第 24 章 虚拟化
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24.1. 简介
虚拟化软件允许多个操作系统同时在同一台计算机上运行。这种针对个人电脑的软件系统通常包括一个主机操作系统，它运行虚拟化软件并支持任意数量的客户操作系统。
阅读完本章后，您将了解：
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主机操作系统和客户操作系统之间的区别。
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如何在以下虚拟化平台上安装 FreeBSD ：
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Parallels Desktop （苹果（ R ） macOS （ R ））
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VMware Fusion （苹果（ R ） macOS （ R ））
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VirtualBox™ （ Microsoft® Windows® 、 Intel®-based Apple® macOS® 、 Linux ）
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bhyve （ FreeBSD ）
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如何调整 FreeBSD 系统以在虚拟化环境下获得最佳性能。
在阅读本章之前，你应该：
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了解如何交叉引用： bsdinstall[bsdinstall ，安装 FreeBSD] 。
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了解如何进行交叉引用：高级网络设置 [advanced-networking ，设置网络连接] 。
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了解如何交叉引用： ports[ports ,安装额外的第三方软件] 。
24.2. 在 Parallels Desktop for macOS® 上作为客户机的 FreeBSD
Parallels Desktop for Mac （ R ）是一款商业软件产品，适用于运行 macOS （ R ） 10.14.6 或更高版本的 Apple （ R ） Mac （ R ）计算机。 FreeBSD 是一个完全支持的客户操作系统。一旦在 macOS （ R ）上安装了 Parallels ，用户必须配置一个虚拟机，然后安装所需的客户操作系统。
24.2.1. 在 Mac 上使用 Parallels Desktop 安装 FreeBSD
在 Parallels 上安装 FreeBSD 的第一步是创建一个新的虚拟机来安装 FreeBSD 。
选择菜单：从 DVD 或镜像文件安装 Windows 或其他操作系统 [] ，然后继续。
选择 FreeBSD 镜像文件。
选择菜单：其他作为操作系统 [] 。
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选择 FreeBSD 会导致启动时出现引导错误。 |
命名虚拟机并在安装之前检查菜单：自定义设置 []
当配置窗口弹出时，转到菜单：硬件 [] 选项卡，选择菜单：启动顺序 [] ，然后点击菜单：高级 [] 。然后，选择 *EFI 64 位 * 作为菜单： BIOS[] 。
点击菜单：确定 [] ，关闭配置窗口，然后点击菜单：继续 [] 。
虚拟机将自动启动。按照通用步骤安装 FreeBSD 。
24.2.2. 在 Parallels 上配置 FreeBSD
在使用 Parallels 在 macOS® X 上成功安装 FreeBSD 之后，可以采取一些配置步骤来优化系统以进行虚拟化操作。
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设置引导加载程序变量
最重要的步骤是减少在 Parallels 环境下 FreeBSD 的 CPU 利用率，方法是将
kern.hz可调参数降低。通过在 /boot/loader.conf 文件中添加以下行来实现：kern.hz=100
如果没有这个设置，一个空闲的 FreeBSD Parallels 虚拟机将会占用大约一个处理器 iMac® 的 15% 的 CPU 。在进行这个更改后，使用率将会接近 5% 。
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创建一个新的内核配置文件
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配置网络
24.3. 在 macOS 上使用 VMware Fusion 作为客户机的 FreeBSD
VMware Fusion for Mac （ R ）是一款商业软件产品，适用于运行 macOS （ R ） 12 或更高版本的 Apple （ R ） Mac （ R ）计算机。 FreeBSD 是一个完全支持的客户操作系统。一旦在 macOS （ R ）上安装了 VMware Fusion ，用户可以配置虚拟机，然后安装所需的客户操作系统。
24.3.1. 在 VMware Fusion 上安装 FreeBSD
第一步是启动 VMware Fusion ，它将加载虚拟机库。点击【+ → 新建】来创建虚拟机：
这将加载新的虚拟机助手。选择【创建自定义虚拟机】并点击【继续】以继续：
在提示时，选择 [.guimenuitem]# 其他 # 作为 [.guimenuitem]# 操作系统 # ，并选择 或 [.guimenuitem]#FreeBSD X 64 位 # 作为菜单 : 版本 [] 。
选择固件（推荐使用 UEFI ）：
