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【仮想マシンで手軽に勉強】1つのPCに別のPC環境を構築できるソフトウェア「VMware Workstation Player」でUbuntuを動かす

この記事の概要を簡単まとめ!

  • 専用のソフトウェアで「もう一台のPC」を実現する仮想マシン
  • ホストOS型で代表的な「VMware Workstation Player」
  • isoを用意できれば理論上どんなOSも構築可能
  • Linux系のうち、研究でよく使われる「Ubuntu」構築方法を記載
  • 使用時の注意についても記載

大半のPCのOSはwindowsである。市販されている殆どはそれであり、サーバーもWindowsを使用していることがたまにある。Linux系ディストリビューションで固定のデバイスは存在しないように思える。また、元を辿るとUNIXのMacはMacであるので、これは別物である。

その中でも、Debian系でサポートが充実していてユーザ数が多い、Ubuntuを使いたいと考えている人は多いだろう。特に、学生の研究のお供ともいえるくらい、扱いやすいOSである。しかし、現在PCでWindowsを使用していて、クリーンインストールしようなんてことは考えないだろう。デュアルブートという手もあるが、設定が面倒で容量配分も面倒でやろうと思う人はなかなかいない。

そこで、PCのスペックが要求されるが、ソフトウェアで設定するだけで簡単に「再現」できる「仮想マシン」と、仮想マシンを構築するためのソフトウェア「VMware Workstation Player」でUbuntuの環境を構築する方法を書いていく。

仮想マシンの基礎

仮想マシンとは何なのか?

仮想マシンは、簡単に言えば「今使っているPCの中に別のPCの環境を再現する」ものである。Windowsユーザが新しいPCやデスクトップを買わず、さらに面倒なデュアルブートの設定もせずにLinux系OSを使うような形である。Linux系OSユーザはWindowsを仮想マシンで使うことは殆どないが、研究用途で同じかその系列のOSを仮想マシンとすることが多い。

仮想マシンの起源はそれほど明確に書かれているわけではないのと本題の趣旨から外れるため省略するが、考え方としては、「余剰となっているハードウェアリソースの有効活用」がある。主にサーバを運用する際の考え方であり、使用するリソースは現時点で最高性能を誇るリソースを使用していることが一般的である。そのため余っているCPUのコア、メモリ、ハードディスクの空き領域を仮想マシンに「配分」することで、その性能を十分に引き出す狙いがある。

個人用のPCでは、サーバの考え方ではいかないが、i5以上のCPUなら、通常使用で一部のコア及びスレッド、そしてメモリとハードディスクに余裕があることだろう。そのため、個人用のPCでも仮想マシンを構築することは十分可能である。



仮想マシンの種類と対比の存在について

仮想マシンはハイパーバイザ型とホストOS型の2種類に分類される。今回ここで解説するVMware Workstation PlayerはホストOS型である。VMware自体はハイパーバイザ型も提供している。また、対比の存在として、仮想環境という分類でコンテナ型が存在する。コンテナ型は代表的なものにDockerが存在する。これらについて軽く解説する1)参照: Dockerが注目されている理由を探る | Think IT(シンクイット)

ホストOS型

ホストOS型は、ホストOS上で仮想化ソフトを起動し、その上でゲストOS・仮想マシンを動作するタイプのものである。ここでのホストOSは、現在PCを動かしているOSのことであり、ゲストOSは仮想マシンのOSである。

この方法はオーバーヘッド=負荷が大きくなり、そのためにそれなりのスペックを要求される。しかし、ホストOS上で実行中のアプリケーションと並行してゲストOSを利用できるため、個人利用が多いという特徴がある。

代表的な製品に「VMware Workstation Player」「VirtualBox」がある。

ハイパーバイザ型

ハイパーバイザ型は、独自の仮想化管理ソフトであるハイパーバイザをハードウェアに直接導入し、ハードウェア全体を仮想化して仮想マシンを動作するタイプのものである。ホストOSを介さず、直接仮想化する点で異なっている。

