[科普中國(guó)]-磁盤(pán)映像軟件

磁盤(pán)映像是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的一個(gè)計(jì)算機(jī)文件，其包含一個(gè)磁盤(pán)卷或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，包括但不限于硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、光盤(pán)、USBU盤(pán)等。磁盤(pán)映像通常是按照原介質(zhì)的扇區(qū)級(jí)復(fù)制，從而完全復(fù)制存儲(chǔ)設(shè)備文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。根據(jù)磁盤(pán)映像的格式不同，一個(gè)映像可能表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)文件。

簡(jiǎn)介磁盤(pán)映像是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的一個(gè)計(jì)算機(jī)文件，其包含一個(gè)磁盤(pán)卷或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，包括但不限于硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、光盤(pán)、USBU盤(pán)等。磁盤(pán)映像通常是按照原介質(zhì)的扇區(qū)級(jí)復(fù)制，從而完全復(fù)制存儲(chǔ)設(shè)備文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。根據(jù)磁盤(pán)映像的格式不同，一個(gè)映像可能表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)文件。

磁盤(pán)映像的文件格式可能是開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，例如用于光盤(pán)映像的ISO映像格式；但也可能是特定應(yīng)用程序的專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)。

因?yàn)榇疟P(pán)映像包含整個(gè)磁盤(pán)的內(nèi)容，所以它們通常體積龐大。部分磁盤(pán)映像工具可以識(shí)別和忽略源介質(zhì)中未使用的空間的空間，或者壓縮映像內(nèi)容以減少存儲(chǔ)所需空間。1

歷史磁盤(pán)映像最早（1960年代末）是用于大型機(jī)磁盤(pán)介質(zhì)的備份和磁盤(pán)克隆，小至5兆字節(jié)，大至330兆字節(jié)，拷貝介質(zhì)是磁帶，每卷可存入200兆字節(jié)。磁盤(pán)映像在軟盤(pán)介質(zhì)開(kāi)始流行時(shí)變得更加流行，復(fù)制與存儲(chǔ)精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)是必要和有用的，尤其是對(duì)存在復(fù)制保護(hù)的軟盤(pán)。1

使用磁盤(pán)映像在復(fù)制包括DVD、藍(lán)光等光學(xué)媒體時(shí)被大量使用，并也用于制作完美的硬盤(pán)克隆。

虛擬磁盤(pán)可以模擬任何類(lèi)型的物理驅(qū)動(dòng)器，例如硬盤(pán)、磁帶機(jī)、U盤(pán)、軟盤(pán)、CD/DVD/BD/HD DVD、網(wǎng)絡(luò)共享等幾乎所有介質(zhì)；當(dāng)然，因?yàn)樗皇俏锢砩洗嬖诘?，這需要虛擬一個(gè)適合它的讀取設(shè)備。虛擬設(shè)備可以在內(nèi)存（RAM）或硬盤(pán)上創(chuàng)建，在內(nèi)存上創(chuàng)建可以獲得更高的讀寫(xiě)速度，也稱(chēng)內(nèi)存盤(pán)。虛擬設(shè)備的典型應(yīng)用包括CD和DVD磁盤(pán)映像的掛載，以及掛載虛擬硬盤(pán)做到運(yùn)行中磁盤(pán)加密（OTFE）。

包括Linux和Mac OS X等一些操作系統(tǒng)內(nèi)置了虛擬設(shè)備功能（例如[/dev/loop loop設(shè)備]），而Microsoft Windows需要額外的軟件。Windows 8包含本地的虛擬設(shè)備功能，其被稱(chēng)為Hyper-V。

典型的虛擬驅(qū)動(dòng)器是只讀的，會(huì)將現(xiàn)有的磁盤(pán)映像掛載為不可修改的虛擬驅(qū)動(dòng)器。但也有一些軟件提供可以生成新磁盤(pán)映像的虛擬CD/DVD驅(qū)動(dòng)器；此類(lèi)虛擬驅(qū)動(dòng)器有多個(gè)名稱(chēng)，例如虛擬刻錄機(jī)（virtual burner）。

增強(qiáng)在虛擬驅(qū)動(dòng)器中使用磁盤(pán)映像可以使用戶(hù)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)所用的存儲(chǔ)技術(shù)，例如將CD光盤(pán)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到硬盤(pán)。這可以提供更快的速度、更低的噪聲（硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通常比光驅(qū)快四五倍、更安靜和不易磨損，固態(tài)硬盤(pán)還可以更加耐物理沖擊）。此外這樣可以降低功耗，因?yàn)閷⒅恍枰粋€(gè)設(shè)備（硬盤(pán)）而不是兩個(gè)（硬盤(pán)+光驅(qū)）。