选择 [.guimenuitem]# 创建新的虚拟磁盘 # 并点击 [.guimenuitem]# 继续 # ：
检查配置并点击 [.guimenuitem]# 完成 # 。
选择虚拟机的名称和保存的目录：
按下 Command + E 打开虚拟机设置，然后点击 。
选择 FreeBSD ISO 镜像或者从 CD/DVD 中选择：
启动虚拟机：
按照通常的方式安装 FreeBSD ：
安装完成后，可以修改虚拟机的设置，例如内存使用量和虚拟机可以访问的 CPU 数量。
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虚拟机运行时无法修改虚拟机的系统硬件设置。 |
CD-ROM 设备的状态。通常，当虚拟机不再需要 CD/DVD/ISO 时，它会与之断开连接。
最后需要更改的是虚拟机如何连接到网络。为了允许虚拟机与主机以外的其他机器进行连接，选择 [.guimenuitem]# 直接连接物理网络（桥接） # 。否则，推荐选择 [.guimenuitem]# 共享主机的互联网连接（ NAT ） # ，这样虚拟机可以访问互联网，但网络无法访问虚拟机。
修改设置后，启动新安装的 FreeBSD 虚拟机。
24.3.2. 在 VMware Fusion 上配置 FreeBSD
在使用 VMware Fusion 成功安装 FreeBSD 到 macOS® X 之后，可以采取一些配置步骤来优化系统以进行虚拟化操作。
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设置引导加载程序变量
最重要的步骤是在 VMware Fusion 环境下减少 FreeBSD 的 CPU 利用率，方法是将
kern.hz可调参数降低。通过在 [/boot/loader.conf] 文件中添加以下行来实现：kern.hz=100
如果没有这个设置，一个空闲的 FreeBSD VMware Fusion 客户机将使用大约 15% 的单处理器 iMac® 的 CPU 。在进行这个更改之后，使用率将接近 5% 。
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创建一个新的内核配置文件
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配置网络
最基本的网络设置使用 DHCP 将虚拟机连接到与主机 Mac® 相同的局域网。可以通过在
/etc/rc.conf文件中添加ifconfig_em0 ="DHCP"来实现。更高级的网络设置在《高级网络设置》中有描述。 -
安装驱动程序和 open-vm-tools
要在 VMWare 上顺畅运行 FreeBSD ，需要安装驱动程序：
# pkg install xf86-video-vmware xf86-input-vmmouse open-vm-tools
24.4. 在 VirtualBox™ 上作为客户机的 FreeBSD
FreeBSD 在 VirtualBox™ 中作为客户机运行良好。这款虚拟化软件适用于大多数常见操作系统，包括 FreeBSD 本身。
VirtualBox™ 客户机附加组件提供以下支持：
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剪贴板共享。
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鼠标指针集成。
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主机时间同步。
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窗口缩放。
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无缝模式。
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这些命令在 FreeBSD 虚拟机中运行。 |
首先，在 FreeBSD 客户机中安装包： emulators/virtualbox-ose-additions[] 。这将安装端口：
# cd /usr/ports/emulators/virtualbox-ose-additions && make install clean将以下行添加到 [/etc/rc.conf] 文件中：
vboxguest_enable="YES" vboxservice_enable="YES"
如果使用 ntpd(8) 或 ntpdate(8) ，请禁用主机时间同步：
vboxservice_flags="--disable-timesync"
Xorg 会自动识别 vboxvideo 驱动程序。也可以在 /etc/X11/xorg.conf 文件中手动输入。
Section "Device" Identifier "Card0" Driver "vboxvideo" VendorName "InnoTek Systemberatung GmbH" BoardName "VirtualBox Graphics Adapter" EndSection
要使用 vboxmouse 驱动程序，请在 /etc/X11/xorg.conf 中调整鼠标部分。
Section "InputDevice" Identifier "Mouse0" Driver "vboxmouse" EndSection
通过使用 mount_vboxvfs 挂载，可以访问主机和虚拟机之间的共享文件夹进行文件传输。可以使用 VirtualBox GUI 或通过 vboxmanage 在主机上创建共享文件夹。例如，要在名为_BSDBox_的虚拟机下创建一个名为_myshare_的共享文件夹，位于 /mnt/bsdboxshare ，运行以下命令：
