Сеть в qemu под FreeBSD

Автор: WhiteBear777.

    Наши задачи:
   1. Установить Qemu с модулем kqemu.ko под FreeBSD 7.0
   2. Установить в качестве гостевой ОС Windows XP
   3. Предоставить XP выход в домашнюю сеть и выход в интернет через ipnat(маскарадинг)
   4. Предоставить гостевой ОС выход в сеть с "реальным" IP и MAC адресом.

Предисловие.
   Я использую в качестве домашней системы FreeBSD 7.0 и уже писал, что она сочетает в себе всю мощь серверной операционной системы, а так же вполне подходит для домашнего использования. Так что будем работать на FreeBSD.

   Когда-то давно я использовал Windows XP на своей домашней машине и в качестве эмулятора был VMWare, а в качестве гостевой ОС была FreeBSD...
   Сейчас всё наоборот ;)
   У меня появилась необходимость поставить на FreeBSD эмулятор - qemu и настроить в качестве гостевой ОС Windows XP, предоставив ей выход в  локальную сеть(домашка) и в сеть internet.

Решение родилось не сразу, но давайте по порядку.
   

1. Устанавливать Qemu будем из портов.

QEMU — свободная программа с открытым исходным кодом для эмуляции аппаратного обеспечения различных платформ. Список поддерживаемых архтектур в "QEMU Emulator User Documentation" (/usr/local/share/doc/qemu/qemu-doc.html)

Установка:


#cd /usr/ports #make search name="qemu"

Из всего, что выдал поиск, нам нужно только:


Port: kqemu-kmod-1.3.0.p11_9 Path: /usr/ports/emulators/kqemu-kmod Info: Kernel Accelerator for QEMU CPU Emulator Port: qemu-0.9.1_10 Path: /usr/ports/emulators/qemu Info: QEMU CPU Emulator

   Ставим:


#cd /usr/ports/emulators/qemu #make config

   
   Устанавливаем галочку напротив пункта: [x] KQEMU Build with (alpha!) accelerator module, потому что qemu отличается очень быстрой эмуляцией при использовании специального модуля kqemu. kqemu позволяет выполнять инструкции виртуальной машины в обход системы виртуализации прямо на реальном процессоре.
   
   затем:


#make install clean


После установки необходимо подготовить систему для работы с эмулятором.
Эмулятор требует, чтобы был загружен модуль aio.ko (asynchronous I/O). Добавляем в /etc/rc.conf запуск модуля - акселератора: kqemu_enable="YES" и стартовый скрипт подгрузит aio.ko, но я придерживаюсь того, чобы ядро было монолитно, поэтому добавил в конфиг ядра:


options VFS_AIO

Добавить загрузку kqemu можно также прописав в /boot/loader.conf:


kqemu_load="YES"

Для пунктов 3,4 нашей статьи нам понадобится добавить в ядро следующее:

tap - Ethernet tunnel software network interface — необходимо для сетевого взаимодействия хост машины с гостевой ОС


device tap

# Необходимо для ipnat


options IPFILTER options IPFILTER_LOG

Пересобираем ядро:


#cd /usr/src #make buldkernel KERNCONF=newcore #make installkernel KERNCONF=newcore #shutdown -r now

Если всё ок, то действуем дальше ;)

Вместо добавления опций в конфиг ядра и пересборки можно опять же подгрузить модули...



2. Ставим XP

   Необходимо создать образ для гостевой ОС перед установкой. Лично я храню все виртуальные машины в папке ~/vmachine и не пользуюсь графическими обёртками под qemu... ибо это не unix путь. Итак мы  всё будем делать ручками, а так же создадим скрипты для запуска.

   Создаём образ:
   Образ создаётся очень просто с помощью утилиты qemu-img( QEMU disk image utility)
   

#qemu-img create windows.raw 4G

   4 гигабайта меня вполне устроит )

Запускаем установку:


#qemu -hda windows.raw -cdrom /dev/acd0 -m 512 -boot d -localtime

   -cdrom — можно вместо устройства указать образ, например: -cdrom /img/winxp.iso
   -hda — это жёсткий диск. Здесь мы указываем наш образ
   -m 512 — выделяем 512 мегабайт оперативной памяти. Тут всё зависит от вашей машины и от ваших предпочтений ;)
   -boot d — загрузка с cdrom. Если было бы -boot c , то загрузка началась бы с нашего образа.
   -localtime — устанавливает часы виртуальной машины в соответствие с локальными часами.


