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Virtualisierung der openML mit VirtualBox (Schritt-für-Schritt-Anleitung)

Einführung

Möchte man die paedML testen, ohne dass die entsprechende Hardware zu Verfügung steht, kann die paedML auch mit Hilfe der Virtualisierungstechnik auf dem heimischen Computer „simuliert“ werden.
Diese Technik wird auch im Basiskurs-Netzwerkberater Linux sowie in den regionalen Arbeitskreisen eingesetzt. An diesen virtuellen System kann nach Belieben getestet werden, sollte etwas nicht so funktionieren, wie man sich das vorstellt, wird der Computer wieder zu den vorherigen Zustand gebracht.
Hierzu wird eine Virtualisierungssoftware benötigt, in diesem Tutorial wird VirtualBox verwendet. Nach Installation kann diese Software virtualisierte („simulierte“ oder „vorgegaukelte“) Computer zu Verfügung stellen.
Um ein schulisches Netzwerk zu simulieren, werden vier virtualisierte Computer benötigt.

  1. Computer für den IPCop (Firewall der paedML)
  2. Computer für den eigentlichen paedML-Server
  3. Computer als Arbeitsplatzrechner, also ein „normaler“ Computer in der Schule, wie ihn jeder Lehrer kennt.
  4. Computer als weitere Arbeitsplatzrechner, um die Funktion „Imaging“ zu veranschaulichen

Auf den Arbeitsplatzrechner soll das Betriebssystem Ubuntu installiert werden. Es wäre auch möglich, Windows zu installieren, allerdings müsste hierzu – auch für eine virtuelle Installation – eine Lizenz erworben, Ubuntu hingegen ist vollkommen kostenfrei.
Zum Testen wird die openML verwendet, diese ist im Gegensatz zur paedML kostenfrei, bis auf das Aussehen der Schulkonsole sind paedML und openML nahezu identisch.

Vorbereitungen

Zunächst wird das Programm VirtualBox installiert, anschließend werden die Iso-Dateien („CDs in einer Datei“) der openML (aktuell: Version 5.1) und von Ubuntu (Version 10.04, neuere Versionen befinden sich noch in der Testphase) heruntergeladen.

Links zu den Downloads:

Erstellen der virtuellen Computer

Zunächst wird der DHCP-Server von VirtualBox ausgestellt, da diese Aufgabe vom paedML-Server übernommen wird.
Dazu wird im Menü Datei der Menüpunkt „globale Einstellungen“ gewählt und im erscheinenden Fenster wird in der vertikalen Menüleiste der Punkt „Netzwerk“ geklickt.
Auf der rechten Seite erscheint ein Icon mit einem Schraubendreher, nach Klick öffnet sich ein weiteres Fenster, in welchem man den rechten Reiter auswählt und den Haken vor „DHCP-Server aktivieren“ entfernt.

Nun werden vier virtuelle Computer erstellt. Auf dem ersten Computer wird der IPCop installiert, auf dem zweiten der openML-Server und auf dem dritten und vierten Computer wird Ubuntu installiert.

Erstellen des virtuellen Rechners für den IP-Cop

Durch Klicken auf den blauen Button Neu wird eine neue virtuelle Maschine erstellt werden.
Es wird nun Schritt für Schritt abgefragt, welche Hardware VirtualBox simulieren soll, außerdem müssen grundlegende Angaben zum virtuellen Computer gemacht werden.