この方法はホストOSを介さないため、負荷や速度低下のリスクを少なくすることができる。ただし、直接仮想化するため、別途ハードウェア一式を用意する必要がある。それも個人用のPCのレベルではなく、サーバに使用するレベルのスペックが必要である。要求されるスペックの関係上、個人用途には向かない。

代表的な製品に「VMware ESX/ESXi」「Hyper-V」「Xen」がある。

コンテナ型

コンテナ型仮想化は、コンテナエンジンと呼ばれる管理ソフトウェアを用いて、実行環境を他のプロセスから分離し、その中で特定のアプリケーションが動作するタイプのものである。仮想マシンと違い、コンテナ型ではホストOSとカーネルを共有する。そのため、OSのインストールは不要であり、コンテナにアプリケーションを入れるだけでよく、すぐに使用することが可能である。

コンテナ型ではホストOSとカーネルを共有するため、ホストOSから見ると、ホストOS上で動く1つのプロセスとみなされる。また、カーネルを共有するため、コンテナ1つの消費するリソースは小さく、オーバーヘッドが少ないのが利点である。ただし、コンテナ型はカーネルを共有する関係上、OSの系列が異なる場合は利用できない。つまり、WindowsでLinuxのコンテナ、その逆も作成できないということである。なお、現状ではコンテナ型はLinux系のみ利用可能で、Windows系は殆ど存在していない。

代表的な製品に「Docker」がある。

ホストOS型で代表的な「VMware Workstation Player」

VMware Workstation Playerの概要

VMware Workstation Player(以下VMware-WP)は、VMwareが提供する、WindowsまたはLinux PC上で1台の仮想マシンを実行するための最適なユーティリティである2)参照: VMware Workstation Player のダウンロード | VMware。無償版と有償版の2つのバージョンがあり、個人利用・教育機関での利用は無償版、企業で商用利用する場合は有償版(商用ライセンス)の購入が必要となる。上位版にWorkstation Proがある。

VMware-WPは、無償版では制限つきの仮想マシンの実行、スナップショット機能が使用できないが、個人で使用するには問題にならない。なお、制限つきの仮想マシンの作成自体はProでなければ出来ないので、有償版を使う予定がないなら関係ない話である。普通に仮想マシンを実行するのであれば、無償版でも十分事足りるためである。

仮想マシンを建てるのに必要なもの

さて、仮想マシンを建てるには、前提となるVMware-WPと、ゲストOSのisoが必要になる。このisoは、無償OSなら大抵調べればダウンロード可能である。ただし、通常のOSのisoは3~4GBなので、回線が空いていて他にインターネットを利用した作業をしない間にダウンロードするといい。

また、仮想マシンではその性質から、理論上はisoさえあればどんなOSでも構築可能である。Ubuntuにもサーバ向けのiso「Ubuntu Server」があり、実際にインストールしたところ、問題なくインストールを完了したのである。そのため、仮想マシンでサーバの実験も可能である。ホスト型は負荷がかかりやすいものの、ホストOSのブラウザからゲストOSのサーバにアクセスしてすぐに確認することも可能であり、ここは利点といえる。物好きな人なら試す価値がある。




VMware-WPでUbuntuを構築する

ここから本題である、VMware-WPでUbuntuを構築する手順について記載する。なお、前提としてCPUがi3以上の必要がある。これはVMware-WPがintel VT-xを使用するためである。

VMware-WPのインストール

はじめに、VMware-WPをインストールする。インストーラはVMware公式サイトからインストールをする。なお、ここではリンクは記載しない。VMwareは更新頻度がわりと多いため、気付いたらバージョンが上がっているためである。常に最新のバージョンとなるようにするため、このような処置をとっている。検索する際は「VMware Workstation Player」で検索するとすぐに出てくる。

まずは、インストーラの手順を箇条書きで簡単に説明する。インストーラは該当するOSのものを既にダウンロードしたものとして話を進める。これらの手順の画像化したものはこの下に掲載する。

