что такое vhd образ
Виртуальные жесткие диски — создание и управление
Виртуальный жесткий диск (Virtual Hard Drive, VHD) по терминологии Microsoft — это одиночный файл, в котором могут находиться встроенные файловые системы и который поддерживает стандартные операции с дисками. В файлах VHD размещаются виртуальные диски, которые подключаются к вируальным машинам в Microsoft Virtual PC, Virtual Server и Hyper-V, а также используются в программах архивации Microsoft Data Ptotection Manager, Windows Server Backup и системе архивации Windows 7.
Подобный подход используется и в различных менеджерах виртуальных машин других производителей, например VirtualBox Disk Image (VDI) в Oracle или Virtual Mashine Disk (VMDK) в VMWare. Однако особенностью VHD является то, что операционная система может работать с ними напрямую, без использования виртуальных машин. Эта возможность есть во всех операционных системах Windows, начиная с Windows Server 2008 R2 и Windows 7.
Для создания VHD-файлов можно использовать средства управления дисками — оснастку Управление дисками (Disk Management) или утилиту Diskpart, а диспетчер загрузки (Windows Boot Manager) поддерживает режим загрузки из VHD-образа.
Самый простой способ создать виртуальный диск — это оснастка Управление дисками. Для ее запуска набираем сочетание клавиш Win+R, в строке Выполнить набираем compmgmt.msc и жмем ввод.
В открывшемся окне выбираем расположение VHD-файла и его размер, а также формат. Если у вас нет проблем со свободным дисковым пространством, то рекомендуется выбрать диск фиксированного размера как более производительный вариант.
Примечание. На самом деле есть и третий тип диска — разностный. Разностный диск отображает свое текущее состояние как набор изменений по сравнению с родительским диском, поэтому размер VHD-файла для разностного диска увеличивается по мере сохранения новых изменений на диске. Этот тип напрямую зависит от другого образа жесткого диска. Родительский образ жесткого диска может быть любым из упомянутых типов.
В открывшемся окне задаем стиль разделов. По умолчанию используется MBR, его и оставим.
Диск инициализован и переходит в состояние В сети (Оnline). Теперь щелкаем правой клавишей мыши на нераспределенном пространстве диска и выбираем пункт «Создать простой том».
Запускается мастер создания простого тома, с помощью которого мы:
Задаем размер диска
Выбираем букву диска
Файловую систему и метку тома.
Смотрим что получилось и жмем на кнопку «Готово».
Диск создан и готов к использованию.
И мы можем управлять им из оснастки Управление дисками, как обычным жестким диском.
А при необходимости можно отсоединить виртуальный диск или полностью удалить его с компьютера вместе со всем содержимым.
Ну и второй способ создания VHD — утилита Diskpart.
Запускаем командную оболочку, обязательно с правами администратора, и затем вводим команды в следующей последовательности:
Чтобы отсоединить виртуальный жесткий диск при помощи утилиты DiskPart:
Вот так вкратце о том, как можно создавать виртуальные диски и управлять ими. О том как их можно использовать поговорим в следующий раз.
VHD Native Boot снаружи и внутри
Цель настоящей статьи — рассказать о моем опыте работы с весьма полезной и не слишком хорошо известной функцией Windows, которая называется VHD Native Boot, то есть способности загружаться с виртуального жесткого диска формата VHD/VHDx.
Начиная с 7-й версии, в Windows появилась возможность создавать виртуальные диски VHD/VHDx (далее просто VHD), а также подсоединять и отсоединять их через графический интерфейс «Управление дисками» и утилиту командной строки diskpart. Кроме этого, Windows научилась с таких дисков загружаться, и все бы ничего, но этот самый Native Boot был доступен только обладателям старших версий, то есть от Pro и выше. Очевидно, что это было лишь маркетинговое ограничение, потому что с появлением Windows 10, а я проверял Anniversary Update (1607) и Creators Update (1703), никаких ограничений больше нет. Это работает и в Windows 10 Home, причем она может выступать как в роли хоста, так и в роли гостя. О том, как это выглядит и как это можно использовать, вы узнаете ниже.
