VHD (ファイル形式)

仮想ハードディスク

ファイル名拡張子	.vhd、.vhdx （仮想ハードディスクv2）
インターネットメディアの種類	アプリケーション/x-vhd、アプリケーション/x-vhd-disk、アプリケーション/x-virtualbox-vhd
魔法の数字	vhdxfile（VHDX）[1]
開発者	コネクティクス/マイクロソフト
フォーマットの種類	仮想マシンの ディスクイメージ

VHD (仮想ハードディスク) とその後継のVHDX は、仮想ハードディスクドライブ(HDD)を表すファイル形式です。これらには、ディスクパーティションやファイルシステムなど、物理 HDD 上にあるものが含まれており、さらにファイルやフォルダを含めることができます。これらは通常、仮想マシンのハードディスクとして使用され、最新バージョンのWindowsに組み込まれており、 Microsoftのハイパーバイザー(仮想マシンシステム) Hyper-Vのネイティブファイル形式です。

このフォーマットは、 Connectixが自社の Virtual PC 製品用に作成したもので、Microsoft が 2003 年に Connectix を買収して以来、 Microsoft Virtual PCと呼ばれています。VHDX は、時間の経過とともに明らかになった VHD に欠けている機能と柔軟性を追加するために、Windows 8/Windows Server 2012 で導入されました。

マイクロソフトは2005年6月以来、 Microsoft Open Specific Promiseに基づいてVHDおよびVHDXイメージフォーマット仕様をサードパーティに公開しています。^[2]

仮想ハード ディスクを使用すると、複数のオペレーティング システムを 1 台のホスト マシンに常駐させることができます。この方法により、開発者は、2 台目のハード ディスクをインストールしたり、1 台のハード ディスクを複数のボリュームにパーティション分割したりするコストや手間をかけずに、さまざまなオペレーティング システムでソフトウェアをテストできます。ホスト サーバーから仮想マシンのハード ディスクを直接変更する機能は、次のような多くのアプリケーションをサポートします。

• VHD とホスト ファイル システム間でのファイルの移動
• バックアップとリカバリ
• ウイルス対策とセキュリティ
• イメージ管理とパッチ適用
• ディスク変換（物理から仮想へ、またはその逆）
• ライフサイクル管理とプロビジョニング（再）

VHDXは、Windows Server 2012のHyper-Vに追加され、より大きなストレージ容量、データ破損保護、および大規模セクターの物理ディスクのパフォーマンス低下を防ぐための最適化が追加されました。^[3]

VHD は、ネイティブ ホスト ファイル システム上に存在するファイルとして実装されます。Microsoft Virtual PC およびVirtual Serverでは、次の種類の VHD 形式がサポートされています。

• 固定ハードディスクイメージ: 仮想ディスクのサイズに割り当てられたファイル。固定VHDは、生の ディスクイメージとそれに続くVHDフッター（512バイトまたは以前は511バイト）で構成されます。^[2]
• ダイナミック ハード ディスク イメージ: 任意の時点で書き込まれた実際のデータとヘッダーおよびフッターのサイズの合計と同じ大きさのファイル。ダイナミック VHD および差分 VHD は、VHD フッターのコピー (512 バイトにパディング) から始まり、Microsoft 製品によって作成されたダイナミック VHD または差分 VHD の場合、VHD ファイルの先頭に VHD クッキー文字列conectixが挿入されます。^[2]
• 差分ハード ディスク イメージ: 親イメージと比較して変更されたブロックのセット (「子イメージ」と呼ばれる別のファイルで保持されます)。差分ハード ディスク イメージ形式では、変更を元に戻すという概念が使用できます。有効にすると、VHD (親イメージ) 内に含まれるハード ドライブへのすべての変更が別のファイル (子イメージ) に保存されます。VHD への変更を元に戻すか、VHD に永続的にマージするかを選択できます。同じ親イメージに基づく異なる子イメージでは、VHD の「複製」も使用できます。少なくともグローバル一意識別子(GUID) は異なる必要があります。
• ハードディスクにリンクされている (別名パススルー): 物理ハードドライブまたは物理ハードドライブのパーティションへのリンクを含むファイル。

仮想ハード ドライブから物理コンピューターを起動できると、次のような大きなメリットが得られます。

• 導入の容易さ: IT 組織は、標準化された「事前構築済み」構成を単一の VHD に導入できます。たとえば、特定のプロジェクトに特定のツール セットを必要とするソフトウェア エンジニアリング組織は、適切に構成された VHD をネットワークの場所から「プル」するだけで済みます。
• バックアップと復元: VHD の内容の変更 (ウイルス感染や重要なファイルの誤った削除など) は簡単に元に戻すことができます。
• マルチユーザー分離: 現在のオペレーティング システムの多くは、複数のユーザーをサポートしていますが、ユーザー間の保護レベルは異なります (たとえば、OS の 1 人のユーザーが、他のユーザーを感染させるウイルスに感染したり、他のユーザーに影響を与える OS の変更を行ったりする可能性があります)。各ユーザーに独自のバージョンのオペレーティング システムを提供することにより (たとえば、各ユーザー用に OS の基本インストールに基づく差分 VHD を作成することにより)、特定の子イメージへの変更は、他の子イメージには影響しません。

ネイティブ VHD ブートとは、物理コンピューターがVHD 内に含まれるオペレーティング システムをマウントして起動する機能を指します。Windows 7 Enterprise および Ultimate エディションは、ホスト オペレーティング システムの有無にかかわらず、この機能をサポートしています。Windows Server 2008 R2もこの機能と互換性があります。^{[4] [5]}その後、Windows 10 Home と Windows 10 Pro の両方が VHD/VHDX ブート機能をサポートしています。

