win10 Hyper-V安装配置ubuntu虚拟机

启用Hyper-V

开始->设置->应用->程序和功能->启用或关闭Windows功能。
在打开的窗口中，选择“Hyper-V”，弃选“适用于Linux的Windows子系统”和“虚拟机平台”。

hyper v 显卡虚拟化_hyper v 显卡虚拟化


重启。

win键->Windows管理工具->Hyper-V管理器，就是win10自带的虚拟机管理程序了。

Hyper-V的虚拟交换机原理

Hyper-V创造了虚拟交换机的概念，把所有的虚拟机连接到虚拟交换机，虚拟交换机连接到网络。

虚拟交换机的类型有3种：

  • 外部虚拟交换机
    绑定到物理网络适配器，从而直连物理网络。虚拟机通过虚拟交换机向网络申请独立的IP地址访问物理网络。在这种模式下，物理计算机（宿主机）也允许被视作连接到外部虚拟交换机的一个设备，地位和其他虚拟机相同。

hyper v 显卡虚拟化_hyper v 显卡虚拟化_02


如果外部虚拟交换机选择和宿主机共享网络适配器，则宿主机也连接到外部虚拟交换机，通过外部虚拟交换机上网。

如果外部虚拟交换机选择不和宿主机共享网络适配器，那么宿主机连接到另一个物理网络适配器，或者不能连接网络（在物理计算机只有一个物理网络适配器的情况下）。

  • 内部虚拟交换机
    介于物理计算机（宿主机）和虚拟机之间，只能用于虚拟机之间以及虚拟机和物理计算机之间的连接。内部虚拟交换机不提供与物理网络之间的连接，但只要物理计算机可以上网，内部虚拟交换机能自动使用NAT(网络地址转换)向虚拟机提供计算机网络的访问权限。

hyper v 显卡虚拟化_hyper v 显卡虚拟化_03


宿主机通过物理网络适配器连接网络，同时通过虚拟网络适配器连接内部虚拟交换机，和其他虚拟机通信。虚拟机通过内部虚拟交换机的NAT功能，通过宿主机访问网络。

  • 专用虚拟交换机
    和内部虚拟交换机类似，但物理计算机（宿主机）和虚拟机之间无法连接。

hyper v 显卡虚拟化_rdp_04


宿主机不连接专用虚拟交换机，故无法和虚拟机通信。虚拟机也无法上网。

NIC: Network Interface Card。网络适配器，俗称网卡或网络接口卡。

创建虚拟交换机

Hyper-V默认创建了内部虚拟交换机。
可以用Hyper-V管理器的“虚拟交换机管理器”创建新的虚拟交换机：

hyper v 显卡虚拟化_pulseaudio_05

hyper v 显卡虚拟化_ubuntu_06

创建外部虚拟交换机时，可以配置是否和宿主机共享物理网络适配器:

hyper v 显卡虚拟化_rdp_07

可以创建多个虚拟交换机。
虚拟机的网络适配器随时可以更换连接到的虚拟交换机，非常方便。

管理操作系统：是指起管理作用的操作系统，这个操作系统负责管理所有的虚拟机。一般情况下，宿主机的操作系统就是管理操作系统。

创建虚拟机

从ubuntu官网下载镜像文件ubuntu-20.04.2.0-desktop-amd64.iso。

启动Hyper-V管理器，新建->虚拟机。弹出新建虚拟机向导，然后逐项填写。

  • 指定名称和位置
    名称：VirtualUbuntu，可自己决定。
    位置：勾选“将虚拟机存储在其他位置”，位置为“D:\ubuntu”，可自己决定。
  • 指定代数
    选择第二代，功能更新一点。
  • 分配内存
    启动内存：2048MB。可自己决定。
    勾选“为此虚拟机使用动态内存”，虚拟机在内存不够时可继续扩展内存。
  • 配置网络
    配置虚拟机的网络适配器连接到哪个虚拟交换机。可选择连接Default Switch，也可以连接其他的虚拟交换机。Default Switch是Hyper-V创建的使用NAT模式的内部虚拟交换机。这个配置在虚拟机创建后，也是可以随时修改的。Hyper-V的虚拟交换机有3种类型，虚拟机创建完成后，仍然可以配置其网络适配器，切换连接到的虚拟交换机。
  • 连接虚拟硬盘
    勾选“创建虚拟硬盘”，大小200GB，可自己决定。
  • 安装选项
    勾选“从可启动的映像文件安装操作系统”，然后填写映像文件ubuntu-20.04.2.0-desktop-amd64.iso的位置。