С давних пор меня интересовала идея использования виртуализации применительно к рабочему компьютеру, внутренней виртуализации, если так можно выразиться. Как полезны и удобны виртуальные машины для разработчиков-программистов, специалистов по безопасности, тестированию. А вот до уровня домашнего/рабочего компьютера и его операционной системы это дело все никак не доходило. Ну, очевидно же, что если операционная система — такой сложный и чувствительный компонент, нельзя огульно доверять ее пользователю, он ее так и норовит чем-нибудь заразить или повредить. Да, есть резервное копирование и восстановление из точек восстановления (то есть из теневой копии), и это отличные вещи. Но это весьма чувствительные к ошибкам компоненты, и могут не спасти, кроме того, многие зловреды умеют удалять теневые копии, не оставляя пользователю шанса. Хотелось бы что-то простое и банальное на уровне copy-paste, чтобы «упавшую» или «испортившуюся» систему вернуть в рабочее состояние в течение нескольких минут. Конечно, идеально было бы, чтобы решение было в самой системе, просто заложено в ней. Hyper-V все же не совсем то, хотя может быть его и допилят до требуемого уровня. Ведь хочется, чтобы все возможности машины, все ее железо, вся мощь были доступны, с минимальными жертвами.
Использование виртуального жесткого диска вместо реального кажется вполне допустимой жертвой с учетом того, что вся система умещается в один файл, и достаточно этот файл время от времени копировать куда-то «в сторонку», и всё будет хорошо. Ведь копировать один файл, пусть и большой, явно проще, чем десятки тысяч. Кроме того, такой файл можно легко использовать для развертывания Windows в организации.
Когда есть несколько (немного) типов компьютеров, достаточно установить систему и все требуемое ПО на VHD, а потом просто скопировать этот файл на все аналогичные компьютеры, сведя работы на местах к минимуму. Неплохо было бы иметь некую оболочку, без загрузки Windows, что-то типа «консоли гипервизора», позволяющую попадать в нее и работать с VHD на уровне файлов, копировать, заменять, обновлять и т.д. Тем более, что сама Windows такую оболочку в своем составе имеет, и называется она Windows Recovery Environment, далее WinRE. Давайте посмотрим, как все это выглядит на практике.
1. Установка Windows на VHD с нуля
Эта тема широко освещена в Сети, существуют десятки толковых руководств (см. ссылки в конце статьи), поэтому я остановлюсь лишь вскользь, попутно рассматривая возможные варианты.
В целом все сводится к нажатию волшебной комбинации Shift-F10 в момент, когда компьютер загрузился с установочного диска. Параллельно открывается окошко командной строки, где следует, используя diskpart, отформатировать и разметить реальный жесткий диск (если компьютер/диск новый) и создать VHD требуемого объема. Для простоты я буду рассматривать установку 64-разрядной версии и жесткие диски с MBR.
Итак, жесткий диск разбит, папка VHDs на соответствующем томе создана, теперь в diskpart надо создать виртуальный жесткий диск в этой папке, дав ему понятное имя, и выполнить присоединение, тогда тому виртуального диска будет присвоена очередная буква. Теперь можно вернуться в окно установки Windows и выбрать именно эту букву для установки. Всё, дальше программа установки все сделает сама. В том числе и добавит нужную запись в файл BCD.
Сразу скажу, что использовать bcdedit мне показалось уж слишком жестоким самоистязанием, поэтому я позволил себе использование одного стороннего инструмента для манипуляций, это утилита Bootice соответствующей разрядности. Предположим, он у вас есть на том же установочном диске. Если нет, в дальнейшем я покажу, как его можно «закинуть» в нашу оболочку «гипервизора».
Итак, для демонстрации пусть у меня есть один жесткий диск 25 Gb (я воспользуюсь любимым Virtualbox для показа), в нем один раздел, там папка VHDs, где я создал виртуальный диск, а на него установил Windows 10.
