玩转Virtual Box虚拟机

虚拟化技术和虚拟机简介

什么是虚拟化技术？

虚拟化技术是将计算机的各种硬件资源予以抽象、转换、分割、组合的一种计算机技术。虚拟化技术打破了实体结构间不可切割的障碍，从而使用户可以按照需求重新组合硬件资源，使硬件资源得到更充分的利用。

假如你现在有一台电脑，它有一个四核CPU、16GB内存和2TB硬盘。我们可以对CPU、内存和硬盘进行抽象、转换，再进行分割、组合。最终得到两台拥有双核CPU、8GB内存和1TB硬盘的虚拟机。

常见的虚拟化技术

虚拟内存，将硬盘虚拟成内存来使用
游戏模拟器
虚拟专用网：OpenVPN
跨平台软件：Wine
跨平台编程语言：Oracle Java，Microsoft .NET
操作系统虚拟机：VirtualBox，WMware，KVM，Hyper-V
容器虚拟化：Docker

虚拟机的与实体机的关系

电脑(实体机器)
{
    操作系统(Windows，Linux，Mac OS)
    {
        虚拟机软件(VirtualBox，VMware)
        {
            虚拟机#1
            {
                Windows
            }

            虚拟机#2
            {
                Ubuntu
            }

            虚拟机#3
            {
                Android
            }
        }
    }
}

为什么选择VirtualBox？

软件只是工具，不是目的。以下是各操作系统虚拟机的特点：

KVM：只能在Linux系统上使用。
Hyper-V：只能在部分版本的Windows系统上使用。
WMware Workstation Player：免费，无快照、克隆功能。
WMware Workstation Pro：收费，功能极其强大，配置复杂。
VirtualBox：开源免费，功能适中，中文界面，跨平台。

KVM和Hyper-V因为只能在特定系统下运行，局限性太大，而不优先学习。而WMware Workstation Player功能不全，且WMware Workstation Pro收费太高而不适合初学者。最终选定学习VirtualBox。

VirtualBox的安装和全局设定

VirtualBox的发展史

2007.01 Innotek公司发布自由软件VirtualBox。
2008.02 Innotek公司被Sun公司收购，VirtualBox更名为Sun VirtualBox。
2010.01 Oracle完成对Sun公司收购，VirtualBox又被更名为Oracle VM VirtualBox。

虽然几经更迭，但时至今日(2024.04.21)VirtualBox仍然是自由软件。

VirtualBox的下载安装

进入VirtualBox官网的下载界面，www.virtualbox.org。选择对应平台下载安装包。
下载好安装包后，双击即可开始安装。在这里插入图片描述

点击下一步。
在这里插入图片描述

安装目录可自行选择，我会将其安装到默认路径C:\Program Files\Oracle\VirtualBox\处。点击下一步。
在这里插入图片描述

点击“是”。因为VirtualBox在安装时会安装一个网卡驱动，在网卡驱动安装时，实体机器会断一下网，所以有这个警告。在这里插入图片描述

点击“安装”。
在这里插入图片描述

等待安装。
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点击完成，运行VirtualBox。
在这里插入图片描述

软件打开后就是这个样子。

调整全局设定

安装好VirtualBox后先不要急着安装虚拟机，我们先把全局设定调好。

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点击全局设定。

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修改常规中的默认虚拟电脑位置。我将路径改为D:\VirtualBox VMs。

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修改“更新”中的设置，取消检查更新。频繁地更新会导致系统不稳定。

其他的选项保持默认即可。

新建Windows 10虚拟机

术语

Host：主机(物理机器)
Guest：虚拟机
Host OS：主机的操作系统
Guest OS：虚拟机的操作系统

新建虚拟机

在这里插入图片描述

点击“新建”。

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填入名称，并选择下载好的虚拟光盘。再点击下一步。

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勾选“增强功能”。填写自己的用户名和密码。点击下一步。

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给虚拟机分配内存和CPU，注意不要超出绿色区域，否则主机运行所需的内存和CPU就不够了。点击下一步。

