如何让VM虚拟机访问物理硬盘？

为什么以及如何让虚拟机直接访问物理硬盘？

在虚拟化技术（如 VMware Workstation, VirtualBox, Hyper-V）的日常使用中，我们通常让虚拟机运行在由文件（如 .vmdk, .vdi, .vhdx）构成的虚拟磁盘上，这安全且便于管理，但有时，您可能需要虚拟机绕过虚拟磁盘层，直接读写主机上的某块物理硬盘或分区，这种需求虽然不常见,但在特定场景下非常有用。

常见需求场景：

1. 数据恢复与取证： 当物理硬盘出现故障或有重要数据需要恢复时，将其挂载到虚拟机环境运行专业恢复/取证软件，可以避免对原盘造成二次写入破坏（如果以只读方式挂载）。
2. 克隆与镜像： 直接将整个物理硬盘克隆到另一个物理硬盘，或者创建物理硬盘的精确镜像文件（如 .dd, .img）,虚拟机环境提供了强大的工具链。
3. 运行特定操作系统： 在虚拟机中直接引导安装在物理硬盘上的操作系统（如测试一个物理机上已安装但不想直接启动的系统）。
4. 绕过文件系统限制： 访问主机操作系统不原生支持的文件系统（如 Linux 主机访问 NTFS 有写入限制，或 Windows 主机访问 ext4）。
5. 性能测试（谨慎）： 理论上直接访问物理磁盘可能获得接近原生性能（但受虚拟化层影响），用于特定基准测试（需注意风险）。
6. 旧硬盘利用： 方便地访问旧机器拆下来的硬盘中的数据。

重要警告与风险提示（操作前必读！）：

• 极高数据丢失风险： 这是最核心的风险！虚拟机拥有对物理硬盘的完全读写权限，一个误操作（如格式化、分区、写入错误数据）会立即、永久性地破坏物理硬盘上的所有数据,操作前务必确认目标硬盘。
• 独占访问： 当虚拟机获得物理硬盘的访问权时，主机操作系统必须完全释放对该硬盘的控制权，这意味着在虚拟机使用期间,主机无法访问该硬盘及其数据。
• 系统稳定性风险： 如果虚拟机访问的是主机系统盘（通常是 C: 盘），或者包含正在运行程序所需文件的磁盘，会导致主机系统崩溃、蓝屏或程序错误。绝对禁止虚拟机访问主机当前运行的系统盘！
• 兼容性问题： 某些硬盘控制器模式（如 RAID）可能不被虚拟机软件完全支持。
• 操作门槛： 此操作需要一定的技术理解能力和谨慎态度,不适合对磁盘分区和虚拟化概念不熟悉的用户。

通用原理：

虚拟机软件通过其虚拟的 SATA、SCSI 或 NVMe 控制器，将物理硬盘的原始设备映射（Raw Device Mapping, RDM）或直通（Passthrough）给虚拟机，虚拟机操作系统会将其识别为一个新的、未格式化的（或包含现有分区的）物理磁盘,就像在真实机器上添加了一块新硬盘一样。

主流虚拟机软件操作方法（以管理员身份运行软件）：

VMware Workstation / Player:

• 步骤:
  1. 关闭目标虚拟机。
  2. 确保目标物理硬盘未被主机操作系统使用（在磁盘管理中确认其状态为“脱机”或“未初始化”），如果是外置硬盘（USB/SATA），请确保主机没有打开其上的任何文件或文件夹。强烈建议在主机磁盘管理中将其脱机。
  3. 打开虚拟机设置 (VM > Settings)。
  4. 点击 Add... (添加硬件)。
  5. 选择 Hard Disk (硬盘) > Next。
  6. 选择 Use a physical disk (使用物理磁盘) > Next。
  7. 在 Device (设备) 下拉菜单中，选择目标物理硬盘（通常根据大小和型号识别，务必选对！），注意：Use entire disk (使用整个磁盘) 选项会映射整块硬盘；Use individual partitions (使用单个分区) 允许选择特定分区（更安全，但需虚拟机OS支持该分区文件系统）。
  8. 指定磁盘文件的存储位置（一个很小的映射文件，.vmdk）。
  9. 点击 Finish > OK 保存设置。
  10. 启动虚拟机。
• 虚拟机内操作： 进入虚拟机操作系统（如 Windows 磁盘管理、Linux 的 fdisk -l 或 lsblk），你会发现一块新的物理磁盘，你可以：
  • 初始化、分区、格式化： 将其当作新盘使用（会擦除原有数据！）。
  • 分配盘符/挂载： 访问其上的现有分区和数据（如果文件系统兼容）。
  • 运行磁盘工具： 进行克隆、恢复、扫描等操作。
• 移除： 关闭虚拟机 > 在虚拟机设置中移除该硬盘 > 在主机磁盘管理中将物理硬盘重新联机（如果需要）。

Oracle VirtualBox:

