如何挂载物理磁盘到虚拟机？

将物理磁盘直接挂载给虚拟机（通常称为“物理磁盘直通”或“Raw Device Mapping – RDM”）是一项高级操作，它允许虚拟机绕过宿主机的文件系统，直接访问物理磁盘或磁盘分区，这种技术在某些特定场景下非常有用，但也伴随着复杂性和风险，本文将详细解释其原理、适用场景、操作步骤（以主流虚拟化平台为例）以及关键的注意事项。

为什么需要挂载物理磁盘到虚拟机？

虚拟机的磁盘通常存储在宿主机上的大型文件中（如 VMDK, VHD, QCOW2），但在以下情况,直接使用物理磁盘可能更优：

1. 性能需求： 对于需要极致磁盘 I/O 性能的应用（如高性能数据库、频繁读写的大型文件服务器），绕过宿主机的文件系统层可以减少开销,获得接近物理机的磁盘性能。
2. 访问特定硬件功能： 某些高级磁盘功能（如特定的硬件 RAID 特性、SAN 管理命令）可能无法通过虚拟磁盘文件完全暴露给虚拟机。
3. 数据迁移或遗留系统： 将包含现有操作系统或数据的物理磁盘直接挂载给新虚拟机，可以快速“虚拟化”物理服务器，或者访问物理磁盘上的遗留数据,而无需先进行数据复制。
4. 集群与共享存储： 在需要多个节点访问同一块物理磁盘的集群场景（如某些类型的 Windows 故障转移集群），物理磁盘直通是常见的实现方式（需配合共享存储如 SAN）。
5. 大型存储需求： 当单个虚拟机需要非常大的存储空间时,使用物理磁盘可以避免创建和管理超大的虚拟磁盘文件。

核心原理：

虚拟化平台（Hypervisor）提供了一种机制，允许将宿主机识别到的物理磁盘（或分区）以一种“直通”的方式呈现给特定的虚拟机，虚拟机操作系统会看到这个磁盘就像一块直接连接在它身上的物理硬盘一样，可以直接进行分区、格式化和读写操作，宿主机本身通常无法同时访问这个磁盘的数据（在挂载期间）。

重要前提与警告：

• 高风险操作： 此操作直接操作物理磁盘，极其危险，操作失误（如选错磁盘）可能导致宿主机或其他虚拟机磁盘数据永久丢失，务必在操作前进行完整备份。
• 数据独占性： 物理磁盘在挂载给虚拟机期间，通常不能被宿主机或其他虚拟机同时访问,否则会导致数据损坏。
• 兼容性： 并非所有类型的磁盘（如 USB 启动盘）或所有虚拟化平台都完美支持此功能。
• 快照限制： 大多数虚拟化平台无法对直通的物理磁盘创建快照（Snapshot）,这会影响虚拟机的备份和恢复策略。
• 虚拟机迁移限制： 依赖于本地物理磁盘的虚拟机通常无法进行在线迁移（如 vMotion, Live Migration）,因为目标宿主机没有这块物理磁盘。
• 宿主机要求： 宿主机需要有足够的物理接口（SATA, SAS, NVMe）连接目标磁盘,并且该磁盘能被宿主机操作系统识别。
• 虚拟机要求： 虚拟机操作系统需要包含能驱动该物理磁盘的控制器驱动程序（SCSI 或 SATA 驱动是标配）。

主流平台操作指南 (概述与关键步骤)：

重要： 以下步骤仅为通用流程概述。强烈建议在进行任何操作前，查阅您使用的特定虚拟化平台（VMware vSphere/Hyper-V/KVM等）和版本的最新官方文档,操作界面和细节可能因版本而异。

1. 准备工作：

   • 备份！备份！备份！ 备份宿主机关键数据、虚拟机配置以及目标物理磁盘上的所有重要数据。
   • 识别目标磁盘： 在宿主机操作系统中，使用磁盘管理工具（如 Windows 的 磁盘管理， Linux 的 lsblk, fdisk -l）精确识别目标物理磁盘的设备标识符（如 /dev/sdb, PhysicalDrive1）及其分区情况。务必确认无误！
   • 卸载磁盘： 确保目标磁盘没有被宿主机挂载（Mounted）或正在使用中，在 Linux 上使用 umount，在 Windows 上在“磁盘管理”中使其“脱机”，如果磁盘是宿主机系统盘或包含关键数据分区，绝对不要操作！
   • 关闭虚拟机： 关闭需要挂载磁盘的目标虚拟机。

2. 在虚拟化平台中操作 (以常见平台为例)：

   • VMware vSphere/ESXi (使用 RDM):

     1. 通过 vSphere Client 连接到 ESXi 主机或 vCenter Server。
     2. 找到目标虚拟机，右键选择 编辑设置。
     3. 点击 添加新设备，选择 硬盘。
     4. 在“新硬盘”配置中：
        • 选择 磁盘类型 为 “原始设备映射 (RDM)”。
        • 在 设备 下拉列表中，仔细选择您在宿主机中识别的目标物理磁盘设备（如 vmhbaX:CX:TX:LX 或 t10.xxx 名称），ESXi 使用特定的命名约定标识物理磁盘。
        • 选择 兼容模式 (物理或虚拟，通常默认物理兼容模式即可)。
        • 选择 虚拟设备节点 (如 SCSI (X:X)),注意避免冲突。
        • 选择 磁盘模式 (如 独立-持久)。
     5. 点击 添加，确定 保存虚拟机配置。
     6. 启动虚拟机。

