client:qemualt - bwLehrpool

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====== qemu-Unterstützung ======

<note important>Achtung: Dies hier ist eine komplette Baustelle!</note>

todo: Dynamische Auflösungen?

===== Software =====

==== Host ====

Zur Verwaltung und Anpassung von QEMU-VMs ist ein Linux-System sehr empfehlenswert. QEMU-Betrieb unter Windows scheint inzwischen zwar einigermaßen möglich zu sein((Binaries https://qemu.weilnetz.de/w64/, Anleitung etwa https://linuxhint.com/qemu-windows/)), wird von uns jedoch nicht getestet und daher nicht unterstützt.

Einige Distributionen liefern noch relativ alte Versionen von QEMU über ihre Paketquellen aus. Verwenden Sie mindestens Version 5.2.x; eine aktuellere Version (6.x) schadet natürlich nicht.

Installieren Sie von qemu und virt-manager ausgehend die für Ihre Distribution benötigten Pakete, etwa mittels:

<code>
apt install qemu qemu-kvm virt-manager libvirt-daemon     # Ubuntu, Debian
zypper in qemu qemu-kvm virt-manager libvirt              # OpenSuse
dnf install qemu qemu-kvm virt-manager libvirt            # Red Hat
etc.
</code>

Prüfen Sie ggf. nach Abschluß der Installation, ob der libvirtd-Daemon läuft ('systemctl status libvirt-daemon'). Falls nicht automatisch geschehen, sorgt ein 'systemctl enable libvirt-daemon' sorgt für den Start beim Booten; ein 'systemctl start libvirt-daemon' startet ihn manuell.
==== Userkontext ====

Der lokal zum Umgang mit qemu/libvirt verwendende User sollte Mitglied der Gruppe libvirt sein. Fügen Sie ihn ggf. dieser Gruppe hinzu.

==== Gastsysteme ====

Unter den jeweiligen Gastsystemen sollten ua. zur Performanzverbesserung folgende Gastprogramme installiert werden:

=== Linux ===

  * virtio Linux-Kernel-Treiber,
  * xserver-xorg-video-qxl bzw. xf86-video-qxl (bei Verwendung der paravirtualisierten 2D QXL-Grafik),
  * qemu-ga (qemu-guest-agent),
  * spice-vdagent.

=== Windows ===

  * virtio Windows-Treiber per [[https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/latest-virtio/virtio-win.iso|virtio-win-ISO-Installer]],
  * qemu-ga (qemu-guest-agent),
  * spice-vdagent.


==== Verbindung ====

Operationen als normaler User ohne weitere connect-Angaben (-c, --connect) und ohne gesetzte %%LIBVIRT_DEFAULT_URI%% Umgebungsvariable landen im Kontext %%qemu:///session%%. Dabei Achtung auf geringere Berechtigung, z.B. bei Netzwerken. Bei Mitgliedschaft in der Gruppe libvirt daher besser -c %%qemu:///system%% benutzen.

===== Virtuelle Maschinen (VMs) =====

==== Erstellen einer neuen VM ====

Es stehen die folgenden Möglichkeiten zur Verfügung eine neue virtuelle Maschine, bestehend aus einer Maschinenkonfiguration und eines Festplattenabbilds, für ein Gastsystem zu erstellen. Nach der Erstellung erfolgt der Export und Upload der erstellten VM via bwSuite.

Für ein Erstellen einer VM werden folgende Optionen empfohlen:

  * emulierte Hardwaregeräte, wenn möglich, immer auf den Typ „virtio“ stellen (z.B., aber nicht nur, NIC, HD).
  * dies gilt prinzipiell auch für die grafische Ausgabe („Video“); „virtio“ kann jedoch in Windows-Gästen Probleme bereiten. Mit dem etwas weniger performanten QXL ist man da auf der sicheren Seite.
  * „Anzeige Spice“ sollte auf „SPICE-Server“.
  * das QCOW2-Format als Format für das Festplattenabbild bevorzugt werden, alternativ sind auch VMDK und VDI möglich.
  * optional: Komprimierung des Festplattenabbilds vor dem Upload (siehe [[client:qemu#optionale_optimierung_der_vm|Optionale Optimierung der VM]])

=== Grafisches Erstellen der VM ===

Ein grafisches Erstellen einer neuen VM erfolgt mittels des Virtual Machine Managers oder mit Hilfe von Cockpit. Für die Erstellung wird der jeweilige Assistent (Wizard) gestartet und befolgt.

=== Manuelles Erstellen der VM ===

Ein manuelles Erstellen der VM kann alternativ über den folgenden Konsolenaufruf erfolgen.