# vboxmanage sharedfolder add 'BSDBox' --name myshare --hostpath /mnt/bsdboxshare请注意，共享文件夹的名称不能包含空格。在虚拟机中挂载共享文件夹的方法如下：
# mount_vboxvfs -w myshare /mnt24.5. 使用 VirtualBox™ 将 FreeBSD 作为主机
VirtualBox™ 是一个积极开发的完整虚拟化软件包，适用于包括 Windows® 、 macOS® 、 Linux® 和 FreeBSD 在内的大多数操作系统。它能够同样运行 Windows® 或类 UNIX® 的客户机。它以开源软件的形式发布，但也有一些闭源组件可在单独的扩展包中获取。这些组件包括对 USB 2.0 设备的支持。有关更多信息，请参阅 VirtualBox™ 维基的 下载页面 。目前，这些扩展在 FreeBSD 上不可用。
24.5.1. 安装 VirtualBox™
VirtualBox™ 可以作为 FreeBSD 的一个软件包或端口在 emulators/virtualbox-ose 中获得。可以使用以下命令安装该端口：
# cd /usr/ports/emulators/virtualbox-ose
# make install clean端口配置菜单中的一个有用选项是“ GuestAdditions ”程序套件。这些程序在客户操作系统中提供了许多有用的功能，如鼠标指针集成（允许鼠标在主机和客户之间共享，无需按特殊的键盘快捷键切换）和更快的视频渲染，尤其是在 Windows® 客户中。在客户安装完成后，可以在菜单 : 设备 [] 菜单中找到客户附加组件。
在首次启动 VirtualBox™ 之前，需要进行一些配置更改。该端口会在 /boot/modules 中安装一个内核模块，必须将其加载到正在运行的内核中：
# kldload vboxdrv为了确保模块在重新启动后始终加载，将以下行添加到 [/boot/loader.conf] 文件中：
vboxdrv_load="YES"
要使用允许桥接或仅主机网络的内核模块，请将以下行添加到 [/etc/rc.conf] 文件中，并重新启动计算机：
vboxnet_enable="YES"
在安装 VirtualBox™ 时会创建 vboxusers 组。所有需要访问 VirtualBox™ 的用户都必须添加为该组的成员。可以使用 pw 命令来添加新成员：
# pw groupmod vboxusers -m yourusername/dev/vboxnetctl 的默认权限很严格，需要更改以支持桥接网络：
# chown root:vboxusers /dev/vboxnetctl
# chmod 0660 /dev/vboxnetctl要使此权限更改永久生效，请将以下行添加到 /etc/devfs.conf 文件中：
own vboxnetctl root:vboxusers perm vboxnetctl 0660
要启动 VirtualBox™ ，请在 Xorg 会话中输入以下命令：
% VirtualBox有关配置和使用 VirtualBox™ 的更多信息，请参阅 官方网站 。有关 FreeBSD 特定信息和故障排除说明，请参阅 FreeBSD wiki 中的相关页面 。
24.5.2. VirtualBox™ USB 支持
VirtualBox™ 可以配置为将 USB 设备传递给客户操作系统。 OSE 版本的主机控制器仅限于模拟 USB 1.1 设备，直到支持 USB 2.0 和 3.0 设备的扩展包在 FreeBSD 上可用为止。
要使 VirtualBox™ 能够识别连接到计算机的 USB 设备，用户需要是 operator 组的成员。
# pw groupmod operator -m yourusername然后，将以下内容添加到 /etc/devfs.rules 中，如果该文件尚不存在，则创建该文件：
[system=10] add path 'usb/*' mode 0660 group operator
要加载这些新规则，请将以下内容添加到 [/etc/rc.conf] 文件中：
devfs_system_ruleset="system"
然后，重新启动 devfs ：
# service devfs restart重新启动登录会话和 VirtualBox™ 以使这些更改生效，并根据需要创建 USB 过滤器。
24.5.3. VirtualBox™ 主机 DVD/CD 访问
通过共享物理驱动器，可以实现从虚拟机访问主机的 DVD/CD 驱动器。在 VirtualBox™ 中，可以在虚拟机的设置中的存储窗口中进行设置。如果需要，首先创建一个空的 IDECD/DVD 设备。然后从弹出菜单中选择主机驱动器作为虚拟 CD/DVD 驱动器的选择。将会出现一个名为“ Passthrough ”的复选框。这允许虚拟机直接使用硬件。例如，只有在选择了此选项后，音频 CD 或刻录机才能正常工作。
为了使用户能够使用 VirtualBox™ 的 DVD/CD 功能，他们需要访问 /dev/xpt0 、 /dev/cdN 和 /dev/passN 。通常通过将用户添加到 operator 组来实现此目的。需要通过在 /etc/devfs.conf 中添加以下行来更正对这些设备的权限：
perm cd* 0660 perm xpt0 0660 perm pass* 0660
# service devfs restart24.6. 使用 bhyve 作为 FreeBSD 主机
bhyve 是一个基于 BSD 许可的虚拟机监控程序，自 FreeBSD 10.0-RELEASE 版本起成为基础系统的一部分。该虚拟机监控程序支持多种客户操作系统，包括 FreeBSD 、 OpenBSD 和许多 Linux® 发行版。默认情况下， bhyve 提供串行控制台访问，并不模拟图形控制台。它利用较新的 CPU 的虚拟化卸载功能，避免了传统的指令转换和手动管理内存映射的方法。
