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Virtualisierung mit Virtualbox & Vmware


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LinuxWelt XXL - epaper ⋅ Ausgabe 2/2022 vom 28.04.2022

Virtualisierungssoftware bietet vielfältige Möglichkeiten. Sie können fast beliebige Windows-Anwendungen unter Linux verwenden, neue Betriebssysteme ausprobieren, Software gefahrlos testen oder ein sicheres Zweitsystem für das Onlinebanking einrichten. Gegenüber einem auf der Festplatte installierten Betriebssystem bietet Virtualisierung einige Vorteile, denn der aktuelle Zustand einer virtuellen Maschine lässt sich jederzeit sichern. Sie können nach einem Neustart Ihre Arbeit da fortsetzen, wo Sie aufgehört haben. Außerdem ist es möglich, das Betriebssystem schnell auf einen vorherigen Sicherungspunkt zurückzusetzen. Virtuelle Maschinen lassen sich klonen und einfach auf einen anderen PC transportieren.

Es gibt jedoch auch Nachteile: In einer virtuellen Maschine steht dem System nicht die volle Leistung der Hardware zur Verfügung. Die Geschwindigkeit ist daher etwas geringer. Vor allem Spiele, ...

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Bildquelle: LinuxWelt XXL, Ausgabe 2/2022

Virtualisierer: Virtualbox, Vmware Workstation Player und Vmware Workstation Pro sind Programme für einen virtuellen Zweit-PC, in dem Sie Windows oder Linux starten.
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Es gibt jedoch auch Nachteile: In einer virtuellen Maschine steht dem System nicht die volle Leistung der Hardware zur Verfügung. Die Geschwindigkeit ist daher etwas geringer. Vor allem Spiele, die eine schnelle Grafikkarte benötigen, funktionieren daher gar nicht oder nur unbefriedigend. Für Linux stehen mehrere Virtualisierer zur Verfügung. In diesem Artikel geben wir Tipps zu Virtualbox und Vmware. Tipps zur Open-Source-Software Qemu gibt es übrigens unter www.pcwelt.de/2444004.

1. So funktioniert Virtualisierung

Für den Zugriff auf die Hardware ist der Kernel zuständig. Der Programmcode der Treiber ist entweder fest einkompiliert oder wird über Module bei Bedarf geladen. Die Treiber stellen Schnittstellen bereit, über die Programme die Hardware nutzen können. Der Kernel sorgt für die Zuteilung von Systemressourcen wie Rechenzeit und Hauptspeicher. Grundsätzlich kann immer nur ein Treiber exklusiven Zugriff auf die Hardware erhalten und daher nur ein Betriebssystem auf dem PC laufen.

Virtualisierungssoftware verwendet einen Virtual Machine Monitor (VMM), auch Hypervisor genannt, der – wie jede andere Anwendung auch – die Hardware über den Kernel des installierten Betriebssystems nutzt. Der Hypervisor emuliert Hardwarekomponenten per Software, beispielsweise SATA-Controller, Netzwerkadapter und Grafikkarten. Wenn im virtualisierten System („Gastsystem“) ein Zugriff beispielsweise auf das Netzwerk erfolgt, läuft dieser über einen virtuellen Netzwerkadapter und dann über einen Treiber des installierten Systems („Hostsystem“) zum physikalisch vorhanden Netzwerkadapter. Das Gastsystem sieht nicht die physische Hardware, sondern nur die virtuellen Komponenten.

2. Sicherheit in virtuellen Maschinen

Auch Virtualisierungssoftware kann Fehler enthalten, die den Ausbruch von Schadsoftware aus einer virtuellen Maschine ermöglichen. In der Vergangenheit gab es dafür einige Beispiele, wenn auch nur unter Laborbedingungen (siehe www.pcwelt. de/199 6967). Die größte Gefahr geht von virtuellen Maschinen aus, die auf das lokale Netzwerk zugreifen dürfen. Einige Schadprogramme suchen nach Netzwerk- freigaben und infizieren dann die gefundenen Dateien.

Etliche Schadprogramme erkennen eine virtuelle Umgebung und stellen dann ihre Funktion ein. Das soll Virenexperten erschweren, die Funktionen zu untersuchen. Aus diesem Grund können Sie sich auch nicht darauf verlassen, dass eine Software, die Sie in einem virtualisierten Betriebssystem ausprobieren, keinen Schaden anrichten kann.