<code>
virt-install --connect qemu:///system \
             --name [VM-Name] \
             --memory [kB] \
             --vcpus [Zahl] \
             --disk [Datei.qcow2],bus=[bus] \
             --os-variant [VM-Betriebssystem] \
             --network [Netz] \
             --check path_in_use=off \
            [--cdrom [iso oder Device]]
</code>

Beispiel:
<code>
virt-install --connect qemu:///system \
             --name Windows10_x64_Vorlage_Standard \
             --memory 3072 \
             --vcpus 2 \
             --disk Windows10_x64_Vorlage_STANDARD.qcow2,bus=sata \
             --os-variant win10 \
             --network default \
             --check path_in_use=off \
             --cdrom /home/chr/isos/virtio-win-0.1.196.iso
</code>

Anmerkung: Mit „osinfo-query os“ (osinfo-query aus libosinfo) können verfügbare Werte für --os-variant angezeigt werden. cdrom-Angabe wertvoll, damit gleich in VM enthalten.

=== Export und Upload der VM ===

== Export der VM ==

Die Konfiguration der erstellten virtuellen Maschine sollte für einen Upload via bwLehrpool-Suite in einem ersten Schritt mittels des folgenden Konsolenaufrufs exportiert werden. Das Festplattenabbild der VM muss dabei nicht explizit kopiert werden, da die exportierte Konfiguration (XML-Datei) automatisch auf das vorhandene Festplattenabbild verweist.

<code>virsh -c qemu:///system dumpxml [VM-Name] > [xml-Datei]</code>

Hinweis: Folgender Befehl listet die vorhandenen VMs auf, falls Sie sich des VM-Namens nicht sicher sind:
<code>virsh -c qemu:///system list --all</code>

<note important>Allgemein: Wenn per virt-manager etwas an der Konfiguration geändert wurde, muss die xml-Datei per dumpxml neu geschrieben werden, bevor ein Upload per bwLehrpool-Suite erfolgt.</note>

== Optionale Optimierung der VM ==

Bevor der Upload via bwLehrpool-Suite vorgenommen wird, kann eine optionale Optimierung des QCOW2 Festplattenabbildes der VM vorgenommen werden. Die Optimierung umfasst das Komprimieren des Festplattenabbilds vor dem Upload der VM, um spätere Bootzeiten der VM zu verringern. Dazu sollten zuvor im Gastsystem alle freien Speicherblöcke mit Nullen beschrieben werden, um die best-möglichste Kompression zu erzielen. Die Kompression des Festplattenabbilds erfolgt mit folgenden Konsolenaufrufen.

<code>
mv [Datei.qcow2] [tmp-Datei.qcow2]
qemu-img convert -f qcow2 -O qcow2 -c -o compression_type=zstd [tmp-Datei.qcow2] [Datei.qcow2]
rm [tmp-Datei.qcow2]
</code>

Hinweis: Als Komprimierungsalgorithmus kann zstd (Zstandard) oder zlib verwendet werden. Empfohlen wird der zstd-Algorithmus.

== Upload der VM ==

Die exportierte XML-Datei kann in einem nachfolgenden Schritt zum Upload via bwLehrpool-Suite verwendet werden.

== Export Windows Guests ==

Beim Export von Windows VMs in Infrastrukturen wie bwClouds OpenStack gilt der folgende Workflow :

  - VM Disk [[client:qemu#Optionale Optimierung der VM|konvertieren]] mit qemu-img convert in raw format (Erforderlich Stand 05.22)
  - Es wird empfohlen, [[client:qemu#VirtIO: Installationsanleitung Windows|VirtIO Treiber zu installieren]]
  - Je nach Anwendungsfall sind folgende Schritte notwendig: \\ a) [[client:qemu#Cloudbase für Windows -> Cloudbase-init: Installationsanleitung|Cloudinit installieren]] \\ b) und ebenfalls [[client:qemu#SSH Server für Windows Clients oder Guests : Installationsanleitung|OpenSSH.Server]]
  - VM Disk als Image ins OpenStack hochladen. (API oder mit Openstack CLI).


 **Troubleshooting zum Export von Windows Guests:**



Wichtig ist es auch, auf die Eigenschaften der Machine zu achten (in OpenStack sog. [[https://docs.openstack.org/glance/latest/admin/useful-image-properties.html|Properties]] ). Diese Eigenschaften werden als Metadaten in OpenStack aufgefasst. \\
Bei der Fehlersuche können die folgenden Properties eine Rolle spielen und sollten auf diese Werte überprüft werden:
<code>
hw_cdrom_bus
sata
hw_disk_bus
sata
hw_firmware_type
uefi
hw_machine_type
q35
hw_video_model
vga
hw_vif_model
e1000
</code>
Die Optionen cd-rom und disk bus sind wichtig, denn sie erzwingen die Verwendung eines Bustyps, der mit dem von bwLehrpool kommenden vm in der Regel funktioniert.

Der Firmware-Typ hilft bei der Auswahl des richtigen Bootloaders.

Der Maschinentyp wählt einen Chipsatz (entweder i440FX oder Q35), der mit dem Virt-Manager für diese Maschinen funktioniert (in der Regel Q35).

Das Videomodell ist dazu da, um Probleme mit der Standardgrafik von Cirrus zu vermeiden. VGA wurde gewählt, da es das einfachste Anzeigeformat ist.

Schließlich gab es noch Probleme mit der Netzwerkkarte und dem Ethernet-Controller.
Um dies zu vermeiden, konnten wir ein virtuelles Netzwerkschnittstellengerät (vif) vom Typ e1000 wählen, das normalerweise auch im virt-manager verwendet wird. 
Derartige Problemen treten jedoch nur auf, wenn man VirtIO nicht vorher installiert hat. 

