VirtualBox VM 空间瘦身记（vmdk）

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在使用 VirtualBox（ VMDK 模式）管理虚拟机的时候，我们经常会遇到一些编译安装场景（比如编译 Linux 内核），会导致磁盘空间急剧膨胀，但是在编译完成后即使我们删除了相关的文件，在 VM 虚拟机占用主机的空间却并没有减少，这时候为了腾出磁盘空间或者更方便与他人分享，我们需要给 VM 的磁盘进行瘦身操作。

1.1 虚拟磁盘格式介绍

VirtualBox 主要支持下列虚拟磁盘格式为 VMDK 和 VDI：

VMDK（Virtual Machine Disk）最初是由 VMware 为其产品研发的格式。该格式技术设计文档最初是闭源的，而现在已经开源，在 VirtualBox 里完全可用。这种格式有个功能是：把一个虚拟机的镜像分割成多个 2GB 大小的文件。如果你要把虚拟机镜像放在不支持大文件的文件系统（例如 FAT32）上，那么这个功能就非常有用。在其他的虚拟磁盘格式里，能做到同样功能的只有 Parallels 的 HDD。
VDI（Virtual Disk Image）格式是 VirtualBox 新建虚拟机时默认选用的格式。也是 VirtualBox 的自有开放格式。

VirtualBox 支持的虚拟磁盘格式还有 VHDX 和 HDD 等多种格式，详细信息请参考 VirtualBox 简体中文。

1.2 用零字节填充空闲空间

VirtualBox 只有在空间被设置为零的情况下才知道这是磁盘中真正的空闲空间，这与我们在一般机器上通过标准的 rm 命令删除即可释放空间有很大不同。

为了实现这个效果，我们需要登录到 VM 主机中登录到虚拟机中，使用零字节空间填充掉空闲空间，然后再把填充的文件进行删除，即可达到效果。

$ cat /dev/zero > zero.fill; sync; sleep 1; sync; rm -f zero.fill
cat: write error: No space left on device

在命令执行完成后，会出先一个 “cat: write error: No space left on device” 的错误，这个错误恰恰表明我们使用零字节填充了所有的空闲空间。

至此，我们已经在 VM 虚拟机中成功地将空闲的空间进行了零字节填充，是时候进行真正的 “ 减肥 ” 操作了。

1.3 定位 VM 虚拟磁盘文件

在 VirtualBox 运行的主界面上，我们可以通过在虚拟机上点击右键，在弹出的菜单上选择 “Setting“ 选项，会弹出本虚拟相关的设置，切换到 ”Storage“ 选项卡。

图 1-1 进入 VM 的设置页面

在 ”Storage“ 选项卡的主界面中我们可以看到 VM 挂载的虚拟磁盘，点击虚拟磁盘选项，在右侧的 ”Attributes“ 信息栏中就可以在 ”Location“ 项中查询到选择虚拟磁盘所在的目录和文件名。

目录默认保存位置为 ~/VirtualBox VMs/ 目录下以 VM 名称命名的子目录下，如本例中的 ~/VirtualBox VMs/ubuntu_21_04_default_1632463892989_42055，其中 ubuntu_21_04_default_1632463892989_42055 为 VM 主机名。

图 1-2 进入 VM 的设置页面中的存储项详情

确定 VM 的虚拟磁盘所在目录后，我们通过终端进入到对应的目录，进行查看：

$ cd ~/VirtualBox\ VMs/ubuntu_21_04_default_1632463892989_42055/
$ ls -lh
-rw-------  1 dwh0403  staff    35G Sep 28 13:37 ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vmdk
...

这里我们可以看到该该虚拟磁盘占用了 35G 的磁盘大小。我们可以通过 vboxmanage showhdinfo 命令查看 vmdk 文件的详情（如果后续需要继续使用 vmdk 格式需要）：

$ vboxmanage showhdinfo ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vmdk
UUID:           6a00f1e1-a53f-4a48-9f41-4f2a96248286
Parent UUID:    base
State:          created
Type:           normal (base)
Location:       /Users/dwh0403/VirtualBox VMs/ubuntu_21_04_default_1632463892989_42055/ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vmdk
Storage format: VMDK
Format variant: dynamic default
Capacity:       40960 MBytes
Size on disk:   35717 MBytes
Encryption:     disabled

