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

.