縮小 VirtualBox 「虛擬機」的硬碟映像檔

一般在建立 VirtualBox 虛擬機時，所使用的『硬碟映像檔』多直接使用預設的『VDI (VirtualBox 磁碟映像)』。這個映像檔格式若同時設為『動態配置』，則其實際所佔硬碟空間將隨虛擬機的系統使用而增加，也就是說「虛擬機」新建立時在「實體主機」的硬碟映像檔較小，而會隨著「虛擬機」的使用漸漸增加。
　　但是，隨著刪刪改改，「虛擬機」中所存的資料並未實際增加多少，可是已經增大的映像檔卻不會縮小。使用 VirtualBox 提供的『VBoxManage modifyhd ... --compact』這個『緊縮』命令，也不能回復到實際大小。這是因為：

• 「虛擬機」的硬碟資料被刪除時，並未實際被清空，只在 FAT（檔案配置表）中註記為『該空間可再使用於儲存新資料』。
• VirtualBox 的命令只將內容為０值之位置回收，而被註記為『空』的位置但內容不為０值，故並未回收。

當需要『減少實際硬碟映像檔大小』及『匯出「虛擬機」』時，上述的機制並不能滿足要求。網路上有許多『VDI 廋身』分享，以下是整理出來適合目前工作環境的方法：

一、安裝 Windows 系統的「虛擬機」

若「虛擬機」內安裝 Windows 作業系統，將硬碟映像檔的『已刪除資料』清空為０，可借助 Microsoft 提供的工具 SDelete：

• 下 載 點：SDelete v1.61
• 適用系統，Client : Windows XP 及以上版本
  　　　　　Server : Windows Server 2003 及以上版本
• 下載後安裝備用。

接著就可開始「清空已刪除資料」的步驟：

1. 刪除不再需要或暫存的資料，或移除（反安裝）不需要的程式。
2. 整理「虛擬機」的硬碟資料：從《所有程式》→《附屬應用程式》→《系統工具》點選「磁碟重組工具」，將硬碟資料整理一翻，使得每個檔案資料都為連續空間。此舉有助於之後的「硬碟映像檔」縮小。
3. 將「已刪除資料」填入０值：在「命令提示字元」的「終端機」視窗中，將『工作目錄』切換到 SDelete 所在的目錄，再下這個命令

   C:\Program Files> SDelete -z c:

   其中『-z』是將『已刪除資料』皆填入０值，『c:』是指定欲清除資料的硬碟編號。等完成度到達 100% 就已經將『已刪除資料』皆清為０。若有數個硬碟，需更換硬碟編號再下一次命令。

接下來，再執行步驟三，將「虛擬機」的『硬碟映像檔』瘦身。

二、安裝 Fedora 系統的「虛擬機」

當「虛擬機」中所安裝的系統是 Fedora 時，所需要的準備工作大致上與 Windows 類似，只是所使用的程式不同，或下達命令的方式不同。
　　將『已刪除資料』填入０值的程式，可以在平時先安裝備用，

[root@VM-test ~]# yum install zerofree

其它的過程，以最近有再測試過的系統（Fedora 20 及 21）為例，分述如下：

Fedora 21

因為要將『已刪除資料清為０值』，該硬碟就不能掛載使用。Fedora 21 Workstation 提供 Live 光碟，供使用者試用、安裝，完全不會用到原有的硬碟，很適合進行接下來的處理。在 VirtualBox 虛擬機中，加入『Live 光碟映像檔』並切換至『由光碟機開機』。

點選『Try Fedora』（即『試用 Fedora』），使用「Live 光碟」中的 Fedora 系統。等桌面環境出現後開啟「終端機」，在「終端機」中輸入以下命令：

[root@VM-test ~]# yum install zerofree
 ． ． ． ． ．
[root@VM-test ~]# parted /dev/sda print
Model: ATA VBOX HARDDISK (scsi)
Disk /dev/sda: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags:

Number	Start	End	Size	Type	File system	Flags
1	1049KB	525MB	524MB	primary	ext4	boot
2	525MB	2673MB	2147MB	primary	linux-swap(v1)
3	2673MB	21.5GB	18.8GB	primary	ext4

[root@VM-test ~]# zerofree /dev/sda1
[root@VM-test ~]# zerofree /dev/sda3
[root@VM-test ~]# shutdow -h now

上圖中共下了 5 個命令，分別說明如下：

命 令	說 明
yum install zerofree	若「虛擬機」系統未安裝將『已刪除資料填入０值』套件，可在這裏補安裝。（注意：此為暫時性安裝，未實際安裝在「虛擬機」中）
parted /dev/sda print	列出硬碟裝置（/dev/sda）的分割情形。Number 1~3 表分割區編號， 編號 1 為開機時的啟動分割區， 編號 2 為『虛擬記憶體』的置換分割，而 編號 3 為根目錄、家目錄等目錄所在之分割區。
zerofree /dev/sda1	將『已刪除資料』以０值取代之，則 VirtualBox 會將其視為未使用的磁碟空間，之後可執行『緊縮（compact）』命令，縮小硬碟映像檔的大小。（注意：除了 swap 之外的分割區，都要重覆此命令；若有多個硬碟，其裝置名稱可能為 /dev/sdbx）
zerofree /dev/sda3
shutdow -h now	關閉「虛擬機」，以執行 VirtualBox 的『緊縮（compact）』命令。

