La virtualizzazione: VirtualBox come strumento di lavoro per il corso (Lezione 4)

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1 Corso di Proge+azione di Re0 e Sistemi Informa0ci La virtualizzazione: VirtualBox come strumento di lavoro per il corso (Lezione 4) Emiliano Casalicchio emiliano.casalicchio@uniroma1.it

2 Mo0vazioni Questo corso ha come obiekvo imparare a proge+are e configurare re0 di computer e sistemi distribui0 Ci occorre quindi una rete di calcolatori Dobbiamo avere il pieno controllo della rete 50 studen0 = 50 re0 Impossibile!!! non ne abbiamo neanche una!!! Soluzione: costruire un ambiente virtuale Nodo1 Nodo2 Nodo 3

3 Perchè VirtualBox Nessun mo0vo in par0colare, ma: Open Source SoZware (distribuito secondo i termini della licenza GNU General Public License (GPL) version 2.) Stabile Mul0 pia+aforma Facile da installare Virtual Box vs User Mode Linux in questo corso UML richiede di essere eseguito su pia+aforma linux Un esempio di proge+o d esame potrebbe essere: studiare UML implementare gli esempi vis0 a lezione in UML

4 Agenda Cos è la virtualizzazione Esempi di ambien0 per la virtualizzazione VirtualBox Cos è ConceK base Installazione Configurazione Copia e Clonazione Networking

5 Documentazione Formato HTML h+p:// Formato PDF h+p://download.virtualbox.org/virtualbox/usermanual.pdf

6 Alcuni buoni mo0vi per usare la virtualizzazione Esecuzione di più sistemi opera5vi simultaneamente Semplifica l installazione del so9ware Tes5ng e disaster recovery Consilidamente dell InfrastruAura Inoltre: La virtualizzazione è una delle tecnologie alla base del cloud compu5ng

7 4 concek base Virtual Machine Manager (o Hypervisor) ad es: Vmware, Citrix, Xen, VirtualBox, Type 1 (or na,ve, bare metal) hypervisors Type 2 (or hosted) hypervisors Host opera5ng system (host OS) Ad esempio: Windows, Mac OS X, Linux and Solaris Guest opera5ng system (guest OS) Ad esempio ogni x86 OS (DOS, Windows, OS/2, FreeBSD, OpenBSD) Virtual machine (VM) Ambiente creato per eseguire un Guest OS. VM Guest OS 1 VM Guest OS 2 Type 2 Hypervisor (e.g. VirtualBox) Host OS

8 Type 1 Hypervisor Type 1 (or na,ve, bare metal) hypervisors run directly on the host's hardware to control the hardware and to manage guest opera0ng systems. A guest opera0ng system thus runs on another level above the hypervisor. This model represents the classic implementa0on of virtual machine architectures the original hypervisor was CP/CMS, developed at IBM in the 1960s, ancestor of IBM's z/vm. A modern equivalent of this is the VMware ESXi, Citrix XenServer or MicrosoZ Hyper V hypervisor VM Guest OS 1 VM Guest OS 2 Type 1 Hypervisor (e.g. VMware ESXi) Hardware

9 Type 2 Hypervisor Type 2 (or hosted) hypervisors run within a conven0onal opera0ng system environment. With the hypervisor layer as a dis0nct second sozware level, guest opera0ng systems run at the third level above the hardware. VM Guest OS 1 VM Guest OS 2 Type 2 Hypervisor (e.g. VirtualBox) Host OS Type 1 hypervisor runs directly on the hardware; Type 2 hypervisor runs on another opera5ng system, such as Linux.

10 Portabilità Alcune cara+eris0che principali di VB Da un punto di vista funzionale VB è iden0ca su tu+e le pia+aforme host. Viene u0lizzato lo stesso formato dei file e delle imagini Una VM creata su di un host (e.g. Windows) può essere eseguita su di un diverso host (e.g. Linux) Possibilità di importare/esportare VM. Il Open Virtualiza0on Format (OVF) perme+e di importare VM create da altri VMM e di esportare VM create con VB su altri VMM Non è necessaria la virtualizzazione Hardware Nella maggior parte dei casi non sono richieste/necessarie le cara+eris0che di virtualizzazione hw messe a disposizione dai nuovi processori come Intel VT x or AMD V. Possibilità di generare alberi di Snapshots (istantanee dello stato della VM) VB può salvare lo stato della macchina vistuale in un qualsiasi istante. possibilità di navigare la storia degli sta0 della VM e di ripris0narli quando si vuole