  1. Im ersten Fenster gibt man den Namen des virtuellen Rechners (IPcop) ein und wählt als Betriebssystem Linux in der Version Debian.
  2. Im zweiten Fenster wird die Größe des Hauptspeichers festgelegt. Im Handbuch des IPCop ist als Mindestforderung 64 MB angegeben.
  3. Im den nächsten beiden Fenstern wird die virtuelle Festplatte erzeugt und der Typ auf VDI festgelegt.
  4. Anschließend kann die Art der Abspeicherung gewählt werden, hier verwenden wir dynamisch alloziert. Dies bietet den Vorteil, dass der Speicherplatz auf dem Wirtsrechner (also dem „realen“ Rechner, auf dem VirtualBox installiert ist) erst dann belegt wird, wenn er tatsächlich von der virtuellen Maschine auch benötigt wird.
  5. Nun wird die Größe der virtuellen Festplatte festgelegt. Als Mindestanforderung sind im IPCop-Handbuch 4 GB genannt.
  6. Abschließend wird bestätigt, dass die neue virtuelle Maschine erzeugt werden soll.
  7. Es werden nun zwei Netzwerkarten durch Klicken von Netzwerk angelegt. Wir wählen für die beiden Netzwerkkarten unterschiedliche Adaptertypen aus, um so später die Zuordnung leichter zu gestalten.
    Die Karte, die das rote Netz („Internet“) bedient, wird als Netzwerkbrücke angeschlossen (erweitert → Adaptertyp: Intel Pro 1000 T Server).
    Die Karte, die das grüne Netz („LAN“) bedient, wird zunächst aktiviert, und an das interne Netzwerk angeschlossen (erweitert → Adaptertyp: AMD Pcnet 32 and AMD PcnetPCI).
  8. Abschließend wird unter System → Massenspeicher die Festplatte unter dem SATA-Controller gelöscht (Markieren und den Minus-Button) klicken.
    (Falls kein SATA-Controller vorhanden ist, muss nichts getan werden).\\Unter dem IDE-Controller wird eine neue Festplatte hinzugefügt: IDE-Controller wird ausgewählt und auf der rechten Seite das rechte Symbol anklicken und vorhandene Platte auswählen.\\Bei der Standardinstallation von VirtualBox ist diese an folgendem Ort abgelegt: System-Festplatte → Benutzer → Eigener Benutzername → VirtualBox VMs → Name des virtuellen Rechners.

Erstellen des virtuellen Rechners für den paedML-Server

Die virtuelle-Maschine für den openML-Server wird anlog zum IPCop-Rechner angelegt.
Es gibt folgenden Unterschied: Der openML-Rechner benötigt nur eine Netzwerkkarte, die an das interne Netzwerk angeschlossen ist. Weiterhin muss die simulierte Hardware großzügiger ausgelegt sein. Im Handbuch werden Minimum für Arbeitsspeichergröße empfiehlt sich mind. 1GB und mind. 40 GB für die Festplatte genannt. Es gilt: Je höher die Werte, umso besser, falls der Wirtsrechner leistungsfähig genug ist.
Insbesondere die Festplattengröße sollte auf ca. 100 GB erhöht werden, um mit verschiedenen Images spielen zu können.

Erstellen der virtuellen Rechner für die Arbeitsplatzcomputer

Die virtuellen Rechner (Linux, Ubuntu, Name: Client1) benötigt eine Festplatte mit 25GB, 512MB Arbeitsspeicher und eine Netzwerkkarte, die an das interne Netzwerk angeschlossen ist.
Unter System muss die Bootreihenfolge geändert werden, es wird zunächst nur der Netzwerkboot verwendet.

Analog wird ein weiterer virtueller Rechner, Client2 erzeugt.

Installation der Software

Installieren des IPCops

Der IPCop wird markiert und durch klicken des Buttons Starten gebootet.
Der Rechner bootet bis zur folgender Fehlermeldung

FATAL: No bootable medium found! System halted.

Zum Installieren muss die CD (openML und IPCop sind zusammen auf einer CD gespeichert) „eingelegt“ werden. Hierzu geht man im Fenster der virtuellen Maschine auf: Geräte → CD/DVD-Lauwerke → Datei für virtuelles CD/DVD-ROM-Medium auswählen und öffnet die heruntergeladene iso-Datei der openML.

Nun wird die virtuelle Maschine neu gestartet, z.B. Schließen der virtuelle Maschine: Geräte → Schließen → die virtuelle Maschine ausschalten.
Zum Starten der IPCop in der Liste markieren (durck klicken) und dann den grünen Pfeil klicken.

Nun bootet der Computer von der CD, und der IPCop kann installiert werden.