虛擬驅(qū)動(dòng)器還可用作仿真一整臺(tái)計(jì)算機(jī)（即虛擬機(jī)） 。1

軟件分發(fā)隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，CD和DVD映像已變?yōu)長(zhǎng)inux分發(fā)的一個(gè)常見(jiàn)方式。適用于Mac OS X的應(yīng)用程序通常在線提供為一個(gè)蘋(píng)果磁盤(pán)映像，里面包含著一個(gè)文件系統(tǒng)，而該文件系統(tǒng)中包含該應(yīng)用程序、該應(yīng)用程序的文檔等文件。部分商業(yè)軟件公司也會(huì)為客戶(hù)提供聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)與可啟動(dòng)恢復(fù)CD的鏡像。

磁盤(pán)映像也可能用于在公司網(wǎng)絡(luò)或便攜式媒介上分發(fā)軟件。有多種軟件用于將軟件分發(fā)到大量聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，同時(shí)減少或消除對(duì)用戶(hù)的中斷。有些還可安排為僅在夜間更新，從而完全避免對(duì)工作期間的計(jì)算機(jī)造成干擾。這些技術(shù)減少了對(duì)最終用戶(hù)的影響，同時(shí)大幅減少了確保企業(yè)環(huán)境安全性所需的時(shí)間和人力成本。同時(shí)也增加了效率，因?yàn)檫@減少了人工操作出錯(cuò)的幾率。磁盤(pán)映像還可用于將軟件轉(zhuǎn)移到?jīng)]有相關(guān)物理設(shè)備或接口的機(jī)器。

對(duì)于運(yùn)行Mac OS X的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，磁盤(pán)映像是軟件下載中最常見(jiàn)的類(lèi)型，通常使用網(wǎng)頁(yè)瀏覽器下載。這通常壓縮為蘋(píng)果磁盤(pán)映像（以.dmg為后綴）。它們通常被直接掛載而打開(kāi)，而不需要一個(gè)真正的磁盤(pán)。與其他一些技術(shù)（例如ZIP和RAR壓縮文件）相比，這不需要額外的磁盤(pán)空間存儲(chǔ)未被壓縮的數(shù)據(jù)。

面向Windows的軟件包有時(shí)也會(huì)使用磁盤(pán)映像為形式，例如ISO映像。在Windows 7原生提供將磁盤(pán)映像掛載到文件系統(tǒng)之前，有多款第三方軟件可提供此功能。參見(jiàn)磁盤(pán)映像軟件比較。

安全諸如FreeOTFE和TrueCrypt等軟件會(huì)以提供虛擬硬盤(pán)作為即時(shí)加密（OTFE）方式，一個(gè)磁盤(pán)會(huì)以“加密”的映像為形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上。在輸入正確的磁盤(pán)密碼后，磁盤(pán)映像會(huì)被掛載，并在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)為一個(gè)新的可用卷。寫(xiě)入虛擬驅(qū)動(dòng)器的文件會(huì)被寫(xiě)入加密的映像，不會(huì)以明文方式存儲(chǔ)。

使一個(gè)計(jì)算機(jī)磁盤(pán)可用的過(guò)程被稱(chēng)為“掛載”（mounting），移除它的過(guò)程可被稱(chēng)為“解除掛載”或“卸載”；對(duì)加密的磁盤(pán)映像，上述用詞無(wú)區(qū)別。

虛擬化硬盤(pán)映像可以被虛擬機(jī)監(jiān)視器解釋為一個(gè)系統(tǒng)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。信息技術(shù)管理員和軟件開(kāi)發(fā)人員使用內(nèi)置或第三方的工具以離線操作管理它們。在命名方面，特定的虛擬機(jī)監(jiān)視器都有特有的文件類(lèi)型擴(kuò)展名，例如用于VMware VMDK的.vmdk、用于Xen和微軟Hyper-V的.vhd，以及用于Oracle VM VirtualBox的.vdi。

原始磁盤(pán)可以映射以供虛擬機(jī)使用，它可以用下列的兩種模式之一映射：

虛擬模式

映射的磁盤(pán)將呈現(xiàn)為客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)的邏輯卷或虛擬磁盤(pán)文件，并且隱藏其真實(shí)硬件特性。在此模式下，文件鎖定機(jī)制將隔離并發(fā)更新從而保護(hù)數(shù)據(jù)；寫(xiě)入操作將制成副本以允許快照。虛擬模式還提供跨存儲(chǔ)硬件的可移植性，因?yàn)樗鼘⑻摂M磁盤(pán)文件呈現(xiàn)為一致的行為。