11 Sistemi opera0vi Host supporta0 Windows Mac OS X Linux hosts (32 bit and 64 bit) Solaris hosts (32 bit and 64 bit)

12 Installazione h+p:// Windows:.exe Mac OSX:.dmg Linux:.deb,.rpm,

13 Creazione di una Nuova macchina Virtuale (linux) 1 Nome VM e Sistema Opera5vo VM name will later be shown in the VM list of the VirtualBox Manager window, and it will be used for the VM's files on disk. Memoria the memory (RAM) that VirtualBox should allocate every 0me the virtual machine is started. The amount of memory given here will be taken away from your host machine and presented to the guest opera0ng system, which will report this size as the (virtual) computer's installed RAM. The memory you give to the VM will not be available to your host OS while the VM is running, so do not specify more than you can spare. For example, if your host machine has 1 GB of RAM and you enter 512 MB as the amount of RAM for a par0cular virtual machine, while that VM is running, you will only have 512 MB lez for all the other sozware on your host. If you run two VMs at the same 0me, even more memory will be allocated for the second VM (which may not even be able to start if that memory is not available). On the other hand, you should specify as much as your guest OS (and your applica0ons) will require to run properly.

14 Con VM 512M akva

15 Senza VM

16 Creazione di una Nuova macchina Virtuale (linux) 2 Disco fisso virtuale (virtual hard disk) the most common way is to use a large image file on your "real" hard disk, whose contents VirtualBox presents to your VM as if it were a complete hard disk. This file represents an en0re hard disk then, so you can even copy it to another host and use it with another VirtualBox installa0on. C e sia la possibilità di creare un Nuovo VHD... che u0lizzare un Immagine esistente (ad esempio un VM clonata o Compiata)

17 Creazione di una Nuova macchina Virtuale (linux) 3 Nuovo VHD dynamically expanding file fixed size file fixed size file incurs less overhead and is therefore slightly faster than a dynamically expanding file

18 MeKamoci all opera Esempio di creazione di una nuova macchina virtuale con VHD a dimensione variabile

19 I file virtual disk image For simplicity, we will abbreviate this as $HOME below. Using that conven0on, the common folder for all virtual machines is $HOME/ sekngs file VirtualBox VMs. As an example, when you create a virtual machine called "Example VM", you will find that VirtualBox creates the folder $HOME/VirtualBox VMs/Example VM/ and, in that folder, the sekngs file Example VM.vbox and the virtual disk image Example VM.vdi. virtual disk image

20 Avvio di una nuova macchina virtuale La prima volta verrà chiesta la selezione del supporto di installazione Immagine iso su HD o su disposi0vo rimovibile (CD, CVD) Se scelgo un immagine di altra macchina virtuale esistete lo potrò fare ma non posso avere contemporaneamente akve 2 VM associare alla stessa immagine Se ho una stessa immagine di VM associata a 2 macchine virtuali e voglio fare par0colari operazioni come ca+urare snapshot non lo posso fare anche se una delle 2 non è funzionante. non posso avere 2 VM con lo stesso UUID

21 Salvare lo stato della macchina virtuale Opzione accedibile quando si chiude la finestra della VM

22 Snapshots With snapshots, you can save a par0cular state of a virtual machine for later use. At any later 0me, you can revert to that state, even though you may have changed the VM considerably since then. A snapshot of a virtual machine is thus similar to a machine in "saved" state, as described above, but there can be many of them, and these saved states are preserved.

23 Cosa Con0ene uno Snapshot It contains a complete copy of the VM sekngs, including the hardware configura0on, so that when you restore a snapshot, the VM sekngs are restored as well. The copy of the sekngs is stored in the machine configura0on, an XML text file, and thus occupies very li+le space. The complete state of all the virtual disks a+ached to the machine is preserved. Going back to a snapshot means that all changes that had been made to the machine's disks file by file, bit by bit will be undone as well. Files that were since created will disappear, files that were deleted will be restored, changes to files will be reverted. Finally, if you took a snapshot while the machine was running, the memory state of the machine is also saved in the snapshot (the same way the memory can be saved when you close the VM window). When you restore such a snapshot, execu0on resumes at exactly the point when the snapshot was taken. The memory state file can be as large as the memory size of the virtual machine and will therefore occupy quite some disk space as well.