bhyve 设计要求处理器支持 Intel® 扩展页表 (EPT) 或 AMD® 快速虚拟化索引 (RVI) 或嵌套页表 (NPT) 。托管具有多个虚拟 CPU 的 Linux® 客户机或 FreeBSD 客户机需要 VMX 无限制模式支持 (UG) 。大多数较新的处理器，特别是 Intel® Core™ i3/i5/i7 和 Intel® Xeon™ E3/E5/E7 ，都支持这些功能。 UG 支持是在 Intel 的 Westmere 微架构中引入的。有关支持 EPT 的 Intel® 处理器的完整列表，请参阅 https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/search/featurefilter.html ? productType = 873 & 0_ExtendedPageTables = True[] 。 RVI 出现在第三代及以后的 AMD Opteron™(Barcelona) 处理器上。判断处理器是否支持 bhyve 的最简单方法是运行 dmesg 命令或在 AMD® 处理器的 Features2 行上查找 POPCNT 处理器特性标志，或在 Intel® 处理器的 VT-x 行上查找 EPT 和 UG 。
24.6.1. 准备主机
在 bhyve 中创建虚拟机的第一步是配置主机系统。首先，加载 bhyve 内核模块：
# kldload vmm然后，在虚拟机中为网络设备创建一个名为 tap 的接口，以便连接到该接口。为了使网络设备能够参与网络通信，还需创建一个桥接接口，其中包含 tap 接口和物理接口作为成员。在这个例子中，物理接口是 igb0。
# ifconfig tap0 create
# sysctl net.link.tap.up_on_open=1
net.link.tap.up_on_open: 0 -> 1
# ifconfig bridge0 create
# ifconfig bridge0 addm igb0 addm tap0
# ifconfig bridge0 up24.6.2. 创建一个 FreeBSD 虚拟机
创建一个文件作为虚拟磁盘用于客户机。指定虚拟磁盘的大小和名称：
# truncate -s 16G guest.img下载一个 FreeBSD 的安装镜像来进行安装：
# fetch https://download.freebsd.org/releases/ISO-IMAGES/13.1/FreeBSD-13.1-RELEASE-amd64-bootonly.iso
FreeBSD-13.1-RELEASE-amd64-bootonly.iso 366 MB 16 MBps 22sFreeBSD 附带了一个示例脚本，用于在 bhyve 中运行虚拟机。该脚本将启动虚拟机并在循环中运行，因此如果虚拟机崩溃，它将自动重新启动。脚本接受多个选项来控制机器的配置： -c 控制虚拟 CPU 的数量， -m 限制可用于客户机的内存量， -t 定义要使用的 tap 设备， -d 指示要使用的磁盘映像， -i 告诉 bhyve 从 CD 映像而不是磁盘启动， -I 定义要使用的 CD 映像。最后一个参数是虚拟机的名称，用于跟踪正在运行的虚拟机。此示例在安装模式下启动虚拟机：
# sh /usr/share/examples/bhyve/vmrun.sh -c 1 -m 1024M -t tap0 -d guest.img -i -I FreeBSD-13.1-RELEASE-amd64-bootonly.iso guestname虚拟机将启动并开始安装程序。在虚拟机中安装系统后，当系统在安装结束时询问是否进入 shell ，请选择“是”。
重新启动虚拟机。虚拟机重新启动会导致 bhyve 退出，但是 vmrun.sh 脚本会在循环中运行 bhyve 并自动重新启动它。当这种情况发生时，选择从引导加载程序菜单中的重新启动选项以退出循环。现在可以从虚拟磁盘启动客户机。
# sh /usr/share/examples/bhyve/vmrun.sh -c 4 -m 1024M -t tap0 -d guest.img guestname24.6.3. 创建一个 Linux® 虚拟机
为了引导除 FreeBSD 之外的操作系统，必须首先安装 sysutils/grub2-bhyve 端口。
接下来，创建一个文件作为虚拟磁盘用于客户机。
# truncate -s 16G linux.img使用 bhyve 启动虚拟机是一个两步骤的过程。首先必须加载内核，然后才能启动客户机。使用 sysutils/grub2-bhyve 加载 Linux® 内核。创建一个 device.map ，供 grub 使用，将虚拟设备映射到主机系统上的文件。
(hd0) ./linux.img (cd0) ./somelinux.iso
使用包： sysutils/grub2-bhyve[] 从 ISO 镜像中加载 Linux® 内核：
# grub-bhyve -m device.map -r cd0 -M 1024M linuxguest这将启动 grub 。如果安装 CD 包含一个 grub.cfg 文件，将显示一个菜单。如果没有，必须手动定位并加载 vmlinuz 和 initrd 文件：
grub> ls
(hd0) (cd0) (cd0,msdos1) (host)
grub> ls (cd0)/isolinux
boot.cat boot.msg grub.conf initrd.img isolinux.bin isolinux.cfg memtest
splash.jpg TRANS.TBL vesamenu.c32 vmlinuz
grub> linux (cd0)/isolinux/vmlinuz
grub> initrd (cd0)/isolinux/initrd.img
grub> boot现在 Linux® 内核已经加载完毕，可以启动虚拟机了：
# bhyve -A -H -P -s 0:0,hostbridge -s 1:0,lpc -s 2:0,virtio-net,tap0 -s 3:0,virtio-blk,./linux.img \
-s 4:0,ahci-cd,./somelinux.iso -l com1,stdio -c 4 -m 1024M linuxguest系统将启动并启动安装程序。在虚拟机中安装系统后，重新启动虚拟机。这将导致 bhyve 退出。在可以再次启动之前，需要销毁虚拟机的实例。
# bhyvectl --destroy --vm=linuxguest现在可以直接从虚拟磁盘启动客户机。加载内核：
# grub-bhyve -m device.map -r hd0,msdos1 -M 1024M linuxguest
grub> ls
(hd0) (hd0,msdos2) (hd0,msdos1) (cd0) (cd0,msdos1) (host)
