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© Gabriel77, sxc.hu

Schlicht und einfach

Virtualisierungssoftware Gnome Boxes im Überblick

09.01.2013
Drei Klicks, und fertig ist die VM: Gnome Boxes verspricht einen einfachen Umgang mit virtuellen Maschinen. Das erweist sich als schwieriger Spagat.

Wer unter Linux hin und wieder virtuelle Maschinen benötigt – etwa zum Testen anderer Betriebssysteme, zum Ausführen einer Windows-Software, für die sich kein Linux-Pendant findet, oder einfach als sichere Sandbox zum Surfen – der greift häufig zum kostenlosen VirtualBox [1] von Oracle. Die erweist sich dank einfach zu handhabender Oberfläche, integriertem Viewer und vielen zusätzlichen Tools bisher als die am schnellsten und einfachsten zu handhabende Software. Diese Rolle strebt nun Gnome Boxes an [2].

Profis und Linux-Enthusiasten greifen in der Regel lieber zum flexibleren, im Kernel enthaltenen Gespann KVM/Qemu oder zu Xen. Für beide freie Lösungen gibt es inzwischen ebenfalls zahlreiche, in der Regel auf Libvirt basierenden grafische Frontends, von denen der maßgeblich von Red Hat entwickelte Virt-Manager [3] am weitesten fortgeschritten erscheint. Für Anwender, die vorrangig Desktop-Betriebssysteme wie Windows virtualisieren möchten, hat der Ansatz KVM/Virt-Manager gegenüber VirtualBox auf den ersten Blick den Nachteil, dass zum Darstellen der Bildschirmausgabe kein RDP bereit steht. Dafür unterstützt Virt-Manager neben VNC zusätzlich das Spice-Protokoll von Red Hat [4].

VirtualBox als integrierter Virtual Machine Manager bietet von Haus aus eine passable Grafik-Performance in virtuellen Maschinen – zumindest, sofern Sie die jeweiligen Gastsystemerweiterungen einrichten, was per Knopfdruck funktioniert. Diese installieren je nach Betriebssystem Treiber für einen flotteren Zugriff auf Netzwerk und Festplatte, welche die Zugriffe nicht über die jeweiligen virtuellen Geräte abwickeln, sondern auf die physischen Geräte des Host-System zugreifen. Das erfolgreiche Installieren sämtlicher Treiber unter VirtualBox erfordert allerdings unter Umständen das Übersetzen eines Kernel-Moduls. Das geschieht zwar weitgehend automatisch, führt aber bei einem Update des Kernels oder von VirtualBox mitunter zu Problemen.

Bei KVM/Qemu erhöhen Sie die I/O-Performance von Festplatten und Netzwerkkarten durch Einsatz so genannter Virtio-Treiber. Die sind für Linux-Gastsysteme in den meisten Distributionen bereits enthalten, während Sie Virtio/KVM-Treiber für Windows-Gastsysteme aktuell in der Version 0.1-30 aus dem Netz [4] herunterladen und bei Installation von Windows mit der Optionen Externe Treiber laden einbinden.

Für eine ordentliche Grafikleistung bei KVM sorgt Spice. Die KVM-Lösung bietet Profis den Vorteil der größeren Flexibilität und Stabilität (immerhin stammt der Code größtenteils von Red-Hat-Entwicklern) und hat sich auch in vielen Virtualisierungslösungen für Unternehmen bewährt.

RDP, VNC, Spice & Co.

Betreiben Sie einen kleinen Server im Heimnetz – etwa als Datei-, Mail- oder Media-Server – erweist es sich gelegentlich als nützlich, die daheim benötigten virtuellen Instanzen auf diesen zu verfrachten. Das setzt aber auf der Seite des Servers eine CPU mit VT-Erweiterung voraus sowie ausreichend Hauptspeicher und eine mittlere durchschnittliche Last. Außerdem benötigen Sie ein schnelles lokales Netz.

