VM虚拟机如何直通物理硬盘？

为什么需要在虚拟机中挂载物理硬盘？

在虚拟化环境中，直接访问物理硬盘能突破虚拟磁盘的性能和容量限制,适用于以下场景：

• 大数据处理：直接读写物理硬盘中的海量数据（如数据库、媒体文件）
• 数据恢复：从故障物理盘中提取数据到虚拟机环境操作
• 系统迁移：将物理机系统作为虚拟机启动
• 开发测试：直接调用开发板连接的物理存储设备

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重要风险警示（操作前必读）

! 数据丢失风险：错误操作可能导致物理硬盘数据不可逆损坏
! 系统崩溃风险：强制卸载可能损坏分区表
! 解决方案：
① 操作前务必对物理硬盘完整备份  
② 使用闲置硬盘测试验证流程  
③ 禁止在读写过程中强制关机

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VMware Workstation 挂载物理硬盘教程（Windows/Linux主机）

步骤1：获取物理硬盘标识符

1. Windows主机：

   • 管理员身份运行CMD：

     diskpart
     list disk  # 记录目标硬盘编号（如Disk 1）
     exit

2. Linux主机：

   lsblk -o NAME,SIZE,MODEL  # 确认硬盘标识（如sdb）

步骤2：创建虚拟映射文件

1. 关闭所有虚拟机

2. 管理员终端执行：

   # Windows：
   vmware-vdiskmanager -r \.PhysicalDrive1 -t 0 "C:VM_Disksphyscial_disk.vmdk"
   # Linux：
   sudo vmware-vdiskmanager -r /dev/sdb -t 0 ~/VM_Disks/physical_disk.vmdk

   -r参数指定物理盘，-t 0创建独立持久磁盘

步骤3：添加到虚拟机

1. 编辑虚拟机设置 → 添加硬盘 → 选择”使用现有虚拟磁盘”
2. 浏览到上一步创建的.vmdk文件
3. 勾选独立-永久模式（避免数据不同步）

步骤4：操作系统层挂载

• Windows客户机：

  1. 进入磁盘管理（diskmgmt.msc）
  2. 初始化新磁盘 → 创建卷 → 分配驱动器号

• Linux客户机：

  sudo fdisk -l  # 查看新增磁盘（如/dev/sdc）
  sudo mkdir /mnt/physical_disk
  sudo mount /dev/sdc1 /mnt/physical_disk  # 挂载分区

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VirtualBox 挂载方案（跨平台适用）

步骤1：创建虚拟介质映射

1. 关闭虚拟机后执行：

   # Windows：
   VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename "C:vbox_disksphys.vmdk" -rawdisk \.PhysicalDrive1
   # Linux/macOS：
   sudo VBoxManage internalcommands createrawvmdk -filename ~/vbox_disks/phys.vmdk -rawdisk /dev/sdb

步骤2：配置存储设备

1. 虚拟机设置 → 存储 → 添加SATA控制器
2. 选择”现有硬盘” → 加载创建的.vmdk文件
3. 启用热插拔选项（支持运行时加载）

步骤3：客户机识别处理

• Windows：安装VirtualBox Guest Additions驱动
• Linux：刷新SCSI总线：

  echo 1 > /sys/class/scsi_device/*/device/rescan

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故障排查指南

故障现象	解决方案
虚拟机无法启动	检查.vmdk文件权限，主机需赋予完全控制权
读写速度异常慢	在.vmdk描述文件添加：ddb.adapterType = "lsilogic"
提示”磁盘被占用”	关闭所有资源管理器窗口，重启主机再操作
客户机不识别新磁盘	在虚拟机配置中切换SATA/IDE控制器类型
数据突然变为只读	物理硬盘存在坏道，立即备份并运行chkdsk /f

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最佳实践建议

1. 缓存策略优化：

   • VMware：设置mainMem.useNamedFile = "FALSE"减少IO延迟
   • VirtualBox：启用I/O APIC提升性能

2. 安全移除流程：

   graph LR
   A[客户机卸载分区] --> B[虚拟机设置断开磁盘]
   B --> C[主机执行物理卸载]
   C --> D[等待10秒再拔硬盘]

3. 企业级方案：

   • 使用RDM直通（ESXi环境）
   • 配置SCSI控制器共享模式（多虚拟机并发访问）
   • 启用VAAI硬件加速（需存储适配器支持）

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技术原理简析

虚拟机通过.vmdk或.vdi文件作为代理描述符,将物理硬盘的底层访问重定向为：

物理扇区 → 虚拟化层 → 客户机文件系统

该过程绕过主机文件系统，实现纳秒级延迟的原始访问（Raw Access）,但需注意：

• 4K对齐影响性能：物理盘需预先用diskpart align=4096格式化
• 安全写入屏障：EXT4/NTFS需禁用barrier=0（仅限UPS保护环境）

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引用说明：

• VMware官方文档：Virtual Disk Manager 技术白皮书（2025版）
• Microsoft Docs：物理磁盘直通最佳实践
• Linux Kernel Archives：SCSI设备热插拔协议（v5.15）
  操作涉及硬件级修改，建议参考存储设备制造商提供的兼容性列表