VHDフォーマットには、動的VHDまたは差分VHDのサイズに対して、 2 TiB（2048 GiB ）未満という組み込みの制限があります。 ^{[6] [7] [8]}これは、最大32ビットの量のみを許可するセクターオフセットテーブルによるものです。これは、各セクターの512バイトに2 ^{32 を}掛けて計算されます。

VHD 仕様の C × H × S 式では、最大 65535×16×255 セクターが許可されます。[ 2 ]約127 GiBは^、 Windows Virtual PCの VHD の制限でもあります。^[9] 65535×16×63セクター (約 31 GiB)未満の場合、VHD フッターの CHS 値は、最小H = 4、最大H = 16ヘッドを使用し、トラックあたりS = 17、31、または 63セクターを使用します。次に、CHS アルゴリズムによってC = ( T / S )/ Hが決定されます。^[2]仕様では、VHD フッターの CHS 値がVHD 内のディスク イメージのマスター ブート レコード内の (仮想) CHS ジオメトリと一致しない場合は説明されていません。Microsoft Virtual Server (これも Connectix から派生) では、仮想 IDE ドライバーを使用する場合にこの制限がありますが、仮想 RAID または仮想 SCSI ドライバーを使用する場合は 2 TiB です。

仮想ハードディスク形式は、当初はMicrosoft Virtual PC（およびMicrosoft Virtual Server）でのみ使用されていました。しかし後にMicrosoftは、Windows Server 2008のハイパーバイザーベースの仮想化技術であるHyper-VでVHD形式^{[10]を使用しました。Microsoftは、} Windows VistaおよびWindows 7に含まれるバックアップソフトウェアコンポーネントであるComplete PC Backupでもこの形式を使用しました。さらに、Windows 7およびWindows Server 2008 R2では、VHDファイルの作成、マウント、および起動がサポートされています。^[11]

Vista (またはそれ以降) のドライブ マネージャー GUI は、 diskpartコマンド ライン ツールの機能のサブセットをサポートしています。 ^[12] diskpartでvdiskと呼ばれる VHD は、作成、フォーマット、アタッチ (マウント)、デタッチ (アンマウント)、マージ (差分 VHD の場合)、および圧縮 (NTFS ホスト ファイル システム上の VHD の場合) できます。圧縮は通常 2 段階の手順で、最初に VHD 内の未使用セクターがゼロで埋められ、次にdiskpart はNTFSのスパース ファイル機能を使用してVHD 内のゼロの連続を削除します^{[引用が必要]}。古いVPCバージョンの仮想マシン追加機能とWindows Virtual PCの仮想マシン統合機能には、サポートされているゲスト システムでの最初の手順として圧縮前のISOイメージが含まれています。 ^[13]

サードパーティ製品もVHDファイル形式を使用しています。Sun MicrosystemsのSun xVMラインの一部であるOracle VirtualBoxは、バージョン2以降でVHDをサポートしています。2017年にRed Gate SoftwareとWindocksは、SQL Serverデータベースのクローン作成にVHDベースのサポートを導入しました。^{[14] [15]}

オペレーティングシステムを起動せずに VHD ファイルを変更すると便利な場合があります。Hyper -Vはオフライン VHD 操作機能を備えており、管理者は仮想マシンをインスタンス化することなく、VHD 内のファイルに安全にアクセスすることができます。これにより、管理者は VHD にきめ細かくアクセスでき、一部の管理タスクをオフラインで実行することができます。^[16] Windows ディスク管理 MMC プラグインは、Windows 7/Server 2008 以降で VHD ファイルをドライブ文字として直接マウントできます。

オペレーティング システム内で VHD をマウントすることが望ましくない状況では、.NET DiscUtils、WinImage、R1soft Hyper-V VHD Explorer などのいくつかのプログラムを使用して、ソフトウェア開発者が VHD ファイルを検査および変更できます。7 -Zip は、 VHD ファイルの抽出と検査をサポートしています。

仮想フロッピーディスク(VFD) は、Microsoft Virtual PC、Microsoft Automated Deployment Services、および Microsoft Virtual Server 2005 で使用される関連ファイル形式です。^{[17] [18] [19]} 720 KB の低密度、1.44 MB の高密度、または 1.68 MB のDMF 3.5 インチフロッピーディスクのイメージを含む VFD は、Virtual PC によってマウントできます。^{[17] [19] [20]} VMWare WorkstationやVMware Playerなどの他の仮想マシンソフトウェアでも、同様の方法で生のフロッピーイメージをマウントできます。^[21]

Windows 7 用の Windows Virtual PC (バージョン 6.1) には、仮想フロッピー ディスクを操作するためのユーザー インターフェイスは用意されていませんが、スクリプトを介して物理フロッピー ディスクと仮想フロッピー ディスクをサポートしています。^[22] Hyper-V では、第 1 世代の仮想マシンの VM 設定を通じて VFD ファイルを使用できます。第 2 世代の仮想マシンはフロッピー コントローラーをエミュレートせず、フロッピー ディスク イメージをサポートしていません。

VHDX (Virtual Hard Disk v2) は、VHD の後継フォーマットです。VHD の容量制限は 2040 GB ですが、VHDX の容量制限は 64 TB です。この新しいフォーマットのディスク イメージでは、ファイル名拡張子がvhdxの代わりに使用されますvhd。VHDX は停電から保護し、Hyper-Vによって使用されます。^[23] VHDX フォーマットは、HDD と SSD の両方に最適化されています。

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