3D-Beschleunigung und Gaming-Anwendungen scheiden dann zwar aus, flüssiges Arbeiten mit einer ausreichend großer Auflösung auf dem Gastsystem für den typischen Office-Einsatz stellen aber zumindest mit RDP oder Spice kein Problem dar. VirtualBox hat RDP fest in den Virtual Machine Manager eingebaut.

Möchten Sie die Bildschirmausgabe des virtuellen Systems auf einen RDP-Client umleiten, müssen Sie in den Einstellungen von VirtualBox auf dem Gastsystem bei Anzeige im Tab Fernsteuerung lediglich den RDP-Server einschalten und den zu verwendenden Port festlegen (Abbildung 1).

Abbildung 1: Mit den Erweiterungen erhält VirtualBox einen RDP-Server.

Der Vorteil des Virt-Managers im Bezug auf die Bildschirmausgabe des Gastsystems besteht darin, dass er neben VNC das Spice-Protokoll von Red Hat unterstützt [5]. Spice arbeitet wesentlich schneller, setzt aber voraus, dass Sie in der virtuellen Maschine paravirtualisierte Treiber verwenden. Benutzen Sie den Virt-Manager unter Fedora oder RHEL, können Sie Spice nach Installation der benötigten Pakete direkt ausprobieren.

Das Einrichten von Spice erledigen sie über die grafische Oberfläche des Virt-Managers: Dazu stellen Sie in der Konfiguration der virtuellen Maschine in der Sektion Anzeige den Typ von VNC auf Spice um. Ferner wählen Sie in der Sektion Video den QLX-Treiber aus (Abbildung 2). Prinzipiell funktioniert Spice ohne diesen, dann aber nicht in allen Auflösungen. In den Host-Einstellungen des Virt-Managers tragen Sie im Reiter VM-Details im Bereiche Neue VM bei Install Graphics ebenfalls Spice ein.

Abbildung 2: Der QLX-Treiber ermöglicht im Zusammenhang mit Spice den Betrieb bei sehr großen Auflösungen.

Sollen Client und Host Bildschirminhalte und Sound (Spice unterstützt das Übertragen von Audio) in anderen Setups und bei anderen Betriebssystemen über Spice abwickeln, müssen Sie mitunter mehr Aufwand treiben. Zu diesem Thema hat unsere Schwesterpublikation ADMIN Magazin einen Beitrag veröffentlicht [6].

Gnome Boxes bietet zumindest unter Fedora einen funktionierenden Spice-Stack. Bei Fedora 17 mit Gnome 3.4.2 funktioniert das allerdings bisher nur lokal. Freilich lässt sich immer ein dedizierter RDP-Server oder VNC-Server im Gastsystem aufsetzen, sobald dieses installiert ist. Der Zugriff aus der Ferne klappt dann aber nur auf eine bestehende Session. Windows-Systeme haben je nach Versionen einen RDP-Server an Bord. Für Linux gibt es zahlreiche Lösungen zum Nachinstallieren, etwa X2go [7].

Verteilt virtuell

Was nicht jeder weiß: VirtualBox unterstützt mit seinem Headless-Modus, beziehungsweise dem integrierten Vboxwebsrv-Service ebenfalls den Betrieb im Client/Server-Modus. Selbstverständlich könnten Sie die lokale Version von VirtualBox auf ihrem Server installieren (sofern der über eine grafische Oberfläche verfügt), die virtuellen Maschinen dort lokal konfigurieren und über das Netz vom Arbeitsplatz aus via VNC oder RDP auf die Bildschirmausgabe der virtuellen Systeme zugreifen.

Für mehr Eleganz sorgt in einem solchen Szenario der Einsatz eines Clients, der speziell für die Zusammenarbeit mit dem Web/Headless-Modus von VirtualBox konzipiert wurde, wie die auf GTK/Perl basierende Remotebox [8] oder die in PHP geschriebene Phpvirtualbox ([9], Abbildung 3). Beide kommunizieren via SOAP mit dem Vboxwebsrv-Dienst.

Abbildung 3: Phpvirtualbox holt das GUI einer entfernt laufenden VirtualBox-Installation ins Fenster des Browsers.