==== Bearbeiten einer existierenden VM ====

=== Download und Import der VM ===

Eine existierende VM kann für eine Bearbeitung via bwSuite heruntergeladen werden. Vor dem Download sollte geprüft werden, welche Busart zum Ansprechen des Massenspeichers im auf dem Image befindlichen Gastbetriebssystem verwendet wurde (scsi, sata, ata). Ansonsten kann es zu Problemen beim Gast-Boot kommen. Bei Linuxgästen („a start job is running… for dev/disk…“ 1:30) Hibernation kontrollieren (systemd-hibernate-resume), ggf. resume aus KCL entfernen. Nach dem Download der VM erfolgt ein Import der Konfiguration in libvirt mit einem der beiden folgenden Konsolenaufrufen.

<code>virsh -c qemu:///system create [xml-Datei.xml]</code>
<code>virsh -c qemu:///system define [xml-Datei.xml]</code>

  * „create“: Startet VM ausgehend von XML-Datei, trägt diese jedoch nicht dauerhaft ein.
  * „define“: Führt statische Überprüfungen (Validierung des XML) aus und trägt diese ein.

=== Bearbeitung der VM ===

Die Konfiguration der importierten VM kann nun editiert werden, wenn nötig, und das Gastsystem gestartet werden. Diese Bearbeitung kann grafisch mittels Virtual Machine Manager (virt-man) oder Cockpit erfolgen.

<note important>Allgemein: Wenn etwas an der Konfiguration geändert wurde, muss die xml-Datei per dumpxml neu geschrieben werden, bevor ein Upload per bwLehrpool-Suite erfolgt.</note>

=== Startprobleme ===

== Netzwerk ==

Mitunter tritt beim Start der VM die Meldung „Requested operation is not valid: network 'default' is not active“ auf. Zur Behebung können Sie entweder das default-Netzwerk starten, oder je nach Ihrer lokalen Umgebung ein anderes (virtuelles) Netzwerk benutzen. Falls Sie ein anderes, lokal definiertes Netzwerk nutzen wollen, importieren Sie die VM mittels „define“, also ohne sie zu starten, und ändern die Einstellung unter (virt-manager) NIC, „Virtuelle Netzwerkschnittstelle“, „Netzwerkquelle“.

Wenn Sie kein anderes virtuelles Netzwerk erzeugt haben oder nutzen wollen, können Sie das default-Netzwerk starten. Sie können mit „virsh net-list“ bestehende Netzwerke auflisten:

<code>virsh -c qemu:///system net-list --all

 Name      State      Autostart   Persistent
----------------------------------------------
 default   inactive   no         yes</code>

[{{ client:qemu:qemu_default_network_inaktiv.png?200|inaktives Default-Netzwerk}}]In o. a. Beispiel ist das default-Netzwerk inaktiv. Starten Sie es mit „virsh -c qemu:///system net-start default“. Wenn wie in obigem Beispiel kein Autostart des default-Netzwerks gegeben ist, können Sie dem mit „virsh -c qemu:///system net-autostart default“ abhelfen. Eine erneute Abfrage mit net-list sollte dann folgende Ausgabe liefern:

<code>Name      State    Autostart   Persistent
--------------------------------------------
 default   active   yes         yes</code>

Das sollte das Problem beheben.

== Laufwerke ==

[{{ client:qemu:qemu_cdrom_fehlend.png?200|Kein DVD/CDROM?}}] Wenn Ihr Rechner nicht über ein DVD-Laufwerk verfügt, die heruntergeladene xml-Steuerdatei aber auf eines verweisen sollte, kann die Fehlermeldung jedoch  „Fehler beim Starten der Domain: Cannot access storage file '/dev/sr0': Datei oder Verzeichnis nicht gefunden“ auftreten.

In desem Fall:
  * „Konsole der virtuellen Maschine und Details anzeigen“
  * „Details der virtuellen Geräte anzeigen“
  * „SATA CDROM 1" rechtsklick, "Gerät entfernen".“
  * „Zugehörige Dateien löschen" markieren“

=== Export und Upload der VM ===

Die bearbeitete Maschine wird anschließend wieder exportiert und dann mittels bwSuite gemäß den Instruktionen im Abschnitt [[client:qemu#export_und_upload_der_vm|Export und Upload der VM]] als neue Maschinenversion hochgeladen.



==== Notizen ====

CDROM-Wechsel für Gast:
  * virsh -c qemu:///system list --all (VMs auflisten),
  * virsh -c qemu:///system domblklist [VM-Name] (listet Blockdevs a la sda usw.), 
  * virsh -c qemu:///system change-media [VM-Name] [blockdev] --eject (auswerfen),
  * virsh -c qemu:///system change-media [VM-Name] [blockdev] [iso-Datei] --insert 

  * virsh change-media [VM-Name] [blockdev] [iso-Datei] --insert --live (--> Fehler: Die Disk Einheit 'sdb' hat bereits Medien, also immer eject vorher)

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