FreeBSD-Grundkurs 031: Virtualisierung mit bhyve und vm-bhyve

Wer mit FreeBSD Virtualisierung durchführen möchte, hat mehrere Möglichkeiten: Jails, VirtualBox und QEmu. Mit bhyve bietet FreeBSD aber ein eigenes Virtualisierungsprogramm an, welches sehr einfach mit vm-byhve zu benutzen ist. Wie das geht, zeigt dieses Video.

Virtualisierung mit bhyve und vm-bhyve
Virtualisierung mit bhyve und vm-bhyve

In diesem Beispiel zeige ich, wie man vm-byhve und grub2-bhyve installiert, konfiguriert und ein Debian darin installiert.

Virtualisiertes Debian unter bhyve
Virtualisiertes Debian unter bhyve

Hier einige Kommandos:

# SSH-Verbindung, falls nötig, zum Host aufbauen und darauf achten, dass Escape-Sequenzen von SSH ignoriert werden, da diese sonst nicht an die Console von bhyve geschickt werden können (cu)
ssh -e none $servername

# Installation der benötigten Pakete
pkg install vm-bhyve grub2-bhyve

# ZFS-Dataset erstellen
zfs create storage/bhyve

# /etc/rc.conf bearbeiten
sysrc vm_enable="YES"
sysrc vm_dir="zfs:server/bhyve"

# vm-byhve initialisieren
vm init

# Template kopieren und bearbeiten
cp /usr/local/share/examples/vm-bhyve/debian.conf /server/bhyve/.templates/mydebian.conf

# Switch erstellen und Netzwerk-Interface hinzufügen
vm switch create public
vm switch add public bge0

# ISO-Datei für die Installation von Debian herunterladen
vm iso https://cdimage.debian.org/debian-cd/current/amd64/iso-cd/debian-11.5.0-amd64-netinst.iso

# Virtuelle Maschine erstellen, Festplattengröße auf 16GB setzen
vm create -t mydebian -s 16g mydebian

# Virtuelle Maschine installieren
vm install -f mydebian debian-11.5.0-amd64-netinst.iso

# Virtuelle Maschinen auflisten (inkl. Status)
vm list

# Vorhandene ISO-Dateien ansehen
vm iso

# Automatischer Start der virtuellen Maschinen
vm_list="vm1 vm2"
vm_delay="5"

Hier geht es zum Video.

FreeBSD-Grundkurs 029: RAID1 mit GMIRROR

Datenredundanz ist mitunter ein sehr wichtiges Theman. Wie man ein (Software-) RAID1 mit FreeBSD und GMIRROR aufbaut, zeigt dieses Video.

RAID1 mit GMIRROR
RAID1 mit GMIRROR

Die Erstellung eines einfach RAID1 funktioniert so:

# Erste Festplatte labeln
gmirror label -b round-robin $name $device1

# gmirror laden (für den Boot 'geom_mirror_load="YES"' in /boot/loader.conf eintragen
gmirror load

# Zweite Festplatte einbinden
gmirror insert $name $device2

# Status ansehen
gmirror status

Alle wichtigen Dinge und auch Beispiele stehen in der Manpage. Bitte immer lesen!

Hier geht es zum Video.

FreeBSD-Grundkurs 028: Festplattenverschlüsselung mit GELI

Datenverschlüsselung ist sehr wichtig. Wie einfach das mit FreeBSD und GELI funktioniert, zeigt dieses Video.

Festplattenverschlüsselung mit GELI
Festplattenverschlüsselung mit GELI

Das Vorgehen ist relativ einfach. Wir verschlüsseln eine Festplatte mit AES-XTS 256 mit Passphrase (Kennwort) und einer Sektorgröße von 4096:

geli init -s 4096 -e aes -l 256 $device

Das Einhängen ist dann ebenfalls leicht:

geli attach $device

Wenn man die Festplatte (oder Partition oder das Device) beim Starten des Computers entschlüsselt wird, dann reicht ein Eintrag in der /etc/rc.conf:

geli_devices="$device"

Mitunter ist es sinnvoll, das Auto-Detaching abzuschalten, weswegen noch ein Eintrag in die rc.conf muss:

geli_autodetach="NO"

Bitte lest dazu aber alle Dokus durch, da es da um einen sicherheitsrelevanten Teil geht!

Nicht vergessen, dass in der /boot/loader.conf folgender Eintrag bei der Benutzung von GELI stehen muss:

geom_eli_load="YES"

Es gibt noch weitere Möglichkeiten. Es ist zum Beispiel möglich, bestimmte Parameter (z.B. geli_autodetauch) auf einzelne Devices zu konfigurieren, so dass diese dann nicht global gelten. Hier gibt es noch weiteführende Informationen, die unbedingt gelesen werden sollten.