Installation

Die beiden Lösungen VirtualBox (im Headless-Modus) und Virt-Manager ähneln konzeptionell dem seinerzeit beliebten VMware-Server, den es allerdings seit einiger Zeit nicht mehr gibt. Anders das seit 2011 in Entwicklung befindliche Gnome Boxes [10]: Es bietet lediglich die Möglichkeit, virtuelle Maschinen lokal anzulegen und zu konfigurieren.

Zwar klappt wie erläutert ein Remote-Zugriff via VNC oder Spice auf laufenden virtuelle Maschinen oder entfernte physische Desktops. Es besteht aber keine Möglichkeit, diese wie beim Virt-Manager remote anzulegen oder zu steuern. Eine Preview-Version von Boxes war bereits in der Entwickler-Version von Gnome 3.3 enthalten. Gnome 3.4 enthält eine Beta-Version, die es erlaubt, lokale virtuelle Maschinen zu erstellen.

Allerdings fehlen gegenüber der aktuellen Version in Gnome 3.6 noch eine Reihe von Funktionen, und im Test erwies sich Version 3.4 zudem als nicht sonderlich stabil. Einzelheiten zum Entwicklungsstand der jeweiligen Version finden sich in den jeweiligen Release-Notes der Gnome-Boxes-Quellen, an die Sie am einfachsten über den FTP-Server [11] des Projekts gelangen: Siefinden sich in einer Datei mit der Endung .news.

Müssen Sie nicht unbedingt mit den neusten Version experimentieren, dann kommen Sie mit der jeweiligen Gnome-Version der verwendeten Distribution in den Genuss der zugehörigen Boxes-Version, die Sie über die Paketverwaltung ihrer Distribution installieren. Ubuntu-Nutzer finden zudem die derzeit aktuellste stabile Gnome-Boxes-Version 3.6.2 auf Launchpad [12]. Momentan arbeiten die Entwickler an der Version 3.7.

Features

Die Besonderheit von Gnome Boxes liegt darin, dass das Tool das von Red Hat speziell für Desktop-Virtualisierung entwickelte Spice-Protokoll unterstützt und dazu auf die Libvirt sowie die neu entwickelte Libvirt-glib aufsetzt. Diese Bibliothek fungiert als Zwischenschicht zur Libvirt, erleichtert aber nach Aussage der Entwickler [13] die Integration in Glib-basierte Programme.

Darüber hinaus benutzt Gnome Boxes zum Erkennen der Betriebssysteme auf einem Installationsmedium die ebenfalls von Red Hat/Fedora ins Leben gerufene Libosinfo [14], was in einigen Fällen eine so genannte Express-Installation ermöglicht. Übrigens ist Gnome Boxes komplett in der Sprache Vala geschrieben; Libvirt-glib und Libosinfo dagegen in effizienterem C.

Bei Boxes handelt es sich wie bei allen Komponenten des Gnome-Desktops um freie Software. Die Entwickler betonen allerdings, dass die Software nicht als professionelles Werkzeug für Administratoren beim Einsatz im Unternehmen gedacht ist – hierfür empfehlen sie Red Hats Virt-Manager. Die Benutzeroberfläche sei deshalb bewusst einfach gehalten, heißt es. In der Tat gleichen sich große Teile der Infrastruktur von Boxes und Virt-Manager.

Ein erster Test

Theoretisch sollte sich Boxes unter Fedora optimal testen lassen, weil Gnome hier als favorisierter Desktop dient und man außerdem annehmen darf, dass Fedora die von der Software verwendeten Technologien (KVM, Libvirt, Spice) besonders gut integriert. Die in Fedora 17 enthaltene Boxes-Version 3.4.3-2 ließ sich in der Tat komfortabel aus den Paketquellen installieren.

Sie starten das Programm in der deutschen Lokalisierung durch einen Aufruf der Software Boxen. Möchten Sie eine lokale virtuelle Maschine erstellen, genügt wie beim Virt-Manager das Angabe eines vorhandenen Installationsabbilds. Der Assistent leitet Sie durch die weiteren Schritte (Abbildung 4).