(lvm/VolGroup-lv_swap) (lvm/VolGroup-lv_root)
grub> ls (hd0,msdos1)/
lost+found/ grub/ efi/ System.map-2.6.32-431.el6.x86_64 config-2.6.32-431.el6.x
86_64 symvers-2.6.32-431.el6.x86_64.gz vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64
initramfs-2.6.32-431.el6.x86_64.img
grub> linux (hd0,msdos1)/vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64 root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root
grub> initrd (hd0,msdos1)/initramfs-2.6.32-431.el6.x86_64.img
grub> boot启动虚拟机：
# bhyve -A -H -P -s 0:0,hostbridge -s 1:0,lpc -s 2:0,virtio-net,tap0 \
-s 3:0,virtio-blk,./linux.img -l com1,stdio -c 4 -m 1024M linuxguestLinux® 现在将在虚拟机中启动，并最终呈现给您登录提示符。登录并使用虚拟机。完成后，重新启动虚拟机以退出 bhyve 。销毁虚拟机实例：
# bhyvectl --destroy --vm=linuxguest24.6.4. 使用 UEFI 固件引导 bhyve 虚拟机
除了 bhyveload 和 grub-bhyve 之外， bhyve 虚拟机监视器还可以使用 UEFI 用户空间固件引导虚拟机。这个选项可能支持其他加载器不支持的客户操作系统。
为了在 bhyve 中使用 UEFI 支持，首先需要获取 UEFI 固件镜像。可以通过安装 sysutils/bhyve-firmware 端口或包来完成。
在固件安装完成后，将标志 -l bootrom ,/path/to/firmware 添加到您的 bhyve 命令行中。实际的 bhyve 命令可能如下所示：
# bhyve -AHP -s 0:0,hostbridge -s 1:0,lpc \
-s 2:0,virtio-net,tap1 -s 3:0,virtio-blk,./disk.img \
-s 4:0,ahci-cd,./install.iso -c 4 -m 1024M \
-l bootrom,/usr/local/share/uefi-firmware/BHYVE_UEFI.fd \
guestsysutils/bhyve-firmware 还包含一个启用了 CSM 的固件，用于以传统 BIOS 模式启动不支持 UEFI 的虚拟机：
# bhyve -AHP -s 0:0,hostbridge -s 1:0,lpc \
-s 2:0,virtio-net,tap1 -s 3:0,virtio-blk,./disk.img \
-s 4:0,ahci-cd,./install.iso -c 4 -m 1024M \
-l bootrom,/usr/local/share/uefi-firmware/BHYVE_UEFI_CSM.fd \
guest24.6.5. bhyve 客户机的图形 UEFI 帧缓冲
UEFI 固件支持对于主要以图形为主的客户操作系统（如 Microsoft Windows® ）特别有用。
还可以使用 -s 29 , fbuf , tcp =0.0.0.0:5900 标志来启用对 UEFI-GOP 帧缓冲的支持。可以使用 w =800 和 h =600 来配置帧缓冲的分辨率，并且可以通过添加 wait 来指示 bhyve 在启动客户机之前等待 VNC 连接。帧缓冲可以通过主机或通过 VNC 协议通过网络访问。此外，还可以添加 -s 30 , xhci , tablet 以实现与主机的精确鼠标光标同步。
生成的 bhyve 命令将如下所示：
# bhyve -AHP -s 0:0,hostbridge -s 31:0,lpc \
-s 2:0,virtio-net,tap1 -s 3:0,virtio-blk,./disk.img \
-s 4:0,ahci-cd,./install.iso -c 4 -m 1024M \
-s 29,fbuf,tcp=0.0.0.0:5900,w=800,h=600,wait \
-s 30,xhci,tablet \
-l bootrom,/usr/local/share/uefi-firmware/BHYVE_UEFI.fd \
guest注意，在 BIOS 仿真模式下，一旦控制权从固件转移到客户操作系统，帧缓冲将停止接收更新。
24.6.6. 使用 ZFS 与 bhyve 虚拟机
如果主机上可用 ZFS ，使用 ZFS 卷而不是磁盘映像文件可以为客户机提供显著的性能优势。可以通过以下方式创建 ZFS 卷：
# zfs create -V16G -o volmode=dev zroot/linuxdisk0在启动虚拟机时，将 ZFS 卷指定为磁盘驱动器：
# bhyve -A -H -P -s 0:0,hostbridge -s 1:0,lpc -s 2:0,virtio-net,tap0 -s3:0,virtio-blk,/dev/zvol/zroot/linuxdisk0 \
-l com1,stdio -c 4 -m 1024M linuxguest24.6.7. 虚拟机控制台
将 bhyve 控制台包装在会话管理工具（如 sysutils/tmux 或 sysutils/screen ）中是有优势的，这样可以分离和重新连接到控制台。还可以将 bhyve 的控制台设置为一个空调制解调器设备，可以使用 cu 访问。为此，加载 nmdm 内核模块，并将 -l com1 , stdio 替换为 -l com1 , /dev/nmdm0A 。 /dev/nmdm 设备会根据需要自动创建，每个设备都是一对，对应于空调制解调器电缆的两端（ /dev/nmdm0A 和 /dev/nmdm0B ）。有关更多信息，请参阅 nmdm(4) 。