Im Installationssetup des IPCops navigiert man mit den Pfeiltasten und Tab-Taste.
  1. Im Auswahlmenü wir die Option 4 gewählt
    \\
  2. Es folgen: Sprachauswahl (Pfeiltaste oben, Tabtaste zum Springen auf den Button „ok“, Bestätigen mit der Entertaste), Auswahl der Installationsquelle (CDROM/USBKEY), Hinweise zur Partitionierung und die eigentliche Installation.
  3. Nun kann eine bereits erstellte Systemkonfiguration geladen werden. In unserem Fall verfügen wir nicht über ein solche, d.h. wir überspringen den Punkt: Mit der Pfeiltaste zu Überspringen navigieren, Auswahl durch Drücken der Entertaste, mit der Tabtaste zum OK-Button, Bestätigen mit der Entertaste.
  4. Bei der Netzkonfiguration bietet IPCop eine automatische Erkennung der Netzwerkkarten.
  5. Der IPCop richtet zunächst das grüne Netz ein. Es muss also zunächst die Netzwerkkarte ausgewählt werden, die das grüne Netz bedienen soll. Dies ist in unserem Fall AMD Pcnet 32 and AMD PcnetPCI. Dazu einfach auf automatisch Erkennen, die erste gefundene Karte mit ok auswählen
  6. Gemäß des paedML-Handbuchs können in der nun anstehenden Auswahl der IP-Adresse und Subnetzmaske verschiedene Werte angegeben werden, z.B.
    IP-Adresse: 10.16.1.254
    Subnetzmaske: 255.240.0.0

  7. Es folgen Auswahl des Tastaturtyps (de), der Zeitzone (Europe/Berlin) und die Vergabe des Hostnamen des Rechners und der Domain (z.B. linuxmuster.local).
  8. Es folgt die Konfiguration des Internetanschlusses. Für den Fall, dass der Wirtsrechner über einen Router (welche die IP-Adressen automatisch vergibt) einen DSL-Zugang hat einfach nur ISDN deaktivieren wählen (das ist der Regefall).
  9. Typ der Netzwerkkonfiguration: GREEN + RED
  10. Treiber- und Kartenzuordnung: wählen und noch die Netzwerkkarte für das rote Netz auswählen: mit OK bestätigen, dann wieder automatische Erkennung. Hier wird nur eine Netzwerkkarte (Intel PRO/1000 Gigabit Ethernet) gefunden werden, Zuordnung bestätigen.
  11. Adress-Einstellungen: Für GREEN sind keine Einstellungen notwendig, für RED DHCP wählen (mit Pfeiltasten ansteuern, mit Leertaste auswählen, mit der Tab-Taste zu „OK“ springen und mit Enter bestätigen.)
  12. Mit Fertig wird die Konfiguration beendet.
  13. Abschließend werden die Passwörter für die Benutzer root, admin und backup vergeben (Dabei bewegt sich der Cursor bei Eingabe des Passwortes nicht, um so nicht die Länge des Passwortes zu verraten).
  14. Nach dem Neustart ist der IPCop fertig installiert und konfiguriert.
  15. Nach Einloggen kann dem Befehl
    ping www.linuxmuster.net

    geprüft werden, ob der Internetzugang funktioniert. Abbrechen mit
Tastenkombination: Strg + c

Installation des openML-Servers

  1. openML-CD in den virtuellen Rechner für den openML-Server einlegen (Hierzu geht man im Fenster der virtuellen Maschine auf: Geräte → CD/DVD-Lauwerke → Datei für virtuelles CD/DVD-ROM-Medium auswählen und öffnet die heruntergeladene iso-Datei der openML.) und den Rechner starten.
  2. Der Computer bootet von CD, wir starten mit der Option 1 (Achtung: Zählung beginnt bei 0) starten, die openML installiert sich mit nur wenigen manuellen Eingaben von selbst, Eingaben erfolgen über eine graphische Oberfläche


  3. Die erste Frage (Änderung auf die Speichergeräte schreiben und LVM einrichten) mit Nein beantworten.


    Vorsicht: Dies gilt nur für eine virtualisierte Testversion. Sollte der Server produktiv eingesetzt werden sind hier andere und weitergehende Angaben notwendig (gilt für die Schritte 2 bis 4).