Für jeden PC – ob virtuell oder nicht – gelten die gleichen Regeln: Halten Sie die Software aktuell und installieren Sie zeitnah alle verfügbaren Updates für das Betriebssystem. Bei Windows-Gästen kann ein Virenscanner die Sicherheit verbessern. Windows 8.1 und 10 bringen mit Windows Defender bereits eine Sicherheitslösung mit, die ausreichend Schutz bietet (siehe www.pcwelt.de/2142242).

3. Virtuelle Maschinen per Hardware beschleunigen

CPUs bieten seit etwa 2006 Paravirtualisierung mit Hardwareunterstützung. Die Leistung der virtualisierten Systeme wird dadurch deutlich verbessert. AMD nennt die Technik „AMD Virtualization“ (AMD-V), Bei Intel heißt die Erweiterung „Virtualization Technology“, „Intel VT“ oder „Intel VT-x“. Auskunft über die Fähigkeiten der CPU gibt folgender Terminalbefehl:

Ist in der Ausgabe ein Wert größer „0“ zu sehen, dann unterstützt der Prozessor Virtualisierungsfunktionen. Bei einem Intel Core i7 beispielsweise lautet das Ergebnis „8“, weil alle acht Prozessorkerne Intel-VT unterstützen. Mit

können Sie sich auch die komplette Liste der CPU-Eigenschaften anzeigen lassen. Die Werte „vmx“ beziehungsweise „svm“ tauchen hinter „flags:“ auf. Erscheint in der Ausgabe von cpuinfo „0“, sehen Sie im Bios/Firmware-Setup nach, ob sich AMD-V oder Intel-VT („vt-x“ oder „Intel Virtualization Technologie“) dort aktivieren lässt.

4. Virtualbox unter Linux installieren

Virtualbox ist in den Standard-Paketquellen etwa von Ubuntu und Linux Mint enthalten. Es handelt sich zur Zeit um die ältere Version 5.2. Es ist jedoch empfehlenswert, stets die neueste Version zu verwenden. Der Hersteller Oracle beseitigt regelmäßig Fehler in der Software und verbessert die Unterstützung für aktuelle Gast-Betriebssysteme. Binden Sie daher die Downloadquelle von Virtualbox in die Paketverwaltung ein. Sie erhalten dann automatisch Updates, sobald diese verfügbar sind. Bei Ubuntu oder Linux Mint öffnen Sie ein Terminal und führen diese beiden Befehle aus:

Damit importieren Sie den Oracle-Schlüssel in die Liste der vertrauenswürdigen Softwareanbieter. Danach starten Sie diese drei Kommandos:

Ersetzen Sie „bionic“ (Ubuntu 18.04/Linux Mint 19) bei Bedarf durch den Codenamen der gewünschten Distribution (etwa „disco“ für Ubuntu 19.04).

Fügen Sie dann alle Benutzer, die Virtualbox verwenden sollen, zur Gruppe „vboxusers“ hinzu:

Ersetzen Sie den Platzhalter „[User]“ durch den Log-in-Namen des gewünschten Benutzers. Melden Sie sich bei Linux ab und wieder an oder starten Sie das System neu. Beim ersten Start bietet Virtualbox automa- tisch Download und Installation des Oracle VM Virtualbox Extension Packs an. Wenn nicht, laden Sie das Paket über www.virtual-box.org/wiki/Downloads manuell herunter und installieren es. Damit ergänzen Sie nützliche Funktionen, beispielsweise bessere Unterstützung von USB-Geräten.

5. Installationsmedien besorgen

Für virtuelle Maschinen verwenden Sie die gleichen Installationsmedien wie bei einer herkömmlichen Installation. Eine DVD müssen Sie nicht brennen, die ISO-Datei genügt. ISO-Dateien für die Linux-Installation finden Sie regelmäßig auf der LinuxWelt-Heft-DVD oder Sie laden die gewünschte Datei beim Anbieter herunter. Wenn Sie keine Windows-Installallations-DVD besitzen, erhalten Sie die ISO-Datei über mvw. pcwelt.de/winlOiso. Die Webseite bietet beim Aufruf mit einem Browser unter Linux den ISO-Download an.

Windows muss auch in einer virtuellen Maschine mit einem eigenen Produktschlüssel aktiviert werden. Sie können das System jedoch auch ohne Aktivierung eine Zeitlang nutzen. Es gibt aber einige Einschränkungen. In den „Einstellungen" sind beispielsweise die Optionen unter „Personalisierung" deaktiviert. Microsoft stellt die Enterprise-Version von Windows 10 kostenlos für einen 90-Tage-Test zur Verfügung (www. pcwelt.de/k2mNT9). Hier gibt es keine Funktionsbeschränkungen. Windows 10 Enterprise bietet in etwa das Gleiche wie Windows 10 Pro. Wer unter Linux eine bestimmte Windows-Anwendung nur für kurze Zeit benötigt, sollte zu dieser Enterprise-Edition greifen.