  1. インストーラ初回起動時に、Microsoft VC 再配布プログラムのインストールのために再起動を要求する場合がある。指示に従い再起動をして、復帰後再度インストーラを起動する。
  2. インストーラを起動する。使用許諾契約書へ同意して次に進む。
  3. インストール先を決定する。通常はデフォルトのままで良い。拡張キーボードドライバに関してはインストールしなくても問題ない。
  4. ショートカットの作成を選択する。デフォルトのままで良い。
  5. インストールを開始する。既にVMware-WPがインストールされている場合、アップグレードとなっている。動作は同じなので先に進む。
  6. しばらく待つとインストールが終了する。終了したら完了を押して終了する。
インストール手順の画像版。既にインストールされていてバージョンアップできる場合、4. はアップグレードに変化する。新規ならインストールであると思われる。

これでインストールは完了である。

Ubuntuの仮想マシンの構築手順

次は仮想マシンの新規作成から、設定を完了し実際にUbuntuをインストールするところまでを行う。下記にその手順をまとめ、画像化したものをその下に掲載する。

  1. VMware-WPを起動するとホーム画面が現れる。ここから「仮想マシンの作成(N)」を選択する。
  2. 小ウィンドウで【新しい仮想マシン ウィザード】が開く。ここから「インストーラ ディスク イメージ ファイル(M) (iso)」を選択し、インストールするOSの.isoを参照から探して選択する。なお、Ubuntuは簡易インストールが使用される設定となっている。
  3. 簡易インストール情報を埋める。フルネーム、ユーザ名、パスワードを2回入力する。
  4. 仮想マシン名を記入する。この名前がホーム画面で表示される名前となる。ここでは場所も選択できる。特に拘りがなければデフォルトで問題ない。
  5. ディスク容量を決定する。Ubuntuの場合、aptでパッケージを管理する関係上、ディスクの消費が激しい。多めに確保するといい。また、ディスクを単一ファイルか分割するか選択できる。HDDなら単一、SSDならどちらでも良い。
  6. 作成準備が完了する。ここで完了を押すことで仮想マシンが作成される。デフォルトで作成後にパワーオンするようになっている。通常は完了する前に「ハードウェアをカスタマイズ(C)」でメモリやプロセッサの設定を変更する。
    • メモリとプロセッサの使用量を変更する。基本的にメモリを4GB以上、プロセッサを2コア以上に設定しておけば間違いはない。
VMware-WPで新規の仮想マシンを作成する手順を画像化したもの。最後に「ハードウェアをカスタマイズ」からメモリとプロセッサの設定を行うのを忘れずに。

以上の設定が完了したら、実際に作成し起動する。最初の起動画面が違うだけで、後はUSBなどのインストーラを使用したときと同じようにUbuntuのインストール作業が進む。時間がかかる作業となるため、その間はCPU温度とメモリの監視を行い、途中で止まらないようにする。

Ubuntuは16.04までデスクトップ環境がUnityだったが、現行最新(11月23日現在)のLTSである18.04.3はGNOMEとなっている。そのため、仮想マシンでは致命的となるデスクトップの動作が遅い問題に関しては、そもそもの原因がないため、PCのスペックさえ足りていれば問題なく動作するはずである。



VMware-WP使用時の注意

上記の手順通りに行えば、仮想マシンで作成したUbuntuを自由に動かすことが可能になる。PCの二台持ちの必要もなくなり、研究も気軽に行えるようになるだろう。

そして、仮想マシンであるために、無理をした使用をすることがあるだろう。だが、それでも注意しておくべきことがある。

仮想マシンのVMware-WPからの電源操作は極力使用しない

VMware-WPのウィンドウメニューに、再生ボタンのようなところがある。これはゲストOS(仮想マシン)の電源に関係する操作が可能となっている。メニューは以下の通りである。

  • パワーオン(停止時)
  • シャットダウン = 強制終了
  • サスペンド = スリープ
  • 再起動 = デスクトップPCのリセットボタン相当

これらの操作は、仮想マシンがいかなる状態であっても使用可能である。そのため、仮想マシンがフリーズして入力を受け付けないときに、最終手段として使用することが出来るようになっている。