Als Nachtrag: Wenn der Computer das kann, Hardware-Encryption einschalten (/boot/loader.conf):

aesni_load="YES"

Hier geht es zum Video.

FreeBSD-Grundkurs 027: Die Befehle truncate und mdconfig

Für die nächsten Videos brauchen wir zwei Befehle, auf die ich in diesem Video einmal ganz kurz eingehen möchte: truncate und mdconfig.

Die Befehle: truncate und mdconfig
Die Befehle: truncate und mdconfig

Mit truncate ist es möglich, Dateien zu vergrößern und zu verkleinern. Es kann aber auch Dateien mit bestimmter Größe erstellen. Wir benutzen truncate so:

truncate -s 1g Dateiname

Dieser Befehl erstellt eine Datei mit der Größe von einem Gigabyte.

Mit mdconfig können wir Dateien als Devices einbinden:

# Datei einbinden
mdconfig -a -f Dateiname

# Eingebundene Datei wieder entfernen (X steht für die Device-Nummer)
mdconfig -d -uX

# Devices anzeigen lassen
mdconfig -l -v

Hier geht es zum Video.

wxWidgets-Tutorial 005 – wxWidgets auf FreeBSD installieren und ein erstes Beispielprojekt

Dieses Video zeigt, wie einfach die Installation von wxWidgets unter FreeBSD geht.

wxWidgets auf FreeBSD installieren und ein erstes Beispielprojekt
wxWidgets auf FreeBSD installieren und ein erstes Beispielprojekt

wxWidgets ist einfach installierbar:

pkg install wx31-gtk3

Hier das Beispielprogramm:

#include <wx/wx.h>

class MyApp : public wxApp {

	public:
		bool OnInit();

};

class MyFrame : public wxFrame {

	public:
		MyFrame();

};

IMPLEMENT_APP(MyApp)

bool MyApp::OnInit() {
	MyFrame *myFrame = new MyFrame;
	myFrame->Show();
	SetTopWindow(myFrame);

	return true;
}

MyFrame::MyFrame() : wxFrame(nullptr, wxID_ANY, "Meine wx-App") {
	wxStaticText *staticText = new wxStaticText(this, wxID_ANY, "Hello World");
}

Und so wird es kompiliert:

c++ *.cpp -o mywxapp `wxgtk3u-3.1-config --libs --cppflags` -std=c++11

Folgendermaßen sieht es dann aus:

Beispielprojekt unter FreeBSD
Beispielprojekt unter FreeBSD

Hier geht es zum Video.

Kurztipp: bhyve auf FreeBSD mit vm-bhyve

Alle nutzen Jira. Ich hatte das seinerzeit mal bei der CGM nutzen müssen, wollte mir aber auch mal wieder die aktuelle Version ansehen, um wenigstens sagen zu können: ich kenne es (Pssst: Redmine gefällt mir von der Übersicht und Usability aber weitaus besser – Geschmackssache).

Da ich hier nur FreeBSD-Server rumstehen habe, dachte ich mir: Da gibt’s ja bhyve. Angesehen und aus Zeitgründen wieder verworfen, da ich mich nicht ewig mit der Bedienung auseinandersetzen wollte und konnte. Irgendwann stieß ich dann auf vm-bhyve, einem kleinen Konsolenprogramm, dass eine ähnliche Bedienung wie die anderen administrativen Programme unter FreeBSD bietet (geli, gstat, gpart…).

Auf meinem Server (Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1220L V2 @ 2.30GHz) habe ich es dann auch direkt installiert und wollte Ubuntu virtualisieren, genauer: Ubuntu Server. Die Installation lief auch mit dem bei bhyve-vm mitglieferten Template durch, bootete aber nicht, sondern blieb im Grub hängen. Irgendwo in den Tiefen des Internet fand ich dann, dass man LVM bei der Installation weglassen sollte. Gemacht, funktionierte aber genauso schlecht.

Was dann aber funktionierte, und das absolut reibungslos, war die Installation von Debian. Das installierte sich problemlos und bootete durch. Jira und die geforderten Abhängigkeiten waren auch in ein paar Minuten installiert und liefen direkt, so dass ich mir Jira noch einmal genauer ansehen konnte.

Wer also mit FreeBSD (mit allen Features und Einschränkungen) als Hypervisor liebäugelt, dem sei angeraten, sich einmal vm-bhyve anszusehen.