# kldload nmdm
# bhyve -A -H -P -s 0:0,hostbridge -s 1:0,lpc -s 2:0,virtio-net,tap0 -s 3:0,virtio-blk,./linux.img \
-l com1,/dev/nmdm0A -c 4 -m 1024M linuxguest
# cu -l /dev/nmdm0B
Connected
Ubuntu 13.10 handbook ttyS0
handbook login:24.6.8. 管理虚拟机
每个虚拟机都在 /dev/vmm 目录下创建了一个设备节点。这样管理员就可以轻松地查看正在运行的虚拟机列表。
# ls -al /dev/vmm
total 1
dr-xr-xr-x 2 root wheel 512 Mar 17 12:19 ./
dr-xr-xr-x 14 root wheel 512 Mar 17 06:38 ../
crw------- 1 root wheel 0x1a2 Mar 17 12:20 guestname
crw------- 1 root wheel 0x19f Mar 17 12:19 linuxguest
crw------- 1 root wheel 0x1a1 Mar 17 12:19 otherguest可以使用 bhyvectl 命令销毁指定的虚拟机：
# bhyvectl --destroy --vm=guestname24.7. FreeBSD 作为 Xen™ 主机
Xen 是一种基于 GPLv2 许可的 1 型虚拟化监控程序 ，适用于 Intel® 和 ARM® 架构。 FreeBSD 自 8.0 版本起包含了 i386™ 和 AMD® 64 位 DomU 以及 Amazon EC2 非特权域（虚拟机）支持，并在 FreeBSD 11.0 中增加了 Dom0 控制域（主机）支持。在 FreeBSD 11 中，对于半虚拟化（ PV ）域的支持已被移除，取而代之的是硬件虚拟化（ HVM ）域，这提供了更好的性能。
Xen™ 是一个裸金属虚拟化监控程序，这意味着它是在 BIOS 之后加载的第一个程序。然后启动一个特殊的特权客户机，称为 Domain-0 （简称为 Dom0 ）。 Dom0 利用其特权直接访问底层物理硬件，使其成为高性能解决方案。它能够直接访问磁盘控制器和网络适配器。 Dom0 还使用 Xen™ 管理工具来管理和控制 Xen™ 虚拟化监控程序，创建、列出和销毁虚拟机（ VMs ）。 Dom0 为非特权域（通常称为 DomU ）提供虚拟磁盘和网络。 Xen™ Dom0 可以与其他虚拟化监控程序解决方案的服务控制台进行比较，而 DomU 是运行各个客户机虚拟机的地方。
Xen™ 可以在不同的 Xen™ 服务器之间迁移虚拟机。当两个 Xen 主机共享相同的底层存储时，迁移可以在不必先关闭虚拟机的情况下进行。相反，迁移是在 DomU 运行时进行的，无需重新启动或计划停机时间。这在维护场景或升级窗口中非常有用，以确保 DomU 提供的服务仍然可用。 Xen™ 的许多其他功能列在 Xen Wiki 概述页面 上。请注意，目前并非所有功能都在 FreeBSD 上受支持。
24.7.1. Xen™ Dom0 的硬件要求
要在主机上运行 Xen™ 虚拟机监视器，需要一定的硬件功能。硬件虚拟化域需要主机处理器支持扩展页表（ EPT ）和输入 / 输出内存管理单元（ IOMMU ）。
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为了运行 FreeBSD Xen™ Dom0 ，必须使用传统引导（ BIOS ）启动该设备。 |
24.7.2. Xen™ Dom0 控制域设置
FreeBSD 11 的用户应安装基于 Xen 4.7 版本的包： emulators/xen-kernel47[] 和包： sysutils/xen-tools47[] 。运行在 FreeBSD-12.0 或更新版本上的系统可以分别使用基于 Xen 4.11 的包： emulators/xen-kernel411[] 和包： sysutils/xen-tools411[] 。
在安装 Xen 软件包后，必须编辑配置文件以准备主机进行 Dom0 集成。在 [/etc/sysctl.conf] 中添加条目可以禁用内存页面的限制。否则，具有较高内存需求的 DomU 虚拟机将无法运行。
# echo 'vm.max_wired=-1' >> /etc/sysctl.conf另一个与内存相关的设置涉及更改 /etc/login.conf ，将 memorylocked 选项设置为 unlimited 。否则，创建 DomU 域可能会失败，并显示 Cannot allocate memory 错误。在对 /etc/login.conf 进行更改后，运行 cap_mkdb 以更新能力数据库。有关详细信息，请参阅 资源限制 。
# sed -i '' -e 's/memorylocked=64K/memorylocked=unlimited/' /etc/login.conf
# cap_mkdb /etc/login.conf在 /etc/ttys 中添加一个 Xen™ 控制台的条目：
# echo 'xc0 "/usr/libexec/getty Pc" xterm onifconsole secure' >> /etc/ttys在 /boot/loader.conf 中选择一个 Xen™ 内核会激活 Dom0 。 Xen™ 还需要来自主机机器的 CPU 和内存资源，用于自身和其他 DomU 域。 CPU 和内存的数量取决于个体需求和硬件能力。在这个例子中，为 Dom0 提供了 8 GB 的内存和 4 个虚拟 CPU 。串行控制台也被激活，并定义了日志选项。
以下命令用于 Xen 4.7 软件包：