На самом деле модуль kqemu.ko под FreeBSD пока ещё нестабилен и во время инсталляции qemu либо вылетал, либо утсановщик подвисал. Именно поэтому я не использовал его во время инсталляции.

Вообщем пока это всё что необходимо для установки. Узнать о других параметрах qemu и посмотреть список поддерживаемого оборудования можно почитав man qemu или просто ввести qemu без параметров.

После установки Windows создадим загрузочный скрипт такого содержания:


#!/bin/sh qemu -hda windows.raw \ -m 512 \ -boot c \ -localtime \ -kernel-kqemu \ -soundhw all \ -net nic \ -net tap # -cdrom /dev/acd0 \


Появилось несколько новых параметров:

-kernel-kqemu — Включаем модуль акселерации.
-soundhw all — Включаем поддержку всех поддерживаемых эмулятором звуковых карт
-net nic — Создаём сетевой интерфейс для виртуальной машины
-net tap — и интерфейс для взаимодействия с виртуалной машиной на хост машине
Теперь можено запускать наш скрипт и грузиться в Windows XP.



3. Настройка сети и ipnat

Для того, чтобы сетевой интерфейс tap автоматически создавался при запуске FreeBSD, я прописал  в /etc/devfs.conf:


perm tap0 0660

Создать tap интерфейс можно и с помощью ifconfig.. Например:


ifconfig tap1 create

Удаляется так же просто:


ifconfig tap1 destroy

Также, чтобы обычный(непривилегированный) пользователь мог использовать интерфейс tap необходимо установить параметр sysctl:


sysctl net.link.tap.user_open =1

Добавим его в /etc/sysctl.conf, чтобы после перезагрузки он не сбросился.

Существует скрипт, который по умолчанию запускается для настройки сети. Именно его мы и будем использовать для поднятия интерфейса tap. Расположен он в /usr/local/etc/qemu-ifup. Так же есть скрипт, который выполняется после выключения VM, и называется он qemu-ifdown.

Приведём qemu-ifup к следующему виду:


#!/bin/sh /usr/local/bin/sudo /sbin/ifconfig $1 192.168.7.1 exec true

Из скрипта понятно, что интерфейс хост машины будет 192.168.7.1. Именно параметр  $1 будет содержать: tap0

Настроим сеть в Windows XP.
После запуска VM в XP у меня появился сетевой адаптер Realtec RTL 8029(AS) Установим :


IP-адрес: 192.168.7.2 Маску подсети: 255.255.255.0 Шлюз по умолчанию: 192.168.7.1

В качестве "Предпочитаемого DNS сервера" необходимо установить DNS сервер вашего провайдера. С настройкой Windows мы закончили.

Теперь нужно настроить NAT(маскарадинг).

Для маршрутизации между сетевыми интерфейсами устанавливаем параметр sysctl  в /etc/sysctl.conf:


net.inet.ip.forwarding=1

Далее для автоматической загрузки Ipfilter и Ipnat добавляем в /etc/rc.conf следующее:


#Для работы ipnat необходимо чтобы ipfilter был включен ipfilter_enable="YES" ipfilter_program="/sbin/ipf" ipfilter_rules="/etc/ipf.rules" #Собственно сам ipnat ipnat_enable="YES" ipnat_program="/sbin/ipnat" ipnat_rules="/etc/ipnat.rules"

Пара правил разрешающих прохождение всех пакетов.
/etc/ipf.rules


pass in from any to any pass out from any to any

Запуск фильтра можно производить из командной строки:


# ipf -Fa -f /etc/ipf.rules

Правила трансляции адресов записываются в файл /etc/ipnat.rules:


map nfe0 from 192.168.7.0/24 to any -> 10.X.X.6/32 map ng0 from 192.168.7.0/24 to any -> 172.X.X.77/32

Эти два правила обеспечивают трансляцию пакетов из сети 192.168.7.0 в локальную сеть 10.X.X.0 (10.X.X.6 — мой ip адрес в домашней сети прова). nfe0 — это интерфейс физичесской сетевой карты хост машины, которая смотрит прямо в домашнюю сеть. ng0 — сетевой интерфейс интернет VPN соединения.