Вот так будет выглядеть меню загрузки системы в Bootice (раздел BCD, Easy Mode)
Здесь 25 Gb C: это тот «физический» диск, на котором я создал виртуальный размером 20 Gb и куда установил Windows 10. Все прекрасно, но дальше нам нужно создать оболочку для управления. Как известно, WinRE всегда устанавливается вместе с Windows и приходит на помощь тогда, когда обнаруживаются проблемы с загрузкой. Нам же она нужна для другой цели, я хочу попадать туда для работы с VHD-файлами. Добавим пункт WinRE в меню загрузки. Для этого в Bootice воспользуемся Professional Mode, последний объект в списке слева это как раз Windows Recovery, справа видно его расположение на VHD:
Этот объект, вернее, ссылку на него, надо добавить в список меню загрузки, выберем вверху слева ветвь Windows Boot Manager, в правой панели выберем пункт Display Order и добавим пункт про WinRE из выпадающего списка:
Теперь пункт Windows Recovery Environment будет показываться в загрузочном меню системы, в чем мы можем убедиться, вернувшись в Easy Mode:
Осталось перезагрузиться и выбрать второй пункт, начнется загрузка WinRE, а там нас интересует только пункт Поиск и устранение неисправностей, Дополнительные параметры, Командная строка. Все это напоминает и программу установки Windows, и прародителя WinRE, широко известную Windows Preinstallation Environment. Отсюда, собственно, и начинается работа с оболочкой, и не так важно, какую именно вы выберете, поскольку там все приблизительно одно и то же.
Наш основной жесткий диск оказывается в ней диском C:, в его папке VHDs обнаруживается наш master.vhd, и мы можем спокойно его куда-нибудь скопировать. В WinRE волшебной командой мы подключаем сеть:
автоматически выбирается и запускается драйвер сетевого адаптера, получается ip-адрес от сервера DHCP, и мы можем работать с сетью. В Virtualbox я могу подключить сетевую папку такой командой:
и оттуда уже скопировать необходимые инструменты для работы в оболочке. Так как выбрана версия x64, то и программы, запускаемые в WinRE, должны быть x64, никакие суррогаты не запустятся.
Помимо Bootice легко добавляются Far Manager, 7-zip, а с ними уже как-то повеселее. Мне удалось найти даже работающий веб-браузер Palemoon Portable, а уж с ним загрузить из Сети необходимые компоненты совсем легко. Прекрасно установился cygwin64, что открывает путь для ssh/rsync в смешанных средах. Дальше понятно, у нас есть возможность спокойно архивировать и копировать файлы vhd. Если что-то не так в master.vhd, мы загружаемся в WinRE и забираем его резервную копию из сетевого хранилища, затем выходим из WinRE и получаем нашу систему обратно.
Прямо из оболочки WinRE при помощи diskpart или Bootice можно создать новый VHD диск, запустить программу установки Windows, если хочется добавить какую-то иную версию и установить эту новую Windows на новый VHD, нужный пункт в меню загрузки ОС добавится сам.
Осталось только подстраховаться на тот случай, если с master.vhd все настолько плохо, что и в оболочку WinRE не загрузишься, ведь она часть этого диска. Конечно, это не смертельно, всегда можно загрузиться с установочного диска Windows и нажать Shift-F10, но приложив определенные усилия, можно сделать так, чтобы WinRE находилась на нашем хост-диске, и грузиться в нее оттуда. Загрузочное меню будет выглядеть так:
2. Установка Windows на VHD на работающем компьютере
Не представляет никакой проблемы добавить на имеющемся компьютере дополнительную операционную систему, создав новый VHD и присоединив его, а затем запустив программу установки и выбрав букву, назначенную для присоединенного диска. Намного более сложной задачей будет перенос текущей конфигурации, уже установленной на физическом диске системы на диск виртуальный. Здесь приходит на ум несколько вариантов. Первый, о котором я вспомнил, это использовать Windows Backup, ведь он как раз создает файл VHD (vhdx) в режиме создания образа системы. Казалось бы, всё, что требуется — это добавить ссылку на такой VHD в меню загрузки и посмотреть, что выйдет. Так я и сделал, при первой загрузке Windows выдала ошибку, а при всех последующих старательно что-то загружалось, очень долго, и даже промелькивало окошко с картинкой экрана блокировки первоначальной системы, но так и исчезало опять. Не знаю почему, но с VHD-диска, полученного из backup’а, Windows загрузить не удается. Пришлось идти иным путем, воспользоваться Disk2vhd из комплекта Sysinternals.