Abbildung 4: Ein Assistent führt durch alle zum Anlegen einer virtuellen Maschine notwendigen Schritte.

Im Unterschied zum Virt-Manager bietet das Gnome-Programm jedoch nur wenig Möglichkeiten, Einfluss auf die Installation zu nehmen. Die Startseite des Assistenten klärt darüber auf, dass Sie die Möglichkeit haben, wahlweise über das Netzwerk auf existente, virtuelle KVM-Systeme zuzugreifen oder lokal eine neue und somit eigenständig laufende virtuelle Maschine einzurichten. Dazu müssen KVM, Libvirt und diverse andere Komponenten installiert sein, zudem braucht der Rechner eine CPU mit VT-Erweiterung.

Im ersten Schritt Quellauswahl des Assistenten wählen Sie entweder einen Netzwerkpfad zu einer laufenden KVM-Maschine beziehungsweise einem Remote-Display oder ein lokal vorhandenes ISO-Image zum Aufsetzen einer neuen virtuellen Maschine. Im Fall der lokalen Instanz öffnet sich ein Dialog zur Auswahl einer Datei, in dem Sie einfach zum gewünschten Installation-Image navigieren (Abbildung 5).

Abbildung 5: Nach der Wahl eines lokalen ISO-Images kümmert sich Boxes automatisch um das Einrichten der virtuellen Maschine.

Im nächsten Schritt mit dem Titel Vorbereitung endete das Experiment mit dem Schnellstart von Gnome Boxes 3.4.3 unter Fedora: Der Assistent brach den Versuch mit einer wenig aussagekräftigen Fehlermeldung ab. Im Dialog Erstellung einer neuen Box wird vorbereitet gab das Programm an, zunächst die angegebene ISO-Datei zu analysieren, wozu die Libosinfo zum Einsatz kam. Da sich Gnome Boxes 3.4.3 anderweitig als ebenfalls wenig stabil erwies, erfolgt kurzerhand der Wechsel auf die aktuelle Version 3.6.1.1 von Boxes unter Kubuntu 12.10.

In Apper installieren Sie den kompletten Gnome-Desktop durch Auswahl des Meta-Paketes gnome-desktop. Boxes funktioniert aber auch unter KDE. Das sieht zwar weniger gut aus als unter Gnome und Widgets – so sind die Schaltflächen beispielsweise oft schwer zu erkennen – das Setup erfüllt aber seinen Zweck. Der Schritt Quellauswahl und die Analyse eine ISO-Images funktioniert mit dem neuen System sofort und ohne Probleme.

Eines Wimpernschlag später steht die Software in den Startlöchern, um die virtuelle Maschine anzulegen. Das erledigen Sie über die gleichnamige Schaltfläche rechts oben. Dass der Assistent dabei einige Schritte überspringt, liegt an der erwähnten Bibliothek Libosinfo, mit deren Hilfe Boxes das zu installierende System automatisch erkennt (Abbildung 6).

Abbildung 6: Für eine Reihe von Betriebssystemen unterstützt Gnome Boxes einen Express-Modus.

Für den Arbeitsspeichers der virtuellen Maschine schlägt Boxes im Beispiel eine Größe von 500 MByte vor, für das virtuelle Laufwerk 20 GByte. Mithilfe der Schaltfläche Anpassen rechts ändern Sie diese Größen sowie eine Handvoll weiterer Parameter über einfache Schieberegler oder Schalter (Abbildung 7). Die Einstellungen zum Speicher finden Sie in der Rubrik System.

Abbildung 7: Wer die Konfiguration des Assistenten nicht übernehmen möchte, passt die virtuelle Maschine (in bescheidenen Umfang) an die eigenen Wünsche an.

In der Rubrik Anzeige sehen Sie, dass Boxes 3.6.1 Red Hats Spice-Protokoll zur Anzeige virtueller Maschinen unterstützt. Bei Bedarf schalten Sie an dieser Stelle die USB-Weiterleitung ein. In der Rubrik Anmeldung zeigt Boxes den verwendeten Virtualisierer (Qemu) sowie die Zugriffsadresse über das lokale Spice-Protokoll.

