虚拟磁盘格式1：VMDK
作者：互联网
虚拟磁盘格式：VMDK
vmware设计VMDK的文件格式来模拟物理磁盘，使得虚拟机的操作系统读写虚拟磁盘时使用与物理磁盘相应的接口
虚拟磁盘作为一个或多个文件存储在主机或远程设备上
- 在vmware workstation或mware pusion上：存在底层主机操作系统(win,Linux.,mac)提供的文件系统上
- 在数据中心平台上：存在Esxi主机存储或网络连接的存储上
- 在Exi主机上：存在VMES(虚拟机文件系统)分区上
总体结构
开始VMDK仅包含一个虚拟盘（base disk），如果拍摄虚拟机快照，会产生增量链接(delta link，可能有多个)
每个链接由多个区段（extent）组成,每个段对应一个物理存储区域，即对应一个文件(通常)
下图中link B，C的区段是开始较小,随时间变大的区段，称为稀疏区段（sparse）
linkA的区段可以是稀疏区段，也可以是预先分配好大小的区段（flat，创建时已经预先分配好空间），甚至可以直接由物理设备支持。
描述符文件
VMDK有文本描述符文件，用于描述磁盘中数据布局。该文件可以是单独文件，也可以包含到虚拟磁盘其它文件内。
下图为一个ubuntu虚拟机的描述文件。#开头的为注释信息。
header部分
更详细内容见文档Virtual Disk Format 5.0
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| version | 表示描述文件的版本，默认为1 |
| CID | 内容ID值，一个32位随机值。当磁盘被打开，第1次修改内容后就会更新 |
| paratCID | 父链接内容ID值，如linkB的parantCID就是likA的CID，如果没有父链接，则值设为ffffffff |
| createType | 描述虚拟碰盘的类型。如果值含有flat就表示已预先分配空间，包含sparse表示按需分配是稀疏磁盘，包含vmfs表示用于Esxi上的存储，如图中的2GbMaxExtentsparse表示2GB或更小的稀疏磁盘 |
extent部分
每行描述一个区段
如上图中第一行RW 4192256 SPARSE "ubuntu-sever-10.10-i386-s001.vmdk"
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| RW | 访问权限，这里为可读可写 |
| 4192256 | 占几个扇区，一个扇区512B，这里换算下来约为2GB |
| SPARSE | 区段的存储分配方式，这里为稀疏的 |
| "ubuntu-sever-10.10-i386-s001.vmdk" | 文件名，表示区段相对于描述符文件的路径 |
disk database部分
存储虚拟磁盘的其它信息，格式为ddb.<名字>="值"
如ddb.adapterType="lsilogic"表示适配器类型为SCSI，用于SCSI磁盘。
以下表示由适配器初始化的磁盘的每道扇区数，磁头数，柱面数。
ddb.geometry.sectors = "63"
ddb.geometry.heads = "255"
ddb.geometry.cylinders = "2610"
搜索disk database信息时由底部向顶部开始（即由link C开始）
稀疏区段
这里主要介绍vmware workstation等主机平台的稀疏区段的格式，结构如下图所示
spare header稀疏头部分
结构以小端存储，定义为sectortype的类型是以扇区为单位
| 字段 | 类型 | 意义 |
|---|---|---|
| magicNumber | uint32 | 用于验证每个区段的有效性，vmdk文件的就初始化为0×564d444（即VMDK） |
| version | uint32 | 版片号，1或2 |
| flags | uint32 | 每比特为一标记。如第16比特表分页（grains）是否被压缩 |
| capacity | sectortype（uint64） | 该区段的大小，必须是分页大小的整数倍 |
| grainsize | sectortype | 一个页的大小、必须为2的幂次，次数大于8 |
| descriptoroffset | sectortype | 嵌入在段中的描述符文件的偏移量，偏移为几个扇区，如果没都为0 |