FreeBSD-Grundkurs 026: Die grafische Benutzeroberfläche (GUI) – Installation von Xorg und XFCE

Auch, wenn es aus dem Konzept ist: aufgrund der Nachfragen zeige ich, wie man schnell und einfach Xorg und XFCE installieren und benutzen kann (mit deutschen Einstellungen).

Die grafische Benutzeroberfläche - Installation von Xorg und XFCE
Die grafische Benutzeroberfläche – Installation von Xorg und XFCE

Letztlich sind die Schritte einfach. Wir nehmen ein aktuelle und vollständig durchgepatchtes FreeBSD (in meinem Fall FreeBSD 13.1-RELEASE-p2) und installieren folgende Pakete:

pkg install xorg xfce slim

Dann konfigurieren wir noch, dass dbus und slim beim Starten des Betriebssystem automatisch starten sollen:

service slim enable
service dbus enable

Wir erstellen die Datei “/usr/local/etc/X11/xorg.conf.d/keyboard-de.conf” mit folgendem Inhalt:

Section "InputClass" 
    Identifier    "KeyboardDefaults" 
    MatchIsKeyboard    "on" 
    Option        "XkbLayout" "de" 
EndSection

Dann legen wir für den Benutzer oder die Benutzer, die XFCE verwenden wollen, im Home-Verzeichnis eine Datei mit dem Namen “.xinitrc” an, die folgenden Inhalt hat:

export LANG=de_DE.ISO8859-15
. /usr/local/etc/xdg/xfce4/xinitrc

Das war es schon. Einmal durchstarten (oder alle Dienste per Hand starten) und man kann sich ins System einloggen.

Wer das, wie ich, in VirtualBox macht, dem empfehle ich noch die VirtualBox-Guest-Additions:

pkg install virtualbox-ose-additions
service vboxguest enable
service vboxservice enable

So sieht dann das Ergebnis aus:

XFCE mit Xorg auf FreeBSD in VirtualBox
XFCE mit Xorg auf FreeBSD in VirtualBox

Hier geht es zum Video.

Festplatte kaputt, RAID degraded, tauschen – FreeBSD, ZFS, gmirror

Homer – ja, Homer – mein Hauptserver zu Hause, hatte auf einer Festplatte immer mal wieder Lesefehler. Das war eine ganze Zeit weg und ich dachte, das Thema wäre gegessen, jetzt tauchten sie aber wieder auf. Also: Neue Festplatte muss rein, bevor die alte stirbt.

Ich schreibe hier einmal die Konstellation und wie ich vorgegangen bin, da das Setup etwas “eigenwillig” ist.

Homer ist ein HP Microserver der achten Generation, hat 8GB RAM, vier Festplattenplätze, die bei mir komplett mit 2TB-HDDs belegt sind. Installiert ist aktuell FreeBSD 13.1-RELEASE. Ich wollte ein RAID5 haben, aber meine Daten verschlüsselt vom Betriebssystem trennen, ohne eine Festplatte dazu abzustellen oder irgendeine andere Lösung zu nutzen. Auch wollte ich keinen Hardware-RAID-Controller haben. Zum Einen, weil die teuer sind, aber viel wichtiger: weil ich die Vorteile von ZFS wollte.

Also: Betriebssystem unverschlüsselt (kann man drüber streiten, normalerweise solltet ihr aber alles verschlüsseln, auch OS und Logging usw.!), Daten verschlüsselt, alles RAID5 soweit möglich, in meinem Fall also RAID-Z1. Da ich noch einen SWAP-Bereich habe, sollte der auch redundant ausgelegt sein. Dafür nahm ich gmirror (GEOM mirror).

Die Partitionierung aller vier Platten ist identisch:

=>        40  3907029088  adaX  GPT  (1.8T)
          40         944     1  (null)  (472K)
         984    33554432     2  swapX  (16G)
    33555416   125829120     3  zrootX  (60G)
   159384536  3732930560     4  serverX  (1.7T)
  3892315096    14714032        - free -  (7.0G)

Das X steht hier für eine Zahl zwischen 0 und inklusive 3. Alle vier HDDs haben einen Bootsektor und Bootcode für ZFS drauf, so dass tatsächlich jede Platte ausfallen, aber dennoch gebootet werden kann.