• 步骤:
  1. 关闭目标虚拟机。
  2. 确保目标物理硬盘未被主机操作系统使用（在主机磁盘管理中将其脱机）。
  3. 打开虚拟机设置 (Settings)。
  4. 进入 Storage (存储) 选项卡。
  5. 在 Storage Devices (存储设备) 列表中，选择 Controller: SATA (或你希望添加到的控制器类型)。
  6. 点击右侧的 Adds hard disk (添加硬盘) 图标（带加号的磁盘图标）。
  7. 选择 Choose existing disk (选择现有磁盘)。
  8. 在文件选择器中，浏览到主机系统的物理磁盘设备路径，这通常需要你手动输入路径：
     • Windows: \.PhysicalDriveX (X 是磁盘号，在磁盘管理中查看，\.PhysicalDrive1)。
     • Linux/macOS: /dev/sdX 或 /dev/nvmeXnY (/dev/sdb)。需要用户权限（通常需将当前用户加入 vboxusers 组或使用 sudo）。
  9. 选择该设备文件后，VirtualBox 会创建一个对应的 .vmdk 映射文件（通常很小）。
  10. 点击 Choose > OK 保存设置。
  11. 启动虚拟机。
• 虚拟机内操作： 同 VMware,虚拟机OS会看到新磁盘。
• 移除： 关闭虚拟机 > 在虚拟机设置的 Storage 中，选中该虚拟硬盘映射 > 点击 Remove selected storage attachment (移除所选存储) 图标（带减号的磁盘图标）> OK > 在主机磁盘管理中将物理硬盘重新联机。

Microsoft Hyper-V:

• 步骤:
  1. 关闭目标虚拟机。
  2. 确保目标物理硬盘未被主机操作系统使用（在磁盘管理中将其脱机）。该硬盘必须处于脱机状态。
  3. 打开 Hyper-V 管理器。
  4. 右键点击目标虚拟机 > Settings...。
  5. 在左侧导航栏，选择 SCSI Controller。
  6. 在右侧面板，点击 Hard Drive > Add。
  7. 在 Media 部分，选择 Physical hard disk。
  8. 在 Physical hard disk 下拉菜单中，选择目标物理硬盘（根据型号和大小识别，务必选对！）。
  9. 点击 Apply > OK 保存设置。
  10. 启动虚拟机。
• 虚拟机内操作： 同前,虚拟机OS识别新磁盘。
• 移除： 关闭虚拟机 > 在虚拟机设置中，选中该物理硬盘 > Remove > Apply > OK > 在主机磁盘管理中将物理硬盘重新联机。

安全操作建议与替代方案：

1. 备份！备份！备份！ 操作前，对目标物理硬盘上的重要数据进行完整备份,这是防止灾难性数据丢失的唯一可靠方法。
2. 明确目标： 操作前百分百确认你要访问的是哪一块物理硬盘（通过大小、型号、分区信息在主机磁盘管理中反复核对）。
3. 优先考虑只读模式：
   • VMware: 在添加物理磁盘的第7步，勾选 Read-only (只读) 选项（如果可用，取决于版本和配置），这是最安全的做法，尤其用于数据恢复/取证。
   • VirtualBox/Hyper-V: 原生不支持简单勾选的只读模式，如果必须防止写入，需依赖虚拟机内操作系统的挂载选项（如 Linux 用 ro 参数挂载分区）或使用专门的只读取证工具。
4. 使用分区映射（如果适用）： 如果只需要访问物理硬盘上的某个分区而非整盘，优先选择分区映射（VMware支持此选项）,这降低了误操作整盘的风险。
5. 考虑更安全的替代方案：
   • 将物理硬盘内容复制到虚拟磁盘： 在主机或虚拟机内使用磁盘克隆工具（如 dd, Clonezilla, Macrium Reflect）将物理硬盘内容复制到一个新的虚拟磁盘文件中，然后在虚拟机中使用这个虚拟磁盘文件,这隔离了风险。
   • 使用USB外置硬盘盒/底座： 将物理硬盘装入USB硬盘盒，然后像普通USB设备一样连接给虚拟机，虚拟机软件对USB设备有较好的隔离和安全控制，这是最推荐给普通用户的方法。
   • 网络共享： 如果只需要访问文件，在主机上将物理硬盘上的文件夹设为共享，然后在虚拟机中通过网络访问（SMB/CIFS for Windows, NFS for Linux）。

虚拟机直接访问物理硬盘是一项强大但高风险的功能，主要服务于数据恢复、取证、克隆等特定专业场景。操作的核心在于极度谨慎：确认目标盘、主机脱机、优先只读、备份先行。 对于大多数只是想访问旧硬盘数据的普通用户，强烈建议使用USB硬盘盒并通过虚拟机的USB直通功能，这是最安全便捷的选择，务必充分理解风险并采取严格的安全措施后再进行尝试，技术能力不足时,寻求专业人士帮助是明智之举。

引用说明：

• 本文操作步骤基于主流虚拟机软件（VMware Workstation/Player, Oracle VirtualBox, Microsoft Hyper-V）的官方文档和广泛认可的用户实践指南进行概括和提炼。
• 关于虚拟化原理（如Raw Device Mapping）的通用知识参考了虚拟化技术的基础文献和行业标准描述。
• 数据安全和风险提示部分综合了存储技术、数据恢复领域的最佳实践和常见事故教训。
• 替代方案（如USB连接、网络共享）是业界公认的安全访问外部数据的标准方法。