6. Gast-Betriebssysteme in Virtualbox installieren

Die Einrichtung eines Betriebssystems in Virtualbox unterscheidet sich kaum von der Installation auf realer Hardware. Nach dem Start von Virtualbox gehen Sie im Menü auf „Maschine -» Neu". Ein Assistent führt Sie durch die Einrichtung des virtuellen PCs.

Schritt 1: Vergeben Sie hinter „Name:“ eine aussagekräftige Bezeichnung, beispielsweise „Windows 10 Pro 64 Bit“ oder „Linux Mint 19 64 Bit“. Hinter „Typ“ wählen Sie „Microsoft Windows“ beziehungsweise „Linux“ und hinter „Version“ das gewünschte System, beispielsweise „Windows 10“ oder „Linux“. Bei Version stellen Sie „Windows 10 (64 Bit)“ oder „Ubuntu (64 Bit)“ ein, je nach der Variante, die Sie installieren wollen.

Schritt 2: Im nächsten Schritt stellen Sie den in der virtuellen Maschine verfügbaren Hauptspeicher ein. Für Windows 10 mit 64 Bit schlägt Virtualbox 2048 MB RAM vor, für Linux 1024 MB. In der Regel ist das ausreichend und mehr RAM bringt kaum mehr Geschwindigkeit.

Schritt 3: Im Dialog „Platte“ belassen Sie die Option „Festplatte erzeugen“ und klicken auf „Erzeugen“. Als Dateityp wählen Sie „VDI (Virtual Box Disk Image)“. Nach einem Klick auf „Weiter“ wählen Sie „dynamisch alloziert“, wenn die Datei der virtuellen Festplatte dynamisch bis zur maximal angegebenen Größe wachsen soll. Die Erstellung geht dann schneller und belegt erst einmal weniger Platz auf der physischen Festplatte. Bei „feste Größe“ wird der Platz hingegen komplett belegt und die Erzeugung dauert länger. Dafür läuft das System in der virtuellen Maschine etwas schneller.

Nach einem Klick auf „Weiter“ geben Sie die Größe der virtuellen Festplatte an. Wie groß diese sein sollte, hängt von der geplanten Nutzung ab. Für Windows oder Linux mit ein paar Anwendungen und Updates genügen 50 bis 100 GB. Um Reserven zu haben, kann es aber auch deutlich mehr sein, je nach Kapazität Ihrer Festplatte. Nachträglich lassen sich virtuelle Festplatten nur mit erheblichem Aufwand vergrößern. Sie können aber jederzeit schnell weitere Festplatten „einbauen“ und als Datenspeicher oder für Anwendungen nutzen. Klicken Sie zum Abschluss auf „Erzeugen“.

Schritt 4: Sie sehen jetzt wieder das Hauptfenster von Virtualbox mit einer Übersicht der Konfiguration. Klicken Sie in der Symbolleiste auf „Ändern“ und gehen Sie auf „Massenspeicher“. Klicken Sie auf das CD/ DVD-Symbol („leer“) und dann rechts im Fenster auf das CD-Icon mit dem Pfeil. Navigieren Sie über „Datei für virtuelles CD/ DVD-Medium auswählen...“ zur ISO-Datei des Systems, das Sie installieren wollen. Unter „Netzwerk“ können Sie die Konfiguration des Netzwerkadapters ändern. Standardmäßig ist hinter „Angeschlossen an“ die Option „NAT“ eingestellt. Die virtuelle Maschine hat dann Internetzugriff, sieht aber nichts vom lokalen Netzwerk. Um das zu ändern, stellen Sie „Netzwerkbrücke“ ein. Bedenken Sie dabei aber die möglichen Risiken, wie in Punkt 2 beschrieben. Klicken Sie auf „OK“, um die Einstellungen zu speichern.

Schritt 5: Klicken Sie auf „Starten“. Im Fenster erscheint nach kurzer Zeit der Bildschirm des Windows-oder Linux-Setups. Folgen Sie den Anweisungen des jeweiligen Assistenten. Die zweite Phase des Windows-10-Setups beginnt mit dem Bildschirm „Willkommen“ und führt dann zu „Zuerst die Region. Ist sie richtig?“. Das ist der richtige Zeitpunkt, um ein erstes Backup über „Maschine –› Sicherungspunkt erstellen“ anzulegen. Wenn der Testzeitraum von Windows 10 Enterprise abgelaufen ist, stellen Sie diesen ersten Sicherungspunkt wieder her und beginnen mit einem frischen System, das Sie erneut 90 Tage lang ausprobieren können. Die gewünschten Anwendungen müssen Sie allerdings neu installieren. Bei Linux-Gästen sollten Sie einen ersten Sicherungspunkt nach der Erstkonfiguration und Installation aller Updates anlegen.