Ich hatte hier noch eine Festplatte auf Halde, gleiche Größe, anderes Modell. Aus dem Grund sieht man, dass ich in der Partitionierung noch 7GB freigelassen habe. Freilich ist das ein wenig viel, um Hardwareunterschiede auszugleich, es reicht merklich weniger, aber ich weiß nicht mehr, warum ich diese Entscheidung vor einigen Jahren so traf. Letztlich ist es so, dass die eine 2TB-Platte von Hersteller X doch ein paar weniger oder mehr Bytes als die von Hersteller Y oder von einem anderen Modell haben kann. Ist die Platte kleiner, kann das RAID nicht mehr resilvern, da ja die Kapazität nicht ausreicht. Deshalb lässt man einfach ein paar MB (und nicht wie ich GB) frei, falls das Problem einmal eintreten sollte.

Gut, Platte lag herum, was als nächstes? Natürlich direkt eine neue Platte bestellen, denn sobald ich die auf Halde liegende Platte verbaue, habe ich keinen Ersatz mehr hier für einen meiner Server.

Danach war mein Vorgehen recht einfach. Als erstes sicherte ich mir das Layout der Platte (ada2 war defekt):

gpart backup ada2 > /root/ada2.gpart

Auch, wenn HP angibt, dass ohne RAID-Controller das System nicht “Hotplugable” sei, ist das doch in den Spezifikationen für SATA drin und ich hätte die Platte auch so ziehen können. Da ich den Rechner aber auch aussagen wollte (und der hatte es nötig!), fuhr ich ihn herunter, saugte aus, tauschte die Platte und fuhr den Rechner wieder hoch (bitte, liebe Hersteller: macht den Tausch von Festplatten doch caddy- und schraubenfrei!).

Natürlich waren die RAIDs jetzt “degraded”. Hier beginnt die kritische Phase. Als erstes sah ich, ob die neue Platte erkannt wurde:

root@homer:~ # camcontrol devlist
<ST2000VX003-1HH164 CV12>          at scbus0 target 0 lun 0 (pass0,ada0)
<ST2000VX003-1HH164 CV12>          at scbus1 target 0 lun 0 (pass1,ada1)
<ST2000DM008-2FR102 0001>          at scbus2 target 0 lun 0 (pass2,ada2)
<ST2000VX003-1HH164 CV12>          at scbus3 target 0 lun 0 (pass3,ada3)
<AHCI SGPIO Enclosure 2.00 0001>   at scbus6 target 0 lun 0 (ses0,pass4)
<asmedia ASM1153E 0>               at scbus7 target 0 lun 0 (da0,pass5)

Und da war sie. Man sieht, dass es ein anderes Modell ist. Mit

root@homer:~ # diskinfo -v ada2
ada2
	512         	# sectorsize
	2000398934016	# mediasize in bytes (1.8T)
	3907029168  	# mediasize in sectors
	4096        	# stripesize
	0           	# stripeoffset
	3876021     	# Cylinders according to firmware.
	16          	# Heads according to firmware.
	63          	# Sectors according to firmware.
	ST2000DM008-2FR102	# Disk descr.
	ZFL5QMHW    	# Disk ident.
	ahcich2     	# Attachment
	id1,enc@n3061686369656d30/type@0/slot@3/elmdesc@Slot_02	# Physical path
	Yes         	# TRIM/UNMAP support
	7200        	# Rotation rate in RPM
	Not_Zoned   	# Zone Mode

sah ich mir dann noch die Spezifikationen an und alles war soweit ok. Jetzt spielte ich das Paritionsschema wieder ein, was ich vorher sicherte:

gpart restore ada2 < /root/ada2.gpart

Da ja alle Platten das selbe Partitionsschema haben, hätte ich auch folgendes machen können:

gpart backup ada1 | gpart restore ada2

Dabei werden aber die Labels nicht mitgesichert, so dass ich diese noch setzen musste:

gpart modify -i 2 -l swap2 ada2
gpart modify -i 3 -l zroot2 ada2
gpart modify -i 4 -l server2 ada2

Als nächstes wollte ich mit dem kleinsten Problem beginnen, dem Swap-Mirror, der den Namen “swap” trägt. Also:

gmirror forget swap
gmirror insert swap /dev/gpt/swap2

Das Resilvering ging dann sehr schnell, weil Swap nicht sonderlich groß war, und schon bald sah es so aus:

root@homer:~ # gmirror status
       Name    Status  Components
mirror/swap  COMPLETE  ada0p2 (ACTIVE)
                       ada1p2 (ACTIVE)
                       ada3p2 (ACTIVE)
                       ada2p2 (ACTIVE)