| descriptrsize | sectortype | 当描述符的偏移量不为0是才有效，描述符文件大小 |
| numGTEsPerGT | uint32 | 页表中条目的数量，虚拟磁盘中为512 |
| rgdOffset | sectortype | 冗余元数据第0层偏移，偏移为几个扇区 |
| gdOffset | sectortype | 元数据第0层偏移（在下一小节介绍这一概念），偏移为几个扇区， |
| overHead | sectortype | 元数据所占扇区数 |
| uncleanShutdown | bool（uint8） | 关闭区段时设置为false，打开时设置为true，如果打开后发现为true，就要进行一致性检测 |
| sigleEndLineChar | char（uint8） | 当用FTP传输时，用以下4个进行检测是否被损坏，初始值为'\n' |
| nonEndLineChar | char | 初始值为' ' |
| doubleEndLineChar1 | char | 初始值为'\r' |
| doubleEndLineChar2 | char | 初始值为'\n' |
| compressAlgorithm | uint16 | 磁盘中每一页的压缩算法 |
| pad[433] | uint8 | 433B的填充，加上前面的79B，所以头信息共占512B，一个扇区 |
当vsersion=2，flags第2比特被设置时，表示采用zeroed-grain GTE，一般是快照或磁盘被压缩时设置
下面结合实际看一看，如下图，为一个区段的第一个扇区的数据
| 颜色 | 意义 |
|---|---|
| 黄色 | 就是KDMV |
| 绿色 | 版本号 |
| 蓝色 | flag |
| 粉色 | 因为小端存储，所以为3FF800，化为10进制为4192256，因为是sectortype，再乘以512B，约为2GB，即该区段有2GB |
| 红色 | 页的大小，同样化下来为64KB |
| 紫色 | 描述符在段中的偏移量，都为0，说明该段不包含 |
| 白色 | 描述符文件大小也为0 |
| 橘色 | 页表中条目数量为512 |
| 灰色 | 冗余元数据第0层偏移，为1，即1个扇区 |
| 黑色 | 元数据第0层偏移，为258，即258个扇区 |
| 青色 | 元数据占扇区数640*512 |
| 黑框 | false |
| 四个红框 | '\n'，' '，'\r'，'\n'四个字符 |
| 红线 | 压缩算法，没有压缩 |
稀疏区段元数据(grain directory, grain table)部分
grain directory页目录（GD）是第0层元数据，grain table页表（GT）是第1层元数据，页目录中的每一个条目指向一个页表区块，如下图所示
redundancy grain directory，redundancy grain table为保存的副本
页目录中的条目（GDE）指页表在稀疏区段中的偏移量，条目的数量取决于段的大小，一个条目占32位
页表中的条目（GTE）指一个页在稀疏区段中的偏移量，每个页表有512个条目，每个条目占32位，所以一个页表占2KB
在头中的grainsize表示页的大小为64KB，区段的大小是页的大小的整数倍，所以也可知道VMDK采用的是段页式的存储结构
下面再结合实际看一看
首先找页目录
冗余页目录为1扇区处（由头信息知），即偏移512B，冗余页目录如下
再找冗余页表
只看上图冗余页目录第一个32位 02 00 00 00，小端存储，就是2，2扇区偏移1024B，所以第一个冗余页表如下图
那么冗余页表第一个32比特80 02 00 00表示第一个页在640扇区偏移处
再看看页目录和页表是否与冗余页目录页表一致：
页目录在258扇区处（由头信息知），即偏移132096B，页目录如下
页目录第一个32位 03 01 00 00，为259，即偏移132608B，第一个页表如下
那么第一个页表第一个32比特80 02 00 00表示第一个页在640扇区偏移处，可见冗余页表页目录与页表，页目录一致
下面再看看第一个数据的页，偏移在640*512，即偏移327680，这里因为是MBR的分区结构，我们可以看到阴影处为第一个分区表，在阴影中00 08 00 00表示第一个分区的起始扇区号为2048，更多见
标签：00,磁盘格式,扇区,虚拟,VMDK,页表,磁盘,区段,偏移 来源： https://www.cnblogs.com/Qi-Lin/p/16162615.html