8.2 系统架构与虚拟硬盘格式
从架构上讲Hyper-V只有“硬件－Hyper-V－虚拟机”三层，本身非常小巧，代码简单，且不包含任何第三方驱动，所以安全可靠、执行效率高，能充分利用硬件资源，使虚拟机系统性能更接近真实系统性能。
Hyper-V采用微内核的架构，兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的Hypervisor运行在最高的特权级别下，微软将其称为ring -1（而Intel则将其称为root mode），而虚拟机的OS内核和驱动运行在ring 0，应用程序运行在ring 3下，这种架构就不需要采用复杂的BT（二进制特权指令翻译）技术，可以进一步提高安全性，如图8.2所示。
图8.2 Hyper-V架构
由于Hyper-V底层的Hypervisor代码量很小，不包含任何第三方的驱动，非常精简，所以安全性更高。Hyper-V采用基于VMbus的高速内存总线架构，来自虚拟机的硬件请求（显卡、鼠标、磁盘、网络），可以直接经过VSC，通过VMbus总线发送到根分区的VSP，VSP调用对应的设备驱动，直接访问硬件，中间不需要Hypervisor的帮助。
Hyper-V和其他一些虚拟化产品，比如Virtual PC和Virtual Server一样都使用了VHD格式的虚拟磁盘文件。Microsoft Virtual Hard Disk（VHD）格式是用于提供统一产品支持系统的常用虚拟化文件格式，它为客户提供了更加完美的可管理性、安全性、可靠性和更高的成本效益。
在Hyper－V当中可以建立三种类型的虚拟磁盘文件（VHD），第一种是动态磁盘，这种磁盘的大小会随着你写入的数据的增多而变大，直到达到您在新建它时所选定的磁盘大小；第二种是固定磁盘，这种磁盘文件从一开始就被固定了大小，不管它里面实际被写入了多少数据；第三种就是差异磁盘，它能够建立其相对于某一个母盘的差异磁盘，适合快速大量建立虚拟机的场合。其中，第一种和第三种都能够达到节约磁盘空间的效果。
VHDX 是 Windows Server 2012 中引入的新虚拟硬盘格式，可用于创建高达 64 TB 的弹性高性能虚拟磁盘。此格式的好处包括：(https://www.daowen.com)
➢ 支持高达 64 TB 的虚拟硬盘存储容量。
➢ 可通过记录对 VHDX 元数据结构的更新，保护数据在电源发生故障时不受损坏。
➢ 能够存储有关文件的自定义元数据，用户可能需要记录这些元数据，例如操作系统版本或应用的修补程序。
VHDX 格式还提供以下性能优势：
➢ 改进了虚拟硬盘格式的对齐方式，以便能在大型扇区磁盘上更好地工作。
➢ 动态磁盘和差异磁盘的块大小更大，这允许这些磁盘满足工作负荷的需求。
➢ 4 KB 逻辑扇区虚拟磁盘，当为 4 KB 扇区设计的应用程序和工作负荷使用时，允许提高性能。
➢ 高效表示数据，这导致文件大小更小，并允许基础物理存储设备回收未使用的空间。（剪裁需要传递或 SCSI 磁盘以及剪裁兼容的hardware）