Dann ging es an den zroot, also den Bereich, auf dem das Betriebssystem liegt. Das war sehr einfach, da nicht verschlüsselt, und somit reichte:

zpool replace zroot gpt/zroot2 gpt/zroot2

Schon begann das Resilvering, was auch nicht lange brauchte. In der Zeit kümmerte ich mich um den “server”-Bereich. Dieser ist mit GELI (GEOM eli) verschlüsselt, also musste ich das zuerst vorbereiten:

geli init -s 4096 -e aes -l 256 /dev/gpt/server2

Dann einhängen:

geli attach /dev/gpt/server2

Hat das funktioniert, dann noch das Device im ZFS-Pool tauschen:

zpool replace server /dev/gpt/server2.eli /dev/gpt/server2.eli

Jetzt noch den Bootcode schreiben, damit man von der Platte auch booten kann:

gpart bootcode -b /boot/pmbr -p /boot/gptzfsboot -i 1 ada2

Solange das Resilvering läuft, ist natürlich “kritische Phase”:

root@homer:~ # zpool status
  pool: server
 state: DEGRADED
status: One or more devices is currently being resilvered.  The pool will
	continue to function, possibly in a degraded state.
action: Wait for the resilver to complete.
  scan: resilver in progress since Tue Sep 13 06:32:15 2022
	4.10T scanned at 47.7M/s, 3.34T issued at 38.8M/s, 5.37T total
	856G resilvered, 62.11% done, 15:15:49 to go
config:

	NAME                       STATE     READ WRITE CKSUM
	server                     DEGRADED     0     0     0
	  raidz1-0                 DEGRADED     0     0     0
	    gpt/server0.eli        ONLINE       0     0     0
	    gpt/server1.eli        ONLINE       0     0     0
	    replacing-2            DEGRADED     0     0     0
	      4177616201411802674  UNAVAIL      0     0     0  was /dev/gpt/server2.eli/old
	      gpt/server2.eli      ONLINE       0     0     0  (resilvering)
	    gpt/server3.eli        ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

  pool: zroot
 state: ONLINE
  scan: resilvered 9.88G in 00:06:38 with 0 errors on Tue Sep 13 06:36:11 2022
config:

	NAME            STATE     READ WRITE CKSUM
	zroot           ONLINE       0     0     0
	  raidz1-0      ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot0  ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot1  ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot2  ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot3  ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

Man sieht, dass der Aufwand natürlich durchaus höher ist, als bei einem Hardware-RAID, wo man im Optimalfall nur “Platte raus, Platte rein” machen muss. Aber sonderlich schwierig und kompliziert ist es auch nicht.

Update

Das Resilvering ist durch, das RAID ist wieder in einem konsistenten Zustand. Es hat fast 43 Stunden gedauert, bis alles durch war.

root@homer:~ # zpool status
  pool: server
 state: ONLINE
  scan: resilvered 1.34T in 1 days 18:41:45 with 0 errors on Thu Sep 15 01:14:00 2022
config:

	NAME                 STATE     READ WRITE CKSUM
	server               ONLINE       0     0     0
	  raidz1-0           ONLINE       0     0     0
	    gpt/server0.eli  ONLINE       0     0     0
	    gpt/server1.eli  ONLINE       0     0     0
	    gpt/server2.eli  ONLINE       0     0     0
	    gpt/server3.eli  ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

  pool: zroot
 state: ONLINE
  scan: resilvered 9.88G in 00:06:38 with 0 errors on Tue Sep 13 06:36:11 2022
config:

	NAME            STATE     READ WRITE CKSUM
	zroot           ONLINE       0     0     0
	  raidz1-0      ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot0  ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot1  ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot2  ONLINE       0     0     0
	    gpt/zroot3  ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

YouTube-Video-Kurztipp: Firebird 4 Datenbankserver auf FreeBSD installieren

Weniger ein Kurztipp als eher eine Anleitung für mich, falls das nochmal vorkommen sollte. Ich zeige, wie man flott Firebird 4 auf FreeBSD installiert.

Firebird 4 Datenbankserver: Installation auf FreeBSD
Firebird 4 Datenbankserver: Installation auf FreeBSD

Hier mal die Kurzanleitung:

# pkg install -y firebird40-server

# cp /usr/local/etc/firebird/firebird.conf.sample /usr/local/etc/firebird/firebird.conf
# service firebird enable
# service firebird start

# mkdir -p /server/database/firebird && chown -R firebird:firebird /server/database/firebird
# su - firebird
# isql-fb -user SYSDBA /var/db/firebird/security4.fdb
$ CREATE USER SYSDBA PASSWORD 'StrongPassword';
$ CREATE DATABASE '/server/database/firebird/mytest.fdb' page_size 8192;
$ exit;

Hier sieht man die funktionierende Verbindung in DBeaver:

Firebird-4-Verbindung in DBeaver

Hier geht es zum Video.