# echo 'hw.pci.mcfg=0' >> /boot/loader.conf
# echo 'if_tap_load="YES"' >> /boot/loader.conf
# echo 'xen_kernel="/boot/xen"' >> /boot/loader.conf
# echo 'xen_cmdline="dom0_mem=8192M dom0_max_vcpus=4 dom0pvh=1 console=com1,vga com1=115200,8n1 guest_loglvl=all loglvl=all"' >> /boot/loader.conf对于 Xen 版本 4.11 及更高版本，应使用以下命令：
# echo 'if_tap_load="YES"' >> /boot/loader.conf
# echo 'xen_kernel="/boot/xen"' >> /boot/loader.conf
# echo 'xen_cmdline="dom0_mem=8192M dom0_max_vcpus=4 dom0=pvh console=com1,vga com1=115200,8n1 guest_loglvl=all loglvl=all"' >> /boot/loader.conf|
Xen™ 为 DomU 虚拟机创建的日志文件存储在 [/var/log/xen] 目录中。如果遇到问题，请务必检查该目录的内容。 |
在系统启动时激活 xencommons 服务：
# sysrc xencommons_enable=yes这些设置足以启动一个启用了 Dom0 的系统。然而，它缺乏用于 DomU 虚拟机的网络功能。为了解决这个问题，需要定义一个桥接接口，使用系统的主要网络接口（主机网络接口名称替换为_em0_），以便 DomU 虚拟机可以连接到网络。
# sysrc cloned_interfaces="bridge0"
# sysrc ifconfig_bridge0="addm em0 SYNCDHCP"
# sysrc ifconfig_em0="up"重新启动主机以加载 Xen™ 内核并启动 Dom0 。
# reboot在成功启动 Xen™ 内核并再次登录系统后，使用 Xen™ 管理工具 xl 来显示有关域的信息。
# xl list
Name ID Mem VCPUs State Time(s)
Domain-0 0 8192 4 r----- 962.0输出确认了 Dom0 （称为 Domain-0 ）的 ID 为 0 并且正在运行。它还具有之前在 /boot/loader.conf 中定义的内存和虚拟 CPU 。更多信息可以在 Xen™ 文档 中找到。现在可以创建 DomU 客户机虚拟机。
24.7.3. Xen™ DomU 客户机虚拟机配置
非特权域由配置文件和虚拟或物理硬盘组成。 DomU 的虚拟磁盘存储可以是由 truncate(1) 创建的文件，也可以是 中描述的 ZFS 卷。 在此示例中，使用了一个 20 GB 的卷。 使用 ZFS 卷、 FreeBSD ISO 映像、 1 GB 的 RAM 和两个虚拟 CPU 创建了一个虚拟机。 ISO 安装文件使用 fetch(1) 获取，并保存在名为 freebsd.iso 的本地文件中。
# fetch https://download.freebsd.org/releases/ISO-IMAGES/13.1/FreeBSD-13.1-RELEASE-amd64-bootonly.iso -o freebsd.iso创建了一个名为 xendisk0 的 20 GB ZFS 卷，用作虚拟机的磁盘空间。
# zfs create -V20G -o volmode=dev zroot/xendisk0新的 DomU 客户机虚拟机在一个文件中定义。一些特定的定义，如名称、键盘映射和 VNC 连接详细信息也被定义。以下是一个示例的最小 DomU 配置的 freebsd.cfg 文件内容：
# cat freebsd.cfg
builder = "hvm" (1)
name = "freebsd" (2)
memory = 1024 (3)
vcpus = 2 (4)
vif = [ 'mac=00:16:3E:74:34:32,bridge=bridge0' ] (5)
disk = [
'/dev/zvol/tank/xendisk0,raw,hda,rw', (6)
'/root/freebsd.iso,raw,hdc:cdrom,r' (7)
]
vnc = 1 (8)
vnclisten = "0.0.0.0"
serial = "pty"
usbdevice = "tablet"这些行将被更详细地解释：
| 1 | 这定义了要使用的虚拟化类型。 hvm 指的是硬件辅助虚拟化或硬件虚拟机。客户操作系统可以在具有虚拟化扩展的 CPU 上无需修改即可运行，提供与在物理硬件上运行几乎相同的性能。 generic 是默认值，创建一个 PV 域。 <.> 虚拟机的名称，用于区分在同一 Dom0 上运行的其他虚拟机。必填项。 <.> 分配给虚拟机的内存数量，以兆字节为单位。此数量从超级监视程序的总可用内存中减去，而不是从 Dom0 的内存中减去。 <.> 客户虚拟机可用的虚拟 CPU 数量。为了获得最佳性能，请不要创建具有超过主机上物理 CPU 数量的虚拟 CPU 的客户。 <.> 虚拟网络适配器。这是连接到主机网络接口的桥接器。 mac 参数是设置在虚拟网络接口上的 MAC 地址。如果未提供 MAC ，则此参数是可选的， Xen™ 将生成一个随机的 MAC 地址。 <.> 磁盘、文件或 ZFS 磁盘存储的完整路径，用于此虚拟机。选项和多个磁盘定义由逗号分隔。 <.> 定义安装初始操作系统的启动介质。在此示例中，它是之前下载的 ISO 镜像。请参阅 Xen™ 文档以了解其他类型的设备和设置选项。 <.> 控制 VNC 连接到 DomU 的串行控制台的选项。按顺序，它们是：激活 VNC 支持，定义要监听的 IP 地址，串行控制台的设备节点，以及精确定位鼠标和其他输入方法的输入方法。 keymap 定义要使用的键盘映射，默认为 english 。 |
在使用所有必要选项创建文件之后，通过将其作为参数传递给 xl create 来创建 DomU 。
# xl create freebsd.cfg|
每次重新启动 Dom0 时，必须再次将配置文件传递给 |
xl list 的输出确认了 DomU 已经被创建。
# xl list
Name ID Mem VCPUs State Time(s)