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给虚拟机分配硬盘，这里选择默认的50GB。点击下一步。

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点击“完成”即可。至此，Windows 10虚拟机创建完成。

虚拟机在宿主机中如何保存

打开前面全局设定中的默认虚拟电脑位置，我的是D:\VirtualBox VMs。看到里面有一个名为Windows 10的文件夹。点进去看看，主要的文件有三个，分别是.vdi文件、.vbox文件和.vbox-prev文件。.vbox文件是虚拟机文件，.vbox-prev文件是虚拟机文件的备份。，vdi是虚拟硬盘文件。

启动虚拟机

在这里插入图片描述

运行虚拟机时可能出现"Windows无法从无人参与应答文件读取<ProductKey>设置。"的报错。这时应该删除掉软驱。先强制退出当前虚拟机。

在这里插入图片描述

点击“移除虚拟盘”。

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光驱1先移除，再点击“选择或创建一个虚拟光盘文件”，重新选择.iso文件。

在这里插入图片描述

“系统”中的“启动顺序”中，去勾选“软驱”并将光驱排到顺序的最前面。重新启动虚拟机即可。Windows 10的安装过程就不在这里赘述了，跟主机安装Windows10一样的。

虚拟机增强功能安装

在虚拟机中，打开资源管理器，我们看到C盘的旁边有一个CD驱动器。

在这里插入图片描述

点击“设备”中的“安装增强功能”。等待安装完成，之后双击CD驱动器(VirtualBox Guest Additions)。一路next，直到安装完成。最后选择重启，点击Finash。

增强包Guest Additions解锁的四大功能

增强包中包含了很多驱动程序和应用程序。下面介绍增强包解锁的四大功能。

功能一，无缝窗口、全屏与自动缩放

在这里插入图片描述

这里有一个无缝模式，它的快捷键是Host+L。那么Host键是什么呢？我们点击“管理”，再点击“全局设定”，选择“热键”再选择“虚拟电脑”。这样我们就看到了名称为“主机组合键”的热键，他就是Host，它的按键是“Right Ctrl”，也就是右边的ctrl键。

在这里插入图片描述

顾名思义，无缝模式会将最上面和最下面的两栏隐藏掉。而全屏模式会将主机的任务栏也给隐藏掉，使虚拟机的桌面完全铺满屏幕。自动缩放允许用户随意地更改虚拟机窗口的大小。

功能二，共享粘贴板

点击“设备”，选择“共享粘贴板”，再选择“双向”即可开启共享粘贴板。

这个功能的重要程度不言自明。共享粘贴板的内容只能是文本。

功能三，拖放

点击“设备”，选择“拖放”，再选择“双向”即可开启共享粘贴板。在这之后需要重启虚拟机，不然虚拟机可能出现BUG。

拖放可以将主机和虚拟机中的文件互相拖放。你最好拥有两块显示屏，将主机与虚拟机的桌面分别放在两块显示屏上，这样互相拖放文件将会非常方便。

功能四，共享文件夹

点击“设备”，选择“共享文件夹”，再点击“共享文件夹”。

在这里插入图片描述

点击“添加共享文件夹”，填上必要的信息。这里我的共享文件夹路径为D:\VirtualBox VMs\share，共享文件夹名称为share，勾选自动挂载和固定分配。点击确定即可。

导入和导出虚拟机

在这里插入图片描述

点击“工具”，可以看到有“导入”和“导出”功能。

导出

点击“导出”。

在这里插入图片描述

选择你要导出的虚拟机。点击下一步。

在这里插入图片描述

先讲一下导出格式。

ovf格式全称为Open Virtualization Format，是一种工业级的虚拟化格式。它包含了几个独立的文件。

ova格式全程为Open Virtualization Format Archive，是将ovf中的几个文件打包成一个.tar压缩包。

选择好保存ova文件的地址，格式选择“开放式虚拟化格式1.0”，点击下一步即可。导出的时间很长，需要耐心等待。

应用场景

将带有应用程序的OS打包成软件包，进行软件分发或软件部署。一般是服务器操作系统。

导入

点击“导入”。选择需要导入的文件。点击“下一步”。调整一下参数，点击“完成”即可。

注册和删除虚拟机

删除虚拟机

在这里插入图片描述

右键想要删除的虚拟机，点击“删除”即可。选择“删除所有文件”，VirtualBox就会删除虚拟机的所有文件。选择“只是移除”，则虚拟机只是不再显示在VirtualBox中，而虚拟机的文件都不会丢失。