为了压缩虚拟磁盘的空间，我们需要将 vmdk 格式转换成 vdi 格式。如果本机安装了 Vmware 产品，可以直接使用其提供的工具直接进行瘦身，参见 Vmware 磁盘管理样例。

$ vboxmanage clonehd --format vdi ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vmdk  ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vdi
0%...10%...20%...30%...40%...50%...60%...70%...80%...90%...100%
Clone medium created in format 'vdi'. UUID: 46de9fce-0055-472b-aee2-128509e3685$ ls -hl
-rw-------  1 dwh0403  staff    11G Sep 28 13:41 ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vdi
...$ vboxmanage modifyhd ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vdi --compact
0%...10%...20%...30%...40%...50%...60%...70%...80%...90%...100%

待转换完成后，我们可以在当前目录进行查看可以发现 vdi 的文件大小已经降低至 11G（原始 vmdk 文件为 35G 大小），表明在转换过程中已经完成了磁盘空间的缩容。

1.4 将 VDI 格式的磁盘挂载（方案一，验证，推荐）

在转换 vdi 格式后，已经完成了空间的调整，如果我们并去强烈使用 vmdk 格式，我们可以直接将原来的 vmdk 格式虚拟磁盘从 VM 中卸载，然后将 vdi 格式的磁盘挂载即可。同时记得删除 vmdk 格式的虚拟磁盘。

在保持 VM 虚拟机关闭的情况下，进入到 VM 的存储设置页面，步骤与图 1-2 一致。

首先，在移除老的 vmdk 格式的虚拟磁盘上点击右键，在右键菜单属性中选择 ”Remove Attachment“：

然后鼠标选择磁盘控制器，选择添加磁盘按钮：

]

在弹出的添加磁盘文件的窗口中选择 ”Add“ 按钮，进入到选择文件窗口，选择我们新的 vdi 格式文件即可。

然后将 VM 虚拟机启动验证，如果一切顺利则完成了整个瘦身过程。

这里推荐使用 vdi 格式的虚拟磁盘格式，后续在磁盘空间吃紧的情况还可以使用下述命令调整大小：

$ VBoxManage modifyhd xxx.vdi --resize the_new_size

1.5 使用 VMDK 格式的磁盘挂载（方案二，未验证）

如果由于特殊原因必须使用 vmdk 格式的虚拟磁盘，我们需要将瘦身后的 vdi 格式文件重新转换为 vmdk 格式：

$ VBoxManage clonehd ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vdi ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg_new.vmdk --format vmdk

这里可以选择如上述方案相同的方式，通过去除虚拟磁盘再添加新的磁盘，如果使用原有的文件名字覆盖的话，由于转换过程中生成了新的 UUID，则会导致 VirtualBox 不能够识别新的虚拟磁盘，这里需要重新设置 UUID。

 $ vboxmanage internalcommands sethduuid ./ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg <原 UUID 在此>

1.5.1 错误解决：

$ VBoxManage clonehd ubuntu_21_04_default_1632463892989_42055/ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vdi  ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vmdk --format vmdk
VBoxManage: error: UUID {6438d068-ae7b-467d-ab30-6e1228c30bd9} of the medium '/Users/dwh0403/VirtualBox VMs/ubuntu_21_04_default_1632463892989_42055/ubuntu-hirsute-21.04-cloudimg.vdi' does not match the value {46de9fce-0055-472b-aee2-128509e3685d} stored in the media registry ('/Users/dwh0403/Library/VirtualBox/VirtualBox.xml')
VBoxManage: error: Details: code NS_ERROR_FAILURE (0x80004005), component MediumWrap, interface IMedium, callee nsISupports
VBoxManage: error: Context: "CloneTo(pDstMedium, ComSafeArrayAsInParam(l_variants), NULL, pProgress.asOutParam())" at line 1068 of file VBoxManageDisk.cpp

如果有上述报错，建议修改 vmdk 生成的文件名重试。

1.6 总结

最后，我们可以已经成功完成了 VM 虚拟空间的瘦身，这对于我们在某些场景下进行功能测试还是非常有帮助。

1.7 参考

How to compact VirtualBox’s VDMK file size
VirtualBox ( 简体中文 )
VM VirtualBox® User Manual