Maschinen virtualisieren

VirtualBox simuliert die komplette Hardware von Rechnern mit Hilfe der Virtualisierungsfunktion moderner Prozessoren. Im Gegensatz zu Containern kann man so auch andere Betriebssysteme und Konfigurationen ausprobieren. Virtuelle Maschinen lassen sich sowohl per Kommandozeile als auch über eine graphische Oberfläche steuern.

Pakete installieren

Oracle stellt ein Paket für Debian auf seiner Downloadseite zur Verfügung, welches wir manuell herunterladen und installieren.

apt install ./virtualbox-*.deb
adduser User vboxusers

Standardmäßig legt VirtualBox einen sichtbaren Ordner im Benutzerverzeichnis an. Eine kleine Änderung der Konfiguration sorgt dafür, dass die VDIs in einem versteckten Ordner landen.

~/.config/VirtualBox/VirtualBox.xml
<SystemProperties defaultMachineFolder="/home/User/.local/share/virtualbox" … >

Das Kommando virtualbox startet die graphische Oberfläche. Mit dem CLI vboxmanage kann man das Anlegen, Starten und Stoppen der virtuellen Maschinen auch automatisieren.

Virtuelles Netzwerk aufspannen

Standardmäßig werden Gäste per nat angebunden, können nicht untereinander kommunizieren und sind von außen nicht erreichbar. Es stehen folgende Topologien zur Auswahl:

Um vom Host direkt auf den Gast zugreifen zu können, richten wir ein hostonly Netzwerk ein. Der Host verbindet sich dazu über die virtuelle Schnittstelle vboxnet0.

vboxmanage hostonlyif create
vboxmanage hostonlyif ipconfig vboxnet0 --ip 192.168.56.1 --netmask 255.255.255.0
vboxmanage list hostonlyifs
Name:            vboxnet0
GUID:            786f6276-656e-4074-8000-0a0027000000
DHCP:            Disabled
IPAddress:       192.168.56.1
NetworkMask:     255.255.255.0
IPV6Address:     
IPV6NetworkMaskPrefixLength: 0
HardwareAddress: 0a:00:27:00:00:00
MediumType:      Ethernet
Wireless:        No
Status:          Down
VBoxNetworkName: HostInterfaceNetworking-vboxnet0

Von dem oben genannten Standard abweichende Adressbereiche werden nur dann durchgereicht, wenn sie in einer Konfigurationsdatei aufgelistet sind.

/etc/vbox/networks.conf
* 10.0.0.0/8
* 2001::/64

Damit der Host soll als Gateway zum Internet fungiert, aktivieren wir auf der Schnittstelle das Durchleiten des Datenverkehrs (sysctl net.ipv4.ip_forward).

/etc/systemd/network/vboxnet0.network
[Match]
Name=vboxnet0

[Network]
Address=192.168.56.1/24
IPForward=yes

Zusätzliche richten wir im Paketfilter NAT ein, welche die Netzwerk-Adressen der aus- und eingehenden Pakete entsprechend der Schnittstelle ersetzt.

/etc/nftables.conf
…
table ip nat {
        chain prerouting {
                type nat hook prerouting priority 0;
        }

        chain postrouting {
                type nat hook postrouting priority srcnat;
                ip saddr 192.168.56.0/24 
                oifname "eno1" masquerade;
        }
}

Danach aktivieren wir den Netfilter und starten den Netzwerk-Daemon durch.

systemctl enable --now nftables
systemctl restart systemd-networkd

Virtuelle Festplatte erzeugen

Es gibt zwei Wege, um eine virtuelle Festplatte anzulegen. Der einfachere Weg besteht darin, eine leere Festplatte anzulegen, auf der man später ein Betriebssystem per Startmedium installiert.

vm=debian
disk=~/.local/share/virtualbox/$vm/$vm.vdi
vboxmanage createmedium disk --filename $disk --size 8192
vboxmanage list hdds

Der komplexere Weg erzeugt die virtuelle Festplatte aus einem selbst erstellten Abbild, welche wir dann in eine virtuelle Festplatte konvertieren (und zurück).

vboxmanage convertfromraw --format VDI image.iso $disk
vboxmanage convertfromraw --format RAW $disk image.iso

Virtuelle Maschine bauen

Zuerst registrieren wir den neuen Gast, statten es mit ausreichend Arbeitsspeicher aus, bauen einen Controller ein, schließen dort eine Festplatte an und verbinden ihn schließlich mit dem virtuellen Netzwerk.

vboxmanage createvm  --name $vm --ostype Debian_64 --register
vboxmanage modifyvm         $vm --memory 1024 --vram 16 \
                                 --acpi on --pae off --rtcuseutc on
vboxmanage storagectl       $vm --name SATA --add pcie
vboxmanage storageattach    $vm --storagectl SATA \
                                 --medium $disk --port 0 --device 0 --type hdd
vboxmanage modifyvm         $vm --nic1 hostonly --hostonlyadapter1 vboxnet0

Bei Bedarf schließen wir noch ein DVD-Laufwerk per IDE an und legen ein Installationsmedium ein.

iso=*-netinst.iso
vboxmanage storagectl    $vm --name IDE --add ide
vboxmanage storageattach $vm --storagectl IDE \
                               --medium $iso --port 0 --device 0 --type dvddrive

Nun starten wir den Gast und experimentieren nach Lust und Laune damit herum.

vboxmanage startvm $vm
…
vboxmanage controlvm $vm poweroff

Schließlich wollen wir Gäste auflisten und löschen.

vboxmanage list vms
vboxmanage unregistervm $vm --delete

Dateien austauschen

Über ein gemeinsames Verzeichnis lassen sich bequem Dateien zwischen Host und Gast austauschen. Auf dem Host legen wir ein entsprechendes Ordnerobjekt an.

mkdir -p ~/vm/$vm
vboxmanage sharedfolder add $vm --name shared --hostpath ~/vm/$vm

Außerdem legen wir schon einmal die DVD mit den Gasterweiterungen in das virtuelle Laufwerk ein.

iso=/usr/share/virtualbox/VBoxGuestAdditions.iso
vboxmanage storageattach $vm --medium $iso --storagectl IDE \
                               --port 0 --device 0 --type dvddrive

Auf dem Gast müssen wir noch die Gasterweiterungen installieren und eventuell einen Benutzer in die Gruppe vboxsf aufnehmen.

apt install linux-headers-$(uname -r) build-essential
mount /dev/sr0 /mnt
/mnt/VBoxLinuxAdditions.run
umount /mnt
adduser User vboxsf

Dieser Benutzer kann nun den gemeinsamen Ordner montieren.

mount -t vboxsf shared /mnt
…
umount /mnt

Kochbuch

Verschlüsselte Partition auf dem Host montieren.

modprobe nbd max_part=16
qemu-nbd -c /dev/nbd0 $disk
cryptsetup luksOpen /dev/nbd0p2 vroot
Geben Sie die Passphrase für »/dev/nbd0p2« ein:
mount -o subvol=@root /dev/mapper/vroot /mnt/
...
umount /mnt
cryptsetup luksClose vroot
qemu-nbd -d /dev/nbd0

Referenz

Diese Auflistung soll nur einen Überblick über die verfügbaren Kommandos und Optionen vermitteln und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Als authoritative Quelle gelten nur die Manpages und die offizielle Dokumentation.

Literatur

1. Oracle Corporation: VirtualBox User Manual