配置完成后的摘要如下：

hyper v 显卡虚拟化_ubuntu_08

然后再设置一下虚拟机：

hyper v 显卡虚拟化_hyper-v_09

  • 安全：取消“启用安全启动”。因为启用安全启动后，安装iso时会报错。
  • 内存：勾选“启用动态内存”，最大RAM 8192MB，可自己决定。
  • 网络适配器：根据情况选择连接合适的虚拟交换机。因为公司电脑只允许一个IP且绑定了MAC地址，所以我选择Default Switch，这是Hyper-V默认创建的内部虚拟交换机。如果网络允许为一台电脑分配多个IP，可以考虑连接外部虚拟交换机，这样虚拟机可以直接上网，可以被外网机器发现并连接。如果连接内部虚拟交换机，虚拟机只能被其他虚拟机或者宿主机发现并连接。

关闭虚拟机后可随时修改虚拟机的设置。

在虚拟机中安装ubuntu

选择之前创建的虚拟机，连接。
进入虚拟机界面后，点击启动，就进入安装了。安装过程和普通安装基本一样。我选择了“最小安装”，取消“安装Ubuntu时下载更新”，以加快安装速度。

配置ubuntu

安装完成，重启ubuntu。然后配置一些服务，方便在宿主机中操作ubuntu系统。

ssh service

sudo apt install -y openssh-server
/etc/init.d/ssh是脚本文件，start, stop, status命令都在里面，例如：

service ssh status
sudo service ssh start
sudo service ssh stop

/etc/ssh/sshd_config是配置文件，man sshd_config可以看到详细配置说明。
ssh service默认开机启动。
在ubuntu内通过ifconfig获取ip地址。需要注意：在内部虚拟交换机模式下，虚拟机的ip地址在物理计算机重启后会发生变化。
ubuntu开启ssh serivce后，在宿主机可以用putty等软件连接ubuntu。

samba service

sudo apt install -y samba
/etc/init.d/smbd是脚本文件，实现了start, stop, status等命令，例如：

service smbd status
sudo service smbd start
sudo service smbd stop

/etc/samba/smb.conf是配置文件。man smb.conf即可看到配置文件的详细说明。在smb.conf中增加一个section描述自己的共享目录，如下：

[ericwang]
comment = ericwang directory
path = /home/ericwang
valid users = ericwang
guest ok = no
writeable = yes
create mask = 0744
directory mask = 0755

可用命令testparm来测试smb.conf文件是否正确。
必须使用smbpasswd增加用户名和samba密码，否则宿主机登录不上： sudo smbpasswd -a ericwang samba service默认开机启动。
利用samba service，宿主机可以直接访问和修改虚拟机内共享的目录和文件。

nfs service

sudo apt install -y nfs-kernel-server
/etc/init.d/nfs-kernel-server是脚本文件，提供status, start, stop命令等，例如：

service nfs-kernel-server status
sudo service nfs-kernel-server start
sudo service nfs-kernel-server stop

/etc/exports是配置文件。man exports，可以看到export的配置项的详细说明。例如想用/home/ericwang/nfs作为共享目录，那么先建立/home/ericwang/nfs目录，然后修改/etc/exports，增加/home/ericwang/nfs *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)。
nfs service默认开机启动。
开启nfs service，虚拟机可作为nfs server，从而建立nfs调试环境。

xrdp service

xrdp是rdp(Remote Desktop Protocol)协议的开源版本。ubuntu开启xrdp服务后，可在win10使用远程桌面登录。好处有：

  • 可把ubuntu的声音重定向到win10宿主机播放，解决hyper-v无法播放声音的问题。
  • 可以调整ubuntu分辨率，实现全屏操作。
  • 可以通过远程桌面的设置，将win10的本地资源（例如打印机、剪贴板、磁盘分区、u盘）共享到ubuntu，从而在ubuntu和win10之间进行拷贝粘贴，在ubuntu中直接操作win10系统的文件。

Hyper-V针对ubuntu系统的增强会话模式就是基于xrdp实现的，相比增强会话模式，直接启用ubuntu的xrdp服务会更简单直接，兼容性也更好。从ubuntu20.04开始，Hyper-V自己也放弃了对ubuntu的增强会话模式的支持。

sudo apt install -y xrdp
/etc/init.d/xrdp是脚本文件，提供status, start, stop命令等，例如：

service xrdp status
sudo service xrdp start
sudo service xrdp stop

/etc/xrdp/是配置目录，/etc/xrdp/xrdp.ini等是配置文件。注意/etc/xrdp/pulse/default.pa是音频的配置文件，其内容如下：

.nofail
.fail
load-module module-augment-properties
load-module module-always-sink
.ifexists module-xrdp-sink.so
load-module module-xrdp-sink
.endif
.ifexists module-xrdp-source.so
load-module module-xrdp-source
.endif
.ifexists /var/lib/xrdp-pulseaudio-installer/module-xrdp-sink.so
load-module /var/lib/xrdp-pulseaudio-installer/module-xrdp-sink.so
.endif
.ifexists /var/lib/xrdp-pulseaudio-installer/module-xrdp-source.so
load-module /var/lib/xrdp-pulseaudio-installer/module-xrdp-source.so
.endif
load-module module-native-protocol-unix

