельт имеют абсолютно такой же формат, что и динамические диски. Изменяется только интерпретация свободных блоков. Для дельты свободный блок означает, что надо не просто вернуть нули, а попытаться прочитать блок с предыдущего слоя — если есть предыдущая дельта, то с нее, а если нет, то с базового диска.
Если убрать верхнюю дельту — получим предыдущее зафиксированное состояние, а если обе, то самое раннее.
Взгляд со стороны восстановления данных
С точки зрения восстановления данных виртуальные диски плохи прежде всего тем, что между файлом и диском вводятся дополнительные уровни трансляции.
Каждый уровень — это дополнительное перемешивание данных, которое увеличивает фрагментацию, и потенциальная точка отказа. У какого-нибудь BAD сектора теперь гораздо больше возможностей наделать много проблем.
Открытие файлов в формате VHD
Иногда при использовании ПК может возникать необходимость установки нескольких операционных систем, управляемых из-под основной ОС. Это позволяют сделать виртуальные жесткие диски, сохраняемые в формате VHD. Сегодня мы расскажем о способах открытия подобной разновидности файлов.
Открытие файлов VHD
Формат VHD, расшифровываемый также как «Virtual Hard Disk», предназначен для хранения различных версий ОС, программ и многих других файлов. Используются подобные образы разными средствами виртуализации, включая стандартные средства Windows. По ходу статьи мы уделим внимание открытию указанного формата, опуская большинство подробностей, связанных с его содержимым. Обо всех интересующих вас нюансах вы можете узнать из других наших инструкций или обратившись в комментариях.
Примечание: Существует также формат VHDX, являющийся более современной версией рассматриваемого типа файлов и поддерживаемый в ОС не ниже Windows 8.
Способ 1: Oracle VirtualBox
Если у вас имеется VHD с операционной системой, можно прибегнуть к использованию программных средств виртуализации. Существует несколько вариантов подходящего софта, однако мы рассмотрим загрузку ОС через VirtualBox. При этом если у вас уже есть готовая машина в данной программе, VHD можно подключить как дополнительный накопитель.
Создание системы
Выделите объем оперативной памяти, используемой при работе виртуальной машины.
На ПК найдите, выделите и откройте нужный образ.
Дальше щелкните по кнопке «Выбрать» на нижней панели.
В случае успеха на экране появится система, находящаяся внутри VHD-файла. При этом доступ к файлам возможен через проводник запущенной ОС.
Подключение диска
После этого кнопкой «Выбрать» подтвердите его добавление.
Более подробно о работе VirtualBox нами было рассказано в другой статье на сайте, с которой следует ознакомиться, если у вас возникают какие-либо проблемы или вопросы.
Способ 2: Средства Windows
Наиболее доступным вариантом для рядового пользователя Windows являются стандартные средства системы, но только если она не ниже седьмой версии. В таких дистрибутивах расположение, наименование и прочие аспекты нужных разделов практически идентичны. На Windows XP, так или иначе, потребуются дополнительные средства.
Среди файлов на ПК найдите нужный образ, выделите его и воспользуйтесь кнопкой «Открыть»
Если нужно, отметьте пункт «Только для чтения» и подтвердите подключение нажатием «ОК».
При использовании только что созданного образа он не будет отображен. Доступ к нему можно получить с помощью специальных программ, вроде Acronis Disk Director или MiniTool Partition Wizard.
Как именно пользоваться новым подключенным диском, решать только вам. На этом мы завершаем настоящий раздел статьи и надеемся, что у вас получилось добиться необходимого результата.
Читайте также: Как удалить виртуальный жесткий диск в Windows 7 или в Windows 10
Заключение
При работе с VHD-образами стоит учитывать возможности вашего ПК, так как не все машины способны на виртуализацию ОС. Мы же рассмотрели как универсальный способ чтения данного формата, так и стандартные средства системы, вместе с тем являющиеся лучшим вариантом. Этого вполне достаточно, и потому желаем вам удачи с открытием подобных файлов.
Помимо этой статьи, на сайте еще 12496 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.