Fedora 20

如果使用『Live 光碟映像檔』，操作的步驟類似 Fedora 21 所述。但是，一般在安裝 Fedora 20 時多使用『DVD 光碟映像檔』不能直接當『Live 光碟』用，所以要用不一樣的方式。
　　在 VirtualBox 虛擬機中，加入『DVD 光碟映像檔』並切換至『由光碟機開機』。等開機安裝選項時

選擇《Troubleshooting》→《Rescue a Fedora system》，繼續開機程序。接下來有數個視窗，依序說明如下：

• 出現一個名為『Rescue』的文字型式的選擇視窗，點選《Read-Only》。
• 接著出現另一個視窗（亦為文字型式），說明將開啟一個『命令解譯層』。並指示使用者可以『chroot /mnt/sysimage』命令，切換到「虛擬機」原系統。直接按【OK】繼續。

若這時候要補安裝 zerofree 套件，要執行這幾個命令：

sh-4.2# mount -o remount,rw -t ext4 /dev/sda3 /mnt/sysimage/
sh-4.2# chroot /mnt/sysimage/
bash-4.2# yum install zerofree
 ． ． ． ． ．
bash-4.2# exit
exit
sh-4.2# mount -o remount,ro -t ext4 /dev/sda3 /mnt/sysimage/

上圖中共下了 5 個命令，分別說明如下：

命 令	說 明
mount -o remount,rw ...	將「虛擬機」硬碟的根目錄，重新掛載為『可讀寫』。
chroot /mnt/sysimage/	將「DVD 光碟」急救模式的根目錄，切換為「虛擬機」硬碟的根目錄，可安裝套件在「虛擬機」的硬碟中。
yum install zerofree	安裝 zerofree 套件，因已將「虛擬機」的根目錄重新掛載為『可讀寫』，將如同在「虛擬機」正常開機狀態一般，所安裝的套件會永久存在。
exit	回到「DVD 光碟」急救模式。
mount -o remount,ro ...	將「虛擬機」硬碟的根目錄，重新掛載為『唯讀』。

註：圖中的提示字串為『sh-4.2#』為「DVD 光碟」的急救模式，而『bash-4.2#』為暫時性切換到「虛擬機」硬碟的模式。

　　若是 zerofree 套件已安裝妥，就可繼續進行接下來的步驟：

sh-4.2# df

Filesystem	1K-blocks	Used	Available	Use%	Mounted on
/dev/mapper/live-rw	2030995	741999	1284900	37%	/
devtmpfs	490472	0	490472	0%	/dev
． ． ． ． ．
/dev/sda3	17909532	3544836	13431884	21%	/mnt/sysimage
/dev/sda1	487652	99263	358693	22%	/mnt/sysimage/boot
． ． ． ． ．

sh-4.2# mount -n -o remount,ro -t ext4 /dev/sda1 /mnt/sysimage/boot/
sh-4.2# mount -n -o remount,ro -t ext4 /dev/sda3 /mnt/sysimage/
sh-4.2# zerofree /dev/sda1
sh-4.2# zerofree /dev/sda3
sh-4.2# shutdow -h now

上圖中共下了 6 個命令，分別說明如下：

命 令	說 明
df	列出硬碟裝置的分割情形。其中列首為 /dev/sda3 為根目錄、家目錄等目錄所在之分割區， /dev/sda1 為開機時的啟動分割區。
mount ...-o remount,ro ...	將原「虛擬機」系統的硬碟分割區，重新掛載為唯讀。使其為『不可改變』，才可用 zerofree 清除『已刪除資料』。（注意：欲清除資料的分割區，都要重覆此命令；若有多個硬碟，其裝置名稱可能為 /dev/sdbx）
mount ...-o remount,ro ...
zerofree /dev/sda1	將『已刪除資料』以０值取代之，則 VirtualBox 會將其視為未使用的磁碟空間，之後可執行『緊縮（compact）』命令，縮小硬碟映像檔的大小。（注意：除了 swap 之外的分割區，都要重覆此命令；若有多個硬碟，其裝置名稱可能為 /dev/sdbx）
zerofree /dev/sda3
shutdow -h now	關閉「虛擬機」，以執行 VirtualBox 的『緊縮（compact）』命令。

三、將「虛擬機」的「硬碟映像檔」縮小

當「虛擬機」的硬碟映像檔中的『已刪除資料』都已清除為０值，就可以用 VirtualBox 的工具將硬碟映像檔縮小，命令如下：

[SiB@Core-i7 ~]$ cd VirtualBox\ VMs\VM-test
[SiB@Core-i7 VM-test]$ VBoxManage modifyhd --compact VM-test.vdi

其中，第一個命令是將『工作目錄』切換到該「虛擬機」所在的目錄，第二個命令才是將「虛擬機」的硬碟映像檔縮小。

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已測試版本：

• 主　機：Fedora 21 + VirtualBox 4.3.20
• 虛擬機：Fedora 20, 21

參考資料：

• Oracle Corporation, "Oracle VM VirtualBox® User Manual," [Feb. 6, 2015].
• Make Tech Easier, "How To Shrink Your Virtualbox VM And Free Up Space For Your Hard Disk," Apr. 6, 2002 [Jan. 27, 2015].
• Demo 小鋪, "VHD 減肥法 使用 VirtualBox 搭配 XP 為例," Jul. 17, 2011 [Jan. 27, 2015].