可以看出，如果要实现音频重定向，需要module-xrdp-source.so和module-xrdp-sink.so。而这两个动态库默认不安装，所以需要我们自己编译和安装，才能实现xrdp的音频重定向。这里简单说明一下：pulseaudio是linux系统的声音服务之一，不同的系统环境使用的pulseaudio版本是不同的。而xrdp中的pulse模块编译依赖pulseaudio的源代码。这就是安装xrdp时默认不会安装pulse扩展模块的原因。我们需要下载pulseaudio-module-xrdp和pulseaudio的源代码，编译生成module-xrdp-source.so和module-xrdp-sink.so，然后安装到ubuntu系统中。

编译步骤等详情可参考pulseaudio-module-xrdp的编译和安装。
这里简单叙述和解释编译步骤：

因为需要下载源代码，所以源列表/etc/apt/sources.list需要打开deb-src的下载链接。在ubuntu图形界面中选中“软件和更新”->“Ubuntu软件”->“源代码”即可。

sudo apt install -y build-essential dpkg-dev libpulse-dev
sudo apt install -y pulseaudio
sudo apt build-dep -y pulseaudio

build-dep指令是指准备好编译pulseaudio所需的软件包，执行完这步后，就可以顺利编译pulseaudio的源码了（这里只需要配置pulseaudio的编译环境，用来编译pulseaudio-module-xrdp，不需要编译pulseaudio）。
下载pulseaudio的源码：

mkdir -p ~/workspace/pulseaudio
cd ~/workspace/pulseaudio
apt source pulseaudio

apt source pulseaudio的source指令是指下载pulseaudio软件包的源码。下载后的文件情况如下：

hyper v 显卡虚拟化_rdp_10

下载的pulseaudio的版本是pulseaudio-13.99.1。
用指令pulseaudio --version查看ubuntu安装的pulseaudio的版本，一般和源码是匹配的：pulseaudio 13.99.1。
配置pulseaudio的编译环境，为接下来编译pulseaudio-module-xrdp做准备：

cd pulseaudio-13.99.1
./configure

下载pulseaudio-module-xrdp并编译：

cd ~/workspace
git clone https://github.com/neutrinolabs/pulseaudio-module-xrdp.git
cd pulseaudio-module-xrdp
./bootstrap && ./configure PULSE_DIR=/path/to/pulseaudio-13.99.1
make

/path/to/相当于占位符，表示希望你用PC上的实际路径替代它，例如我的PC上的路径是：~/workspace/pulseaudio/，所以要替换为PULSE_DIR=~/workspace/pulseaudio/pulseaudio-13.99.1

安装：

sudo make install

编译生成的module-xrdp-source.so和module-xrdp-sink.so等，被安装到了/usr/lib/pulse-13.99.1/modules/目录下。如果想反安装，sudo make uninstall即可从/usr/lib/pulse-13.99.1/modules/目录下删除相应的so。

配置完audio后，用远程桌面login。在远程桌面里打开终端控制台，执行测试程序pavumeter，如果弹出界面显示xrdp sink，则xrdp音频重定向成功；如果显示伪输出，说明重定向失败。
如果重定向失败，解决办法是打开终端控制台，执行pulseaudio -k 。然后再测试一次，一般就可以了。

hyper v 显卡虚拟化_pulseaudio_11

务必注意：ubuntu有两种GUI界面登录方式：

  • Hyper-V管理器中连接ubuntu登录。
  • win10远程桌面连接ubuntu登录。

大概是因为ubuntu不允许两个GUI界面同时存在，所以二者互斥。如果Hyper-V管理器里连接并登录了ubuntu，那么win10远程桌面连接登录，会显示黑屏。反之，如果win10远程桌面先登录，那么Hyper-V管理器连接登录会显示黑屏。解决办法是把先前登录的账号logout。

使用win10远程桌面登录的过程简单介绍一下：

hyper v 显卡虚拟化_ubuntu_12

常规栏填写IP地址。

hyper v 显卡虚拟化_hyper v 显卡虚拟化_13

显示菜单栏里可以选择分辨率等。

hyper v 显卡虚拟化_pulseaudio_14

本地资源栏可以配置远程音频如下

hyper v 显卡虚拟化_ubuntu_15

选“在此计算机上播放”，win10宿主机就允许接收ubuntu重定向过来的声音数据了。

hyper v 显卡虚拟化_rdp_16

本地设备和资源栏，可以选择允许共享给ubuntu的磁盘分区。这样ubuntu系统可以直接访问这些windows分区的文件了。

配置好这些选项后，点击连接，出现如下界面

hyper v 显卡虚拟化_hyper v 显卡虚拟化_17

输入账号密码后，即可远程登录ubuntu系统如下图所示。

hyper v 显卡虚拟化_rdp_18

远程登录ubuntu系统的使用体验，比Hyper-V管理器连接ubuntu的体验要好很多。推荐ubuntu开启xrdp服务，win10宿主机远程登录。