Domain-0 0 8192 4 r----- 1653.4
freebsd 1 1024 1 -b---- 663.9要开始安装基本操作系统，请启动 VNC 客户端，并将其指向主机的主网络地址或在 freebsd.cfg 文件的 vnclisten 行中定义的 IP 地址。操作系统安装完成后，关闭 DomU 并断开 VNC 查看器的连接。编辑 freebsd.cfg 文件，删除包含 cdrom 定义的行，或在行的开头插入一个 # 字符进行注释。要加载这个新的配置，需要使用 xl destroy 命令删除旧的 DomU ，参数可以是名称或 ID 。然后，使用修改后的 freebsd.cfg 文件重新创建 DomU 。
# xl destroy freebsd
# xl create freebsd.cfg然后可以使用 VNC 查看器再次访问该机器。这次，它将从已安装操作系统的虚拟磁盘启动，并可用作虚拟机。
24.7.4. 故障排除
本节包含基本信息，以帮助解决在使用 FreeBSD 作为 Xen™ 主机或客户机时遇到的问题。
24.7.4.1. 主机启动故障排除
请注意，以下故障排除提示适用于 Xen™ 4.11 或更新版本。如果您仍在使用 Xen™ 4.7 并且遇到问题，请考虑迁移到更新版本的 Xen™ 。
为了解决主机启动问题，您可能需要使用串行电缆或调试 USB 电缆。可以通过向 loader.conf 中的 xen_cmdline 选项添加选项来获取详细的 Xen™ 引导输出。一些相关的调试选项包括：
-
iommu = debug：可用于打印有关 IOMMU 的额外诊断信息。 -
dom0 = verbose：可用于打印有关 dom0 构建过程的额外诊断信息。 -
sync_console：用于强制同步控制台输出的标志。在调试过程中非常有用，可以避免由于速率限制而丢失消息。在生产环境中永远不要使用此选项，因为它可能允许恶意虚拟机通过控制台对 Xen™ 进行拒绝服务（ DoS ）攻击。
为了识别任何问题， FreeBSD 也应该以详细模式启动。要激活详细启动，请运行以下命令：
# echo 'boot_verbose="YES"' >> /boot/loader.conf如果这些选项都无法解决问题，请将串行引导日志发送至 mailto:freebsd-xen @ FreeBSD.org[freebsd-xen @ FreeBSD.org] 和 mailto:xen-devel @ lists.xenproject.org[xen-devel @ lists.xenproject.org] 以进行进一步分析。
24.7.4.2. 访客创建故障排除
在创建虚拟机时也可能出现问题，下面尝试为那些试图诊断虚拟机创建问题的人提供一些帮助。
创建虚拟机失败最常见的原因是 xl 命令输出错误并以非 0 的返回码退出。如果提供的错误信息不足以帮助确定问题，还可以通过多次使用 xl 命令的 v 选项来获取更详细的输出。
# xl -vvv create freebsd.cfg
Parsing config from freebsd.cfg
libxl: debug: libxl_create.c:1693:do_domain_create: Domain 0:ao 0x800d750a0: create: how=0x0 callback=0x0 poller=0x800d6f0f0
libxl: debug: libxl_device.c:397:libxl__device_disk_set_backend: Disk vdev=xvda spec.backend=unknown
libxl: debug: libxl_device.c:432:libxl__device_disk_set_backend: Disk vdev=xvda, using backend phy
libxl: debug: libxl_create.c:1018:initiate_domain_create: Domain 1:running bootloader
libxl: debug: libxl_bootloader.c:328:libxl__bootloader_run: Domain 1:not a PV/PVH domain, skipping bootloader
libxl: debug: libxl_event.c:689:libxl__ev_xswatch_deregister: watch w=0x800d96b98: deregister unregistered
domainbuilder: detail: xc_dom_allocate: cmdline="", features=""
domainbuilder: detail: xc_dom_kernel_file: filename="/usr/local/lib/xen/boot/hvmloader"
domainbuilder: detail: xc_dom_malloc_filemap : 326 kB
libxl: debug: libxl_dom.c:988:libxl__load_hvm_firmware_module: Loading BIOS: /usr/local/share/seabios/bios.bin
...如果详细输出无法帮助诊断问题，还可以在 /var/log/xen 中找到 QEMU 和 Xen™ 工具栈的日志。请注意，日志名称后面附加了域的名称，因此如果域的名称为 freebsd ，您应该能找到一个 /var/log/xen/xl-freebsd.log 和可能还有一个 /var/log/xen/qemu-dm-freebsd.log 。这两个日志文件都可能包含有用的调试信息。如果以上方法都无法解决问题，请将您面临的问题的描述和尽可能多的信息发送到 mailto:freebsd-xen @ FreeBSD.org[freebsd-xen @ FreeBSD.org] 和 mailto:xen-devel @ lists.xenproject.org[xen-devel @ lists.xenproject.org] 以获取帮助。
上次修改时间: September 18, 2024 by fiercex