Все довольно просто, выбираешь раздел физического диска, или весь диск, и Disk2vhd делает из него VHD-файл:
3. Использование дифференциальных VHD
В особо ненадежных средах, на публичных компьютерах или при проведении каких-то опасных экспериментов, может пригодиться возможность использования дифференциальных VHD-дисков, на которых записывается только разница, изменившаяся информация, а оригинальный VHD остается без изменений. Ясно, что для начала надо уже иметь работающую систему на VHD-диске, а потом добавить вариант с дифференциальным диском. Создать такой диск можно в diskpart или все в том же Bootice. Пусть master.vhd наш основной диск, создадим для него дифференциальный child.vhd, нажав кнопку Create:
Теперь нужно добавить/исправить в BCD пункт, отвечающий за загрузку с VHD, указав вместо master.vhd дифференциальный child.vhd.
Для этого воспользуемся Professional Mode в Bootice, сделаем копию имеющегося пункта Windows 10 (правая кнопка мыши, Duplicate this entry) и переименуем новый в Windows 10 Child VHD. Теперь в этом пункте исправим ApplicationDevice и OsDevice, изменив имя vhd-файла:
Всё, теперь нужный пункт добавлен в загрузочное меню. Если выбрать Windows 10 Child VHD, Windows запустится и с этого момента будет все изменения записывать в child.vhd. Следует учесть, что под child.vhd в момент загрузки будет зарезервировано столько же места, сколько указано в master.vhd, то есть в нашем случае 20 Gb, пусть его реальный размер в сотни раз меньше. Время от времени имеет смысл выполнять процедуру слияния (merge), то есть отправлять накопленную разницу из child в master, чтобы ничего не потерять. Дело в том, что стоит вам загрузиться не в child, а в master или даже WinRE на основе master.vhd, то связь между master и child будет нарушена, придется чинить child, но Bootice и это умеет:
4. Рекомендуемая конфигурация физического диска при работе с загрузочными VHD
Я бы предложил разметить физический диск следующим образом.
Один раздел, достаточно большой, оставить под хранение файлов VHD, тут все зависит от того, сколько разных VHD вам понадобится. Минимально для установки Windows x64 требуется 20 Гб, можно создавать динамические диски, то есть увеличивающие свой реальный размер только по мере их внутреннего наполнения. Но еще раз подчеркну, в момент загрузки динамического VHD Windows резервирует под него место в соответствии с указанным максимальным размером.
Microsoft советует использовать VHD фиксированного размера в производственной среде, а динамические — только для тестов, но я особой потери производительности у динамических VHD не ощутил.
Второй раздел я бы предпочел создать для данных пользователя и набора портативных приложений, если требуется, например, загружаться с разных VHD, а работать с одними и теми же файлами и программами. Такое деление может быть полезным еще и для того, чтобы раздел с VHD вообще скрыть, во избежание неразумных действий конечного пользователя.
А скрыть раздел можно при помощи вот такого нехитрого сценария для diskpart, с учетом выбранного диска и раздела для хранения VHD.
Теперь раздел скрыт, буква ему не присвоена, однако Windows все равно будет грузиться с VHD, хранящегося в этом разделе. Единственный нюанс — выбор места на физическом диске для файла подкачки. Если он выбирается системой, и это как раз тот раздел, который будет скрыт, каждый раз при старте Windows будет спрашивать, где же создавать файл подкачки.
А чтобы вернуть ларчик назад, достаточно в diskpart выполнить команду
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 12435 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.