Mit einem Klick auf das kleine Symbol mit dem Pfeil links oben neben dem Namen der virtuellen Maschine verlassen Sie den Dialog mit den Einstellungen und gelangen zurück zur letzten Seite Revision im Assistenten. Ein Klick auf Anlegen, und Boxes bootet direkt das angegebene ISO. Sie haben dann die Möglichkeit, mit dem Installieren fortzufahren. Den automatisch gestarteten Vollbildmodus verlassen Sie gegebenenfalls über [Strg]+[Umschalt]+[F11].

Boxes zeigt sämtliche virtuellen Maschinen oder Remote-Desktop-Verbindungen in einer Übersicht, sobald Sie den Assistenten mit Abbrechen verlassen. Für laufende virtuelle Maschinen erstellt das Programm jeweils eine kleine Vorschau.

Abbildung 8: Mit einer Übersicht erleichtert Boxes die Auswahl der richtigen Maschine für die Arbeit mit einem virtuellen System.

Möchten Sie dagegen eine Verbindung zu einer entfernt laufenden virtuellen Maschine im Netz oder einem gewöhnlichen (VNC-)Remote-Desktop herstellen, klicken Sie in der Übersicht auf Neu, gefolgt von Weiter, wählen bei der Auswahl der Quelle die Methode geben Sie die Adresse ein und benutzen hier wahlweise die Syntax spice://IP-Adresse oder vnc://IP-Adresse. Der Assistent springt wieder zur Seite Revision, und Sie erstellen die Verbindung mit einem Klick auf die Schaltfläche Anlegen.

Gnome Boxes kennt übrigens eine Handvoll Kommandozeilen-Parameter, die es beim Aufruf mit gnome-boxes -help verrät. Mit --check stellen Sie beispielsweise fest, ob das KVM-Modul geladen ist und die CPU die notwendigen Voraussetzungen erfüllt. Ein gnome-boxes -version zeigt die aktuell installierte Version an. Mit einem Aufruf von gnome-boxes Image öffnen Sie direkt die entsprechende virtuelle Maschine.

Fazit

Technologisch unterscheiden sich die vorgestellten Lösungen fundamental. VirtualBox bietet dem ambitionierten Heimanwender alle Möglichkeiten, ohne aber die Ansprüche an die Kenntnisse unnötig hoch zu schrauben. Im Gegensatz dazu erweist sich Virt-Manager als reinrassiges Profi-Tool, das zudem das komfortable Anlegen und Verwalten von Speicher-Pools erlaubt. Das neue Gnome Boxes hingegen gibt sich als einfach zu bedienendes und zudem schickes, funktional aber eher eingeschränktes Libvirt-Frontend.

Das ist allerdings im Sinne der Erfinder: Funktionen wie der Express-Modus sowie das Beschränken von Optionen passen exakt ins Konzept der Gnome-Macher. Die in einigen Distributionen verfügbare Beta-Version 3.4.x von Boxes hat sich für den praktischen Einsatz allerdings als wenig tauglich erweisen.

Mit der in Gnome 3.6 enthaltenen Version deuten die Entwickler an, wohin die Reise geht. Gelegenheitsnutzer und Einsteiger finden mit Boxes einen einfach zu handhabenden Zugang zu KVM-basierter Virtualisierung und legen mit wenigen Mausklicks virtuelle Maschinen an oder nutzen das Programm als Terminal-Client für VNC-Sitzungen.

Realistisch betrachtet fahren aber wohl viele Anwender im Moment mit VirtualBox besser, und Admins haben mit Virt-Manager ohnehin vollen Zugang zu den vielen Funktionen KVM/Qemu-basierter Instanzen. Diese Situation könnte sich allerdings mit der kommenden Gnome-Boxes-Version 3.8 ändern, denn die Entwickler arbeiten in Boxes 3.7 bereits an der Integration von Red Hats oVirt-Framework [15]. Das ermöglicht es, virtuelle Maschinen mithilfe von Boxes in der Cloud zu verwalten: Hier müssten die Mitbewerber dann erst noch nachziehen. 

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