  4. In nächsten Fenster kann wieder die Vorauswahl (Geführt – vollständige Festplatte verwenden)


  5. Partitionierung bestätigen.
  6. Es wird nun das Linuxsystem (Debian Distribution) installiert, auf welchem die paedML aufbaut. Dieser Vorgang benötigt – zumal in der virtuellen Welt – einige Zeit. Zwischendurch startet der Computer neu, hier ist kein Eingreifen notwendig. Es ist normal, dass die graphische Oberfläche zeitweise verlassen wird, und statt dessen die „kryptische Konsole“ zu sehen ist.\\Während dieser Phase werden verschieden Dienste installiert bzw. konfiguriert, z.B. php-Interpreter, Datenbanken, Authentifizierungsdienste, Mailserver.
  7. Nach einiger Zeit erscheinen weitere „Hinweise zur Installation“, es müssen einige Daten eingegeben werden (es können die Voreinstellungen übernommen werden):
    • Laenderkuerzel: DE
    • Bundesland: BW
    • Schulort: Musterstadt
    • Schulname: Musterschule
    • Samba-Doamene des Schulnetzes: SCHULE
    • Hostname des Servers: server
    • Internet-Domaene: wie bei IPCop: linuxmuster.local
    • Interner Adressbereich: 16 – 31
    • SMTP-relay host: CANCEL
    • Eingabe der Passwörter für verschiedene Benutzer: Tipp: bei einer lokalen, virtualisierten Version zu Testzwecken kann immer “muster“ als Passwort verwendet werden, das ist in allen Fortbildungseinrichtungen der Fall.
    • Die Zuordnung der Netzwerkkarte ist einfach, da der virtuelle Computer nur eine Karte besitzt (mit den Pfeiltasten auf „Fertig“ navigieren und mit Enter bestätigen) *
  8. Der Server wird nun automatisch zu Ende konfiguriert, dabei wechselt er wieder in die „kryptische Konsole“
  9. Nun kann man sich auf der Konsole anmelden. Hierzu den Benutzer eingeben („root“ eignet sich hier) mit Enter bestätigen und anschließend das Passwort eingeben.
  10. Nun wird die virtuelle CD aus dem virtuellen CD-Laufwerk entfernt. Hierzu im VirtualBox Fenster Geräte → CD/DVD-Laufwerke den Haken vor „openML…“ entfernen.
  11. Nun wird der Server durch Eingabe von „reboot“ neu gestartet.
  12. Nach dem Neustart: Nach Einloggen kann dem Befehl

<div style=„background: #000000;color: #a8a8a8;font-family:monospace;margin: 5px auto; position: relative;padding: 20px; width: 600px;height: auto;“>ping www.linuxmuster.net</div> </html>
geprüft werden, ob der Internetzugang funktioniert. Abbrechen mit der Tastenkombination: Strg + c

  1. Die erste Aufgabe am Server ist das Aufspielen von Updates aus dem Internet: Hierzu zunächst

    aptitude update
    \\<
    eingeben und dann

<div style=„background: #000000;color: #a8a8a8;font-family:monospace;margin: 5px auto; position: relative;padding: 20px; width: 600px;height: auto;“>aptitude dist-upgrade</div></html>
eingeben. Es wird aufgelistet, welche Pakete aktualisiert werde. Mit der Eingabe von Y bestätigen.

Installation und Integration des ersten Client-Computers

Auf dem ersten Arbeitsplatzcomputer soll die Linuxvariante (Fachbegriff: Linuxdistribution) installiert werden, außerdem soll der Computer in das pädagogische Netz aufgenommen werden.
Jeder Computer im pädagogischen Netz gehört zu einer „Rechnergruppe“.
Auf dem paedML-Server sind die Eigenschaften dieser Rechnerguppe (wie z.B. die Partitionierung der Festplatten und das Betriebssystem) in einer Datei hinterlegt.
Damit der Server diese Datei findet und an die Arbeitsplatzrechner ausliefern kann, muss sich die Datei an einem bestimmten Ort innerhalb des Servers befinden.