注册虚拟机

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点击“工具”，可以看到有“注册”功能。点击“注册”，找到之前被删除(只是移除)的虚拟机的.vbox文件并选择。可以看到虚拟机又出现在VirtualBox的虚拟机列表中了。

克隆和批量管理虚拟机

克隆的作用：获得虚拟机的备份。可以快速部署多台服务器。

克隆

在这里插入图片描述

选择需要克隆的虚拟机，右键选择“复制”。

在这里插入图片描述

MAC地址设定选择“为所有网卡重新生成MAC地址”，这样防止MAC地址冲突。点击“下一步”。

在这里插入图片描述

选择“完全复制”或“链接复制”。

批量管理

分组

新建分组：可以把一台虚拟机拖动到另一台虚拟机上，这样这两台虚拟机就成为了一个分组。

将虚拟机加入某个分组：把一台虚拟机拖动到分组名称上。

管理

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点击“编组”，就可以批量启动或停止虚拟机了。

备份功能

将系统的当前状态记录下来，后续的任何时候都可以恢复到该状态。

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先点击这里，选择“备份[系统快照]”。点击“生成”，可以获得一个备份。我们可以启动这个备份。我们进入这个虚拟机的文件夹中，可以看到里面多出了一个名为Snapshots的文件夹，里面会为每一个虚拟硬盘都生成一个文件，而且采用增量备份的形式。

增量备份会形成一棵树形结构，某些备份是基于另一些备份生成的。点击恢复备份就能回到某些备份时的状态。不要在文件夹内直接删除某个备份，这样很可能会破坏树的结构，而应该在VirtualBox界面中进行删除操作。

添加硬盘

添加虚拟硬盘

硬盘不支持热插拔，所以要先关闭虚拟机。

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点击“设置”。

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选择“存储”，再选择“控制器：SATA”，点击“添加虚拟硬盘”。

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点击“创建”。一步步完成向导即可。一般选择VDI，预先分配全部空间。

虚拟介质管理

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如图所示，虚拟介质管理在管理-工具目录下。在这里可以管理所有虚拟介质。目前(2024.04.21),虚拟介质的大小只能调大，不能调小。

删除虚拟介质时，需要先将虚拟介质释放。

安装扩展包Extension Pack

扩展包与增强包

增强包：Guest Additions。以镜像文件的形式包含在VirtualBox安装包中。文件名为VBoxGuestAdditions.iso

扩展包：Extension Pack。是一个需要单独下载的文件。文件名为Oracle_VM_VirtualBox_Extension_Pack-x.x.x.vbox-extpack

下载并安装拓展包

扩展包的版本号必须与VirtualBox的版本一致。拓展包的下载地址与VirtualBox的安装包下载地址一致，都是www.virtualbox.org。在下面找到Extension Pack并下载。

在这里插入图片描述

点击“工具”右边的三个点。再点击“安装”，选中刚才下好的扩展包，点击“安装”即可。

解决VirtualBox更新

去官网下载最新的VirtualBox版本并安装，安装过程与初次安装一样。之后安装扩展包的步骤也与前文一样。最后升级增强包。

新建Ubuntu虚拟机

点击新建虚拟机。

使用时可能出现显示不全的问题。按alt+F7键之后移动鼠标即可。

安装增强包

sudo apt install build-essential dkms linux-headers-$(uname -r) -y

使用apt安装好这三个包后，去设备菜单中点击安装增强包，再输入以下指令。

sudo ./media/user/VBox_GAs_7.0.12/VBoxLinuxAdditions.run