Запускаем ipnat из командной строки:


# ipnat -CF -f /etc/ipnat.rules

Ключ -C удаляет все записи из таблицы ipnat, ключ -F удаляет все активные записи из таблицы трансляции.

Для контроля работы ipnat используются два ключа:


# Отображение Nat статистики ipnat -s # Показать таблицу текущих Nat отображений ipnat -l

После запуска, если мы всё настроили правильно, то Windows у нас сможет спокойно выходить в сеть. Но всё это будет работать через Nat.



4. Настройка сети и ifbridge

Итак мы хотим сейчас предоставить VM выход в "реальную" сеть, чтобы её там было видно по IP и MAC.
Реализовать это можно с помощью Моста(if_bridge). Для включения драйвера в ядро необходимо в конфиг ядра добавить опцию:


device if_bridge

Опять же если не хотим использовать ядро, то можно добавить в /etc/loader.conf:


if_bridge_load="YES" bridgestp_load="YES"

Сейчас наш стратовый скрипт qemu-ifup приобретёт следующий вид:


#!/bin/sh # Создаём интерфей моста /usr/local/bin/sudo /sbin/ifconfig bridge0 create # Доавляем интерфейсы между которыми будет мост /usr/local/bin/sudo /sbin/ifconfig bridge0 addm nfe0 addm $1 up exec true

nfe0 — это интерфейс моей физичесской карты.
$1 — будет tap0

Сейчас мы не назначаем tap интерфейсу адреса, и поэтому он автоматичесски не поднимется. Для того, чтоб он поднялся, когда будет работать скрипт qemu-ifup необходимо установить параметр sysctl:


net.link.tap.up_on_open=1

Вообщем сейчас можно запускать VM, настраивать адрес локальной сети, и машина будет доступна в сети по IP.

Если вам не надо, чтобы интерфейсы bridge0 или tap0 существовали после VM shutdown, то мы можем добавить в  qemu-ifdown:


#!/bin/sh /usr/local/bin/sudo /sbin/ifconfig bridge0 destroy exec true

Если вы работаете не из под root'a(а так и работают все нормальные пользователи) и вам не нравится каждый раз вводить пароль, чтобы использовать "sudo  ifconfig", то можно выполнить такую команду:


# chmod u+s /sbin/ifconfig

В этом случае непривелигированный пользователь сможет выполнять ifconfig, как если бы он был root'ом. Ещё раз напоминаю, что я использую FreeBSD в качестве домашней системы и вполне могу себе такое позволить. Если вы работаете на сервере, то лучше этого не делать. :)

Дополнительную информацию по qemu и kqemu можно найти в "QEMU Emulator User Documentation " (/usr/local/share/doc/qemu/qemu-doc.html), "QEMU Accelerator Technical Documentation" (/usr/local/share/doc/kqemu/kqemu-tech.html), а так же на сайте автора: http://bellard.org/qemu и в приведённом ниже списке литературы.

PS: пожалуйста, если вы нашли неточность или ошибку в статье, сообщите в комментариях или мне на личную почту.

Список литературы:
1.Журнал "Хакер №118" — Виртуальный полигон
2.Журнал "Системный администратор" №28 / 03.2005 — FreeBSD TIPS: использование NAT
3.wikipedia
4.man tap, man bridge, man ipnat, man qemu

  Этот информационный блок появился по той простой причине, что многие считают нормальным, брать чужую информацию не уведомляя автора (что не так страшно), и не оставляя линк на оригинал и автора — что более существенно. Я не против распространения информации — только за. Только условие простое — извольте подписывать автора, и оставлять линк на оригинальную страницу в виде прямой, активной, нескриптовой, незакрытой от индексирования, и не запрещенной для следования роботов ссылки.
  Если соизволите поставить автора в известность — то вообще почёт вам и уважение.

© lissyara 2006-10-24 08:47 MSK