  1. Einloggen auf dem Server mit dem Benutzer „root“
  2. Eingabe von:

    cp /var/linbo/examples/start.conf.ubuntu /var/linbo/start.conf.ubuntu

  3. Nun wird der vorbereite Client-Rechner gestartet. Wichtig: Es muss der Netzwerkboot eingeschaltet sein (haben wir bereits beim Einrichten des Rechners erledigt)
  4. Es erscheint das Linbo-Fenster, dort (mit der Maus) auf den Reiter „Imaging“ klicken und das Passwort eingeben (bei der Eingabe des Passwortes ist keine Veränderung im Eingabefeld sichtbar).



  5. Nun wird Rechner registriert, d.h. es werden einige Informationen an den Server geschickt: Die Raumbezeichnung (hier: r100), der Rechnername (hier: r100-pc03), die IP-Adresse (hier: 10.16.100.3) und der Rechnergruppe (hier: ubuntu)


  6. Nach klicken auf Registrieren wechseln wir zum Server und geben dort folgenden Befehl ein:

    import_workstations

  7. Als nächstes wird der Arbeitsplatzrechner neu gestartet. Dazu in Linbo Logout klicken und den gelben Button klicken.
  8. Es erscheint wieder das Linbo-Fenster, allerdings mit einer kleinen Änderung: Links oben erscheint als Gruppe nun „ubuntu“, auch die IP-Adresse hat sich geändert.


    Wieder klicken wir auf den Reiter „Imaging“, geben das Passwort ein und klicken diesmal auf partitionieren, wir bestätigen, dass alle Daten auf der (virtuellen) Festplatte gelöscht werden können.\\Dieser Prozess dauert event. einige Minuten, zwischendurch den Mauszeiger bewegen:
    An dieser Stelle ist Linbo schlecht programmiert: Die Sanduhr des Zeigers verschwindet manchmal erst durch Bewegen der Maus, obwohl die Partitionierung schon längst abgeschlossen ist.
  9. Nun kann das Betriebssystem, in unserem Fall Ubuntu, installiert werden. Hierzu muss der Arbeitsplatzrechner heruntergefahren werden (Maschine → Schließen → die virtuelle Maschine ausschalten) und die Bootreihenfolge geändert werden. Es soll nun von CDROM (zur Erinnerung: unter System zu finden) gebootet werden.
  10. Nach dem Start erhalten wir die Fehlermeldung: „FATAL: Could not read from the boot medium! System halted.“ Wir müssen noch ein „CD einlegen“, d.h. unter Geräte → CD/DVD-Laufwerke → Datei für virtuelles CD/DVD-ROM-Medium auswählen die richtige iso-Datei unseres Ubuntus angeben.
  11. Nun wird der Rechner z.B. über Maschine → zurücksetzen neu gestartet.
  12. Die Ubuntu-Installation wird eingeleitet, wir wählen zunächst Deutsch als Sprache und klicken dann auf Ubuntu 10.04.4 LTS installieren.


  13. In den Schritten 2 und 3 werden allgemeine Informationen abgefragt.
  14. Im Schritt 4 wählen wir Partitionen manuell festlegen (fortgeschritten) aus.


  15. Die Zeile /dev/sda1 wird mit der Maus angeklickt, anschließend wird auf Ändern geklickt.


  16. Diese Partition benutzen als Ext4 journaling file system, die Partition soll formatiert werden, der als Einhängepunkt wird „/“ gewählt.


  17. Weiter geht’s mit dem Button vor. Das Feld „Wie heißen Sie“ kann frei bleiben, als Anmeldenamen wird „linuxadmin“ (dieser Benutzer ist ein vom Netzwerk unabhängiger Administrator) gewählt, als Rechnername wird „r100-pc03“ verwendet.


  18. Bestätigen mit Installieren. Ubuntu wird nun installiert.
  19. Nun wird der Rechner neu gestartet, zum Booten wird nur die Festplatte verwendet (unter System einstellen)
  20. Nach dem Starten als linuxadmin anmelden.
  21. Mit dem Firefox (Firefox Symbole in der Leiste oben) kann die Internetverbindung getestet werden.
  22. Nun muss dem Arbeitsplatzrechner noch mitgeteilt werden, das er ein Teil des paedML-Netzes ist, hierzu muss Software installiert werden.
  23. Hierzu wird das Terminal geöffnet (links oben: Anwendungen → Zubehör → Terminal).
  24. Im Terminal gibt man zunächst

    sudo -s

    ein, mit diesem Befehl wird man – nach Angabe des Passwortes des Benutzers linuxadmin – zum Superadministrator.
  25. Im folgenden werden nun eine Reihe für den Anfänger kryptische Befehle eingeben.
  26. Im Terminal gibt man zunächst

    aptitude update

    Damit wird Ubuntu auf den neuesten Stand gebracht.


