Виртуальные системы для практикума, технические подробности

Подготовка образа к безопасному использованию

Образ виртуальной машины состоит из двух частей:

• конфигурационный файл
• образ диска + снимки

Образ проходит следующую подготовку (можете сделать и вы) для безопасности:

• импортируется конфигурация (добавляется на тестовую машину)
• отключается диск от машины
• настройки диска меняются на multiattach
  
  • нельзя изменить, если диск используется/подключен
  • в этот момент создается пустой (2MB) снимок изменений (snapshot)
• подключается обратно в машину
  • в конфигурации запоминается, что образ подключен как multiattach и что нужно использовать снимок.

Далее измененная конфигурация, обновленный образ диска и начальный снимок распространяется на остальные рабочие станции.

Пример для SATA образа с Windows 10

Для Windows10 было выполнено:

1. VBoxManage registervm /virtualbox/vms/Windows10/prac.win10.vbox
2. VBoxManage list vms
   1. Убеждаемся, что добавилась, под каким именем
3. VBoxManage showvminfo prac.win10
   1. Смотрим имя контроллера, куда подключен диск
   2. Имя:SATA, порт: 0
4. VBoxManage storageattach prac.win10 --storagectl SATA --port 0 --medium none
5. VBoxManage storageattach prac.win10 --storagectl SATA --port 0 --type hdd --medium /virtualbox/vms/Windows10/prac.win10.vdi --mtype multiattach
6. Для сохранения:
   • tar -cf - Windows10 | 7zr a -si -t7z -m0=lzma -mx=9 -mfb=64 -md=32m /mnt/data/Win10/Win10.tar.7z
   • Можно и просто 7zr, т.к. особенные права пользователям не нужны:
     • 7zr a -t7z -m0=lzma -mx=9 -mfb=64 -md=32m /mnt/data/Win10/Win10.7z Windows10

Пример для IDE образа с Windows XP

После того как зашли в её директорию:

1. VBoxManage registervm WinXP_Minimal.vbox
2. VBoxManage list vms
   1. Убеждаемся, что добавилась, под каким именем (WinXP_Minimal)
3. VBoxManage showvminfo WinXP_Minimal
   1. Смотрим имя контроллера, куда подключен диск
   2. Имя:IDE, порт: 0,0 * Значит порт 0 и устройство 0
4. VBoxManage storageattach WinXP_Minimal --storagectl IDE --port 0 --device 0 --medium none
5. VBoxManage storageattach WinXP_Minimal --storagectl IDE --port 0 --device 0 --type hdd --medium winxp_disk.vdi --mtype multiattach
6. Для сохранения только образа, без архива:
   • plzip -n 8 -k winxp_disk.vdi

Создание виртуальной машины

Если дан только образ диска, то cначала создается (допустим, мы хотим создать машину prac.debian.r7):

1. VBoxManage createvm --name prac.debian.r7
2. VBoxManage list vms
3. VBoxManage registervm "$HOME/VirtualBox VMs/prac.debian.r7/prac.debian.r7.vbox"
4. VBoxManage storagectl prac.debian.r7 --name SATA --add sata
5. VBoxManage storageattach prac.debian.r7 --storagectl SATA --port 0 --type hdd --medium /virtualbox/vdi/prac.debian/prac.debian.r7.vmdk

А потом аналогично предыдущим вариантам:

1. VBoxManage storageattach prac.debian.r7 --storagectl SATA --port 0 --medium none
2. VBoxManage modifymedium disk /virtualbox/vdi/prac.debian/prac.debian.r7.vmdk --type multiattach
3. VBoxManage storageattach prac.debian.r7 --storagectl SATA --port 0 --type hdd --medium /virtualbox/vdi/prac.debian/prac.debian.r7.vmdk --mtype multiattach

Обновление образа

• Переключаете диск обратно в normal
• Обновляете
• Переключаете в multiattach
• сжимаете образ (7z/gzip/bzip2/...) и присылаете
  • т.к. изменений в конфигурации нет, то она не требуется
  • в вашей конфигурации пропишется и создаться другой снимок, чем в классах, но это не страшно, т.к. они отличаются лишь идентификаторами, а данных не содержат, поэтому на старой конфигурации, где прописано использование предыдущего пустого снимка, всё будет работать. А вот смешивать один файл конфигурации со снимком от другого уже нельзя.