しかし、VMware-WP側から操作できるということは、仮想マシンが起動中だろうが終了中だろうが、その状況関係なしに止めたり再起動してしまえることになる。それは仮想マシンにとっての予期せぬ動作であり、同時に予期せぬエラーの発生原因にもなり得るのである。

そして、私の経験であるが、強制シャットダウンを実行したことがある。フリーズによって入力を受け付けなかったために実行した。しかし、それが原因か、次回以降の起動時にログイン画面まではいけるものの、ログイン後に画面が乱れたままで先に進まなくなる現象が発生した。これは再起動をしても改善せず、八方塞がり状態になってしまったのである。

結局、復帰は不可能であったので、その仮想マシンを完全に削除し、再度インストール(仮想マシンの設定)からやり直すことになってしまったのである。これは非常に効率の悪い手間であり、しかもデータ破棄をしなくてはならないので、VMware-WPからの電源操作は極力使用しないようにするのが一番の対策となる。そして、仮想マシンがフリーズを起こさないように、割り当てるリソースには余裕を持たせておくとより安全に使用できることであろう。

USBデバイス接続時の挙動を「動作を確認」にしておく

仮想マシンでもUSBデバイスを使用することが可能である。ポートはホストOSのものをそのまま使用する。使用の際、特別な設定をする必要はなく、USBポートにデバイスを挿すだけでいい。

本来ホストOSに対して接続されるものを、VMware-WPによりゲストOSへの接続に変えて、仮想マシン内で使用できるようにしている。もちろん、ゲストOSが起動中でもホストOSへの接続も可能である。これはデバイスを接続したときに「どちらのOSに接続するか」をVMware-WPから聞かれ、ホストOSに対して接続するように選択した場合に接続するようになる。

ここで、デフォルトの設定を「動作を確認」にしておき、どちらかのOSに自動で接続する動作にしない。こうしておかないと、接続してもホストOSまたはゲストOSで認識せず、故障と間違える可能性があるためだ。また、ゲストOSで作成したデータをUSBにコピーしてホストOSに置くこと、その逆を実行したいこともある。そのときにいちいち接続先の変更をVMware-WPから操作するのも面倒なので、接続時に確認する方が手間も省けるというものである。

注意すべきことはこれくらいである。後はほぼ同じ感覚で使っても問題ないだろう。HDDの場合、たまにデフラグを実行するくらいのことはしておくといい。



Ubuntuに限らず仮想マシンを建てて勉強する

今回はUbuntuを仮想マシンで構築する例を使用して、VMware-WPのインストールと設定を解説した。もちろん、isoがあればどんなOSも構築可能である。もっとも、時間がかかりプロダクトキーを要求されるWindowsはわざわざ仮想マシンで構築する理由がないので、意味のない行動になるが。

元々は大学時代に研究でUbuntuを使用して、ファイアウォールの改良研究を行っていた。その際、研究室にいない間でもUbuntuを試す方法を模索した結果の仮想マシンである。Windowsでは出来ないことをUbuntuで行うには、最適な方法であった。

これはUbuntuに限った話ではない。任意の勉強したいOSを選択して、或いは仕事で使用しているサーバなどで実際に変更する前にテストを行うなど、様々な利用方法がある。趣味にも仕事にも使えるので、PCにスペックに余裕があれば、検討の価値は十分にある。

 

以上、仮想マシン構築ソフトウェア「VMware Workstation Player」でUbuntuを構築する方法であった。それでは、次回の記事で会おう。

 

リンクス岐部(LINKS-KIBE) at 11:01 Nov. 24th, 2019


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KIBEKIN
会社員という働き方が合わないのに会社員になってしまってから、半ば自分からリタイア後ブログクリエイターとなり活動してきた社会不適合者。VRやVTuberに触れる機会が増え、今後はリスペクトだけではなく自分を作る意味を込め、VTuberならぬVBlogCreator"KIBEKIN"として新しいスタートを切る。


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