  27. aptitude install vim

    Installation eines einfachen Texteditors, Fragen mit „Y“ beantworten.


  28. wget http://pkg.lml.support-netz.de/paedml-release.asc



  29. apt-key add paedml-release.asc



  30. vi + /etc/apt/sources.list

    mit der Pfeiltaste zum Ende der Zeile tackern, dann die Taste i drücken, Pfeiltaste nachts rechts 1 mal drücken und dann 2 mal entertaste


  31. # paedML Clientpaket

    entertaste


  32. deb http://pkg.lml.support-netz.de/client ./

  33. esc taste drücken

    :wq

    entertaste


  34. aptitude update

    entertaste


  35. aptitude dist-upgrade

    entertaste


  36. aptitude install linuxmuster-client

    enter
  37. Fragen mit Y beantworten
  38. Im ersten Dialog muss der LDAP Servers eingetragen werden:

    ldap:10.16.1.1

    (mit der Tabtaste kommt man auf ok)
  39. im zweiten Dialog:

    dc=linuxmuster,dc=local

  40. im ditten Dialog: LDAP Version 3
  41. im vierten Dialog: Nein
  42. im fünften Dialog: nein
  43. im sechsten und den folgenden Dialogen Vorauswahl belassen, jeweils nur bestätigen


  44. exit

    enter


  45. exit

    enter
  46. Ubuntu herunterfahren (rechts oben)

Imaging

Image erstellen und hochladen

Der Client 1 ist jetzt so konfiguriert, wie alle anderen Computer auch konfiguriert sein sollen. Es wird nun von der Festplatte des Clienten 1 ein „Photo der Festplatte“ (Fachsprache: Image erstellen) gemacht, dieses Photo wird an den Server Geschickt (Fachsprache: Image hochladen), anschließend wird das Image an alle Rechner dieser Rechnergruppe verteilt.

  1. Zunächst wird der Client 1 wieder über das Netzwerk gebootet.
  2. In Linbo wird der Reiter Imaging gewählt, das Passwort eingeben und auf Image erstellen geklickt.
  3. In dem sich öffnenden Fenster klickt man auf Image erstellen und hochladen, dies nimmt einige Zeit in Anspruch.

Images verteilen

Nachdem das Image nun auf dem Server liegt, kann das Image verteilt werden („Ausgerollt werden“).

  1. Client 2 wird über das Netzwerk gebootet
  2. In Linbo wird der Reiter Imaging gewählt, das Passwort eingeben und auf Partitionieren geklickt. Sobald dieser Vorgang beendet ist, klickt man auf Cache aktualisieren, das Image wird nun vom Server in die Cache-Partition des Clienten 2 heruntergeladen.
  3. Nun aus Linbo ausloggen und im Reiter Start den Client 2 synchronisiert starten.
  4. Sobald der Rechner synchronisiert ist, ist er wie der Musterrechner Client 1 konfiguriert und einsatzbereit.
  5. Analog verfährt man mit den restlichen Computern.

Sicherungspunkte

Sicherungspunkte erstellen

Jetzt werden nun die Sicherungspunkte der einzelnen virtuellen Maschinen - IPCop, openML-Server und Client 1 - erstellt.
Hierzu muss die entsprechende virtuelle Maschine gestartet sein, unter Maschine Sicherungspunkt erstellen … wird nun einer Sicherungspunkt erstellt, der sinnvollerweise mit „Grundkonfiguration“ benannt wird.

Zusammenfassung

Es steht nun eine komplett virtualisierte Linux Musterlösung zu Verfügung, wie sie aus dem Basiskurs bzw. den regionalen Arbeitskreisen bekannt ist.

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