Сравнение компрессоров

Был взят снимок от Linux-Ubuntu

тип	компрессор	время real/user	размер	декомпрессор	время real/user
исходный	cat	2m18.513s/0m0.048s	8304721920	cat	2m18.513s/0m0.048s
plzip	plzip -n 8 -k olymp-linux.vdi	8m0.202s/63m8.660s	2919147664	plzip -d -n 8 -k olymp-linux.vdi.lz	2m25/4m13
7z lzma	7zr a -t7z -m0=lzma olymp-linux.7z olymp-linux.vdi	20m33.273s/36m11.004s	2867524309	7zr x olymp-linux.7z	3m52/2m46
parallel gzip (pigz)	pigz -k olymp-linux.vdi	1m10.802s/5m15.928s	3538554722	unpigz -k olymp-linux.vdi.gz	1m44.298s/0m32.976s

Нужно ли сжимать образ

Для Windows XP:

• исходный: 34434187264

Plzip:

• сжатый образ: 15826428655
• разливка на класс сжатого plzip образа: 10 мин
• декомпрессия: 15 мин

Надо учесть еще предварительное сжатие (одно для всех классов): 34 минуты

Если не сжимать, то:

• 22 мин (оценка)

Для классов со 100Mbit/s будет хуже

Pigz:

• сжатый образ: 19747988523
• разливка на класс сжатого gzip образа: 12 мин (оценка)
• декомпрессия: 11 мин

Надо учесть еще предварительное сжатие (одно для всех классов): 8m12s

Вариант с tee (mbuffer -4 -I 9091 -s 128k -m 10000M | tee test.gz| unpigz -p 8 > test):

• 7min 30.8sec

Если передавать образ (1GB от olymp-linux.vdi): ( dd | комрессор| mbuffer -> сеть -> mbuffer| декомпрессор | dd)

тип	время (c)
cat	10
gzip -1	16
pigz -p 8 -1	4
plzip -n 8 -1	26

Вывод: можно сжать pigz и разжимать тоже им.

Устройство виртуализатора

• /virtualbox: общее хранилище
  • /virtualbox/vms: хранение неизменяемых данных
  • /virtualbox/write: хранение изменяемых данных
  • /virtualbox/vbox: хранение данных для копирования/изменения для пользователя
  • /virtualbox/bin: скрипты, которые обеспечивают работу пользователя с VM:
    • shell: основной скрипт. Дальше он запускает либо скрипт выбора (если есть выбор), либо безальтернативный запуск
    • dialog: скрипт с выбором из меню. Левая часть - имя Vm
    • dialog-one: запуск одной системы
    • start-vm: подготовка и запуск VM
    • startvbox.sh: непосредственная команда запуска VM

Добавление образа

Положить неизменяемый образ в /virtualbox/vms, положить архив со снапшотом и vbox-файл в /virtualbox/vbox. Названия файлов == названию VM (смотри примеры в директории). Прописать VM в /virtualbox/bin/dialog, проверить файл /virtualbox/bin/shell

Изменение образа

Заменить образ в /virtualbox/vms, если изменился снапшот и/или vbox-файл, то обновить их в /virtualbox/vbox. Важно: снепшоты от старого образа могут не подходить к новому. Их надо удалить: rm -rf /virtualbox/write/home/*

Разливка системы

Подготовленная вышеозначенным способом система состоит из двух компонент:

• образ диска, несколько GB
  • Пример: BarashkovDB.vdi.gz, заранее сжатый
• служебные данные (vbox-файлы, начальные снапшоты, меню):
  • barashkov-bd.tbz (несколько KB):
    • vdi/BarashkovDB/ — куда будут положены подготовленные образы дисков
    • vbox/BarashkovDB/BarashkovDB-snap.tbz — архив снапшотов (дисков в VM может быть несколько, снимков для них — тоже)
    • vbox/BarashkovDB/BarashkovDB.vbox — сам файл параметров для VM, в частности должны соответствововать и путь до образов, и до снапшотов
    • etc/dialog-data/31-barashkov-bd — файл для показа в меню

Служебные данные заливаются в класс аналогично:

• for host in `cat classes/371`; do echo -n $host ; ssh $host "cd /virtualbox; tar -jpxf -" < files/vbox-with-menu/371-class-router.tbz ; done

Образы дисков — т.к. через служебные данные директория для образов уже создана, то можно о создании не беспокоиться, будет аналогично:

• ./class-sender-list.sh /virtualbox/vdi/FreeBSD-Router.tbz classes/371 10.6.11.21