Eine virtuelle Maschine müssen Sie nach der Verwendung nicht herunterfahren. Schließen Sie einfach das Fenster und aktivieren Sie die Option „den Zustand der virtuellen Maschine speichern“. Per Klick auf „Starten“ setzen Sie später Ihre Arbeit an der Stelle fort, an der Sie aufgehört haben.

Hinweis: Der Mauszeiger ist – ohne Gasterweiterungen (siehe Punkt 7) – im Fenster gefangen. Sie bekommen ihn wieder frei, indem Sie die Strg-Taste rechts auf der Tastatur drücken („Host-Taste“).

7. Virtualbox-Gasterweiterungen installieren

Für optimale Leistung und einige Komfortfunktionen ist zusätzliche Software erforderlich. Dafür müssen im Gastsystem einige Kernel-Module kompiliert werden. Damit das funktioniert, installieren Sie in einem Ubuntu-18.04-Gastsystem folgende Pakete in einem Terminalfenster:

Gehen Sie im Fenster der laufenden virtuellen Maschine auf „Geräte –› Gasterweiterungen einlegen“. Es erscheint ein Fenster, in dem Sie auf „Ausführen“ klicken und mit dem root-Passwort bestätigen. Ein Script erstellt die nötigen Kernel-Module automatisch. Kommt Windows als Gast-Betriebssystem zum Einsatz, starten Sie „VBoxWindowsAdditions.exe“ vom Medium mit den Gasterweiterungen und folgen den Anweisungen des Assistenten.

8. Erweiterte Funktionen

Nach der Installation der Gasterweiterungen und Neustart des Gastsystems gibt es neue Funktionen: Wenn Sie die Größe des Virtualbox-Fensters ändern, passt sich die Bildschirmauflösung entsprechend an. Der Mauszeiger löst sich jetzt automatisch, wenn Sie ihn aus dem Fenster ziehen. Unter „Geräte –› Gemeinsame Zwischenablage“ und „Geräte –› Drag und Drop“ aktivieren Sie jeweils „bidirektional“. Über die Zwischenablage lassen sich dann Texte oder Bilder zwischen Gast-und Hostsystem austauschen. Drag & Drop funktioniert nicht immer, bei unseren Tests beispielsweise nur mit Windows-Gastsystemen.

Zur komfortablen Datenübertragung zwischen Host und Gast empfehlen wir einen gemeinsamen Ordner. Dazu gehen Sie im Fenster der virtuellen Maschine auf „Geräte –› Gemeinsame Ordner –› Gemeinsame Ordner“. Über die „+“-Schaltfläche bestimmen Sie einen Ordner für den Datenaustausch auf dem Hostsystem. Setzen Sie Häkchen vor „Automatisch einbinden“ und „Permanent erzeugen“. Damit ein Nutzer im Gastsystem den gemeinsamen Ordner nutzen kann, fügen Sie ihn unter Ubuntu mit folgender Befehlszeile zur Gruppe „vboxsf“ hinzu:

„[User]“ ersetzen Sie durch den Benutzernamen des gewünschten Benutzers. Starten Sie das Gastsystem neu. Den gemeinsamen Ordner finden Sie unter Linux im Navigationsbereich des Dateimanagers beziehungsweise im Verzeichnis „/media“ mit dem Prefix „sf_“. Ist Windows installiert, erreichen Sie den Ordner im Windows-Explorer über „Netzwerk“ und „Vboxsrv“.

9. USB-Geräte in ein Gastsystem einbinden

USB-Geräte wie Drucker, Scanner oder Sticks lassen sich jederzeit in ein Gastsystem einbinden, stehen währenddessen aber auf dem Hostsystem nicht mehr zur Verfügung. Die USB-Unterstützung aktivieren Sie in der Konfiguration einer virtuellen Maschine nach einem Klick auf „USB“. Setzen Sie ein Häkchen vor „USB-Controller aktivieren“. Darunter wählen Sie die gewünschte Option für USB 1.1, 2.0 oder 3.0, je nachdem, an welchen Port das USB-Gerät angeschlossen ist. Starten Sie den virtuellen PC