物理模式

在這種模式下，虛擬機(jī)監(jiān)視器繞過(guò)I/O虛擬化層，并將所有I/O命令直接傳遞到設(shè)備。底層硬件的所有物理特性都暴露給客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)。沒(méi)有文件鎖定機(jī)制提供數(shù)據(jù)保護(hù)。

系統(tǒng)備份部分備份程序只備份用戶(hù)文件。操作系統(tǒng)的啟動(dòng)程序信息和鎖定的文件可能無(wú)法被正常備份。而磁盤(pán)映像會(huì)包含所有文件，忠實(shí)地復(fù)制所有數(shù)據(jù)。就此原因，它也被用于備份CD和DVD。

傳統(tǒng)硬件仿真仿真器經(jīng)常使用磁盤(pán)映像來(lái)模擬被仿真計(jì)算機(jī)的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。這通常比訪問(wèn)真正的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器更容易編程（尤其是如果磁盤(pán)是主機(jī)操作系統(tǒng)不支持的格式），并且更易于較大軟件庫(kù)的管理。1

規(guī)避復(fù)制保護(hù)“迷你映像”是一種光盤(pán)映像文件格式，它是為仿造出能繞過(guò)CD/DVD復(fù)制保護(hù)的磁盤(pán)內(nèi)容。

相較于原始光盤(pán)的完整大小和內(nèi)容，迷你映像很小巧，一般只有幾KB，僅包含繞過(guò)光盤(pán)檢查的必要信息。因此，迷你映像是一種免光盤(pán)破解形式，用于無(wú)授權(quán)或合法副本的游戲。迷你映像不包含常見(jiàn)映像文件那樣的實(shí)際數(shù)據(jù)，只有滿(mǎn)足光盤(pán)檢查的必需代碼。它不能向計(jì)算機(jī)程序提供CD或DVD提供的，例如游戲數(shù)據(jù)或視頻文件。1

創(chuàng)建創(chuàng)建磁盤(pán)映像可以使用一個(gè)合適的程序完成。不同的映像程序有著不同的功能，它們可能不同程度著重于硬盤(pán)（包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器備份、恢復(fù)和回滾）或光學(xué)媒體（CD/DVD映像）的映像。

“虛擬光驅(qū)軟件”是一種可以模擬計(jì)算機(jī)上存在光盤(pán)的軟件。它的作用不寫(xiě)入數(shù)據(jù)到實(shí)際的光盤(pán)，而是創(chuàng)建一個(gè)虛擬的光盤(pán)映像。虛擬光驅(qū)軟件的創(chuàng)建是在系統(tǒng)上呈現(xiàn)為一個(gè)可以寫(xiě)入的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（這不同于創(chuàng)建虛擬磁盤(pán)映像的光盤(pán)制作程序），從而允許刻錄光盤(pán)的軟件來(lái)創(chuàng)建虛擬光盤(pán)。1

文件格式在大多數(shù)情況下，一種文件格式會(huì)捆綁到特定軟件。軟件本身經(jīng)常會(huì)定義和使用自己專(zhuān)屬的映像格式。但也有某些格式已按開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)廣泛支持，幾乎所有光學(xué)媒體軟件都會(huì)支持這些格式。1

實(shí)用工具RawWrite和WinImage是適用于MS-DOS和Microsoft Windows的軟盤(pán)映像創(chuàng)建工具。它們可以創(chuàng)建軟盤(pán)，的原始映像文件，以及將這種映像文件的內(nèi)容寫(xiě)入一個(gè)軟盤(pán)。

在Unix和類(lèi)似系統(tǒng)中，dd程序可以用來(lái)創(chuàng)建磁盤(pán)映像及將映像內(nèi)容寫(xiě)入到特定磁盤(pán)，并還可以?huà)燧d到[/dev/loop loop設(shè)備]并訪問(wèn)它們的塊。

Apple Disk Copy在Mac OS系統(tǒng)上可以創(chuàng)建和寫(xiě)入磁盤(pán)映像文件。

諸如Nero Burning ROM等軟件可以生成和加載光學(xué)媒體的映像文件。1

參見(jiàn)啟動(dòng)映像

存儲(chǔ)卡映像

ROM映像

光盤(pán)映像軟件比較

硬盤(pán)克隆

El Torito (CD-ROM標(biāo)準(zhǔn))

Loop設(shè)備

Mtools

免光盤(pán)破解

受保護(hù)區(qū)域運(yùn)行時(shí)接口擴(kuò)展服務(wù)（PARTIES）

軟件破解

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

吳晨濤 - 副研究員 - 上海交通大學(xué)