24 MeKamoci all opera Ca+ura Snapshot Ripris0na Snapshot Elimina Snapshot

25 Configurazione Vediamo insieme il pannello di configurazione di una VM

26 Creazione di un nuovo disco Controller IDE, virtual CD/ DVD drive has been a+ached SATA, Crazione nuovo VHD

27 Come u0lizzare il nuovo disco Crazione 1 o più par0zioni, ad esempio: fdisk b 1024 /dev/sdb Forma+azione par0zione, ad esempio: mkfs.ext4 /dev/sdb1 Montare il disco mount /dev/sdb1 /media/disco1 Se lo vogliamo rendere permanente modifichiamo /etc/fstab Rimuovere il disco la rimozione dell associazione non rimuove fisicamente il disco

28 Copia Quando devo portare una VM su di un altro host con VB installato Tre passi fondamentali fare il marge degli snapshot copiare l immagine della macchina virtuale su di un nuovo host registrare l immagine con il virtual disk manager creare una nuova macchina virtuale ed associare l immagine copiata

29 Clonazione Quando devo replicare una macchina virtuale sullo stesso host Tre passi fondamentali fare il marge degli snapshot clonare l immagine della macchina virtuale su di un nuovo host creare una nuova macchina virtuale ed associare l immagine copiata Clonare Imagine # cd $Home/VirtualBox\ VMs/Ubuntu\ \ LTS/ # VBoxManage clonevdi Ubuntu\ \ LTS.vdi Node2 Ubuntu vdi Ci me+e un pò di tempo!!!

30 Networking Possibilità di configurare fino ad 8 NIC per ogni VM (4 da pannello di controllo) per ogni interfaccia può essere scelto il 0po di hw per ogni interfaccia può essere scelta la modalità di networking Tipi di HW AMD PCNet PCI II (Am79C970A); AMD PCNet FAST III (Am79C973, the default); Intel PRO/1000 MT Desktop (82540OEM); Intel PRO/1000 T Server (82543GC); Intel PRO/1000 MT Server (82545EM); Tipi di networking Not a+ached Network Address Transla0on (NAT) Bridged networking Internal networking Host only networking

31 Not a+ached In this mode, VirtualBox reports to the guest that a network card is present, but that there is no connec0on as if no Ethernet cable was plugged into the card. This way it is possible to "pull" the virtual Ethernet cable and disrupt the connec0on, which can be useful to inform a guest opera0ng system that no network connec0on is available and enforce a reconfigura0on.

32 Network Address Transla0on (NAT) If all you want is to browse the Web, download files and view e mail inside the guest, then this default mode should be sufficient for you, and you can safely skip the rest of this sec0on.

33 Bridged networking This is for more advanced networking needs such as network simula0ons and running servers in a guest. When enabled, VirtualBox connects to one of your installed network cards and exchanges network packets directly, circumven0ng your host opera0ng system's network stack. VM Guest OS 1 VM Guest OS 2 Type 2 Hypervisor (e.g. VirtualBox) Host OS HW NIC

34 Internal networking This can be used to create a different kind of sozware based network which is visible to selected virtual machines, but not to applica0ons running on the host or to the outside world. VM Guest OS 1 VM Guest OS 2 Type 2 Hypervisor (e.g. VirtualBox) Host OS HW NIC

35 Host only networking This can be used to create a network containing the host and a set of virtual machines, without the need for the host's physical network interface. Instead, a virtual network interface (similar to a loopback interface) is created on the host, providing connec0vity among virtual machines and the host. VM Guest OS 1 VM Guest OS 2 App Type 2 Hypervisor (e.g. VirtualBox) Host OS HW NIC

36 Per il nostro corso Interessante Internal networking Host only networking Possibilità di configurazione sta0ca della rete interna ma anche di akvare un server DHCP fornito da VirtualBox

37 MeKamoci all opera Configurazione VM network in modalità Rete Interna Configurare una VM con 2 NIC ed una con 1 sola NIC Configurare le re0 in DHCP no server DHCP Assegnazione indirizzi APIPA ( through ) APIPA is a DHCP failover mechanism. With APIPA, DHCP clients can obtain IP addresses when DHCP servers are nonfunc0onal. APIPA exists in all popular versions of Windows except Windows NT.When a DHCP server fails, APIPA allocates addresses in the private range to Clients verify their address is unique on the LAN using ARP. When the DHCP server is again able to service requests, clients update their addresses automa0cally.in APIPA, all devices use the default network mask and all reside on the same subnet. Configurazione sta0ca con indirizzi priva0, ad esempio through through through