   • Microsoft Hyper-V:

     1. 打开 Hyper-V 管理器。
     2. 关闭目标虚拟机。
     3. 在右侧“操作”面板或虚拟机设置中，选择 硬盘驱动器 -> 添加。
     4. 选择 物理硬盘。
     5. 在 位置 下拉列表中，极其谨慎地选择目标物理磁盘（如 PhysicalDriveX，数字需与 Windows 磁盘管理中看到的完全一致）。
     6. 点击 确定。
     7. 启动虚拟机。

   • KVM (Linux):

     

     1. 使用 virsh edit <vm-name> 命令编辑虚拟机的 XML 配置文件（或通过 virt-manager 图形界面）。
     2. 在 <devices> 部分内添加一个磁盘设备 (<disk>)。
     3. 设置磁盘类型为 type='block'。
     4. 在 <source> 标签中，使用 dev='<path-to-disk>' 指定物理磁盘设备的完整路径（如 /dev/sdb）。再次强调，路径必须绝对准确！
     5. 设置 <target dev='vdx' bus='virtio'/> (或 'sata', 'scsi')，vdx 是虚拟机内看到的设备名（如 vdb）。
     6. 保存并退出编辑器。
     7. 启动虚拟机：virsh start <vm-name>

3. 在虚拟机操作系统内操作：

   • 启动虚拟机后,登录其操作系统。
   • 打开操作系统的磁盘管理工具：
     • Windows: 磁盘管理 (diskmgmt.msc) – 新磁盘会显示为“脱机”或“未初始化”，右键初始化（选择 MBR/GPT），然后新建简单卷（格式化并分配盘符）。
     • Linux: 使用 fdisk -l, lsblk 查看新磁盘（如 /dev/vdb 或 /dev/sdb），然后使用 fdisk/gdisk 分区，mkfs 格式化（如 mkfs.ext4 /dev/vdb1），mount 挂载到目录。
   • 重要： 如果该物理磁盘包含已有数据且需要保留，请勿初始化或格式化！ 虚拟机应能直接识别到原有的分区和文件系统（前提是虚拟机OS支持该文件系统），只需在虚拟机内分配盘符（Windows）或挂载点（Linux）即可访问。

最佳实践与关键注意事项：

1. 备份至上： 这是不可妥协的第一步,任何对物理磁盘的操作都有风险。
2. 精确识别： 反复确认目标磁盘的设备标识符,混淆磁盘标识是导致灾难性数据丢失的最常见原因。
3. 理解独占性： 确保宿主机和其他虚拟机在挂载期间不访问该磁盘。
4. 评估替代方案： 优先考虑标准的虚拟磁盘文件（VMDK/VHD等），除非有明确的性能、功能或兼容性需求必须使用物理磁盘直通，Passthrough 整个磁盘控制器（如果硬件和Hypervisor支持）有时是更优解。
5. 考虑性能： 虽然直通通常能提升性能，但也要考虑宿主机I/O调度、虚拟SCSI控制器类型（如PVSCSI通常比LSI Logic SAS性能更好）的影响。
6. 文件系统对齐： 如果虚拟机内需要在新磁盘上创建分区和文件系统，确保分区起始扇区对齐（通常是4K对齐）,这对现代磁盘性能至关重要。
7. 文档记录： 清晰记录哪块物理磁盘挂载给了哪个虚拟机，以及用途,这对于后续维护和故障排查非常重要。
8. 生产环境谨慎： 在生产环境中实施前,务必在测试环境充分验证流程和兼容性。
9. 法律与合规： 确保您有权操作该物理磁盘及其上的数据。

将物理磁盘挂载到虚拟机是一项强大的技术，能够解决特定场景下的性能瓶颈、兼容性问题和数据迁移需求，它也是一项高风险、高复杂度的操作，要求管理员具备扎实的虚拟化知识和谨慎的操作态度。始终将数据备份放在首位，精确识别目标磁盘，并透彻理解其局限性和风险。 在实施前，务必参考您所用虚拟化平台的官方文档，并在测试环境中验证，对于大多数常规应用，标准的虚拟磁盘文件通常是更安全、更灵活的选择。

引用说明：

• 本文档中关于虚拟化平台（VMware vSphere, Microsoft Hyper-V, KVM）的物理磁盘直通/RDM功能的具体实现机制、限制和配置选项，参考了各平台最新的官方公开文档和知识库文章,实际操作时请务必以您使用的具体软件版本官方文档为准。
• 磁盘管理命令（lsblk, fdisk, mkfs, mount, umount）参考了 Linux man 手册页和通用 Linux 系统管理知识。
• Windows 磁盘管理操作参考了 Microsoft Windows Server 和 Windows Client 的官方文档。
• 关于磁盘性能、分区对齐、风险提示等内容,综合了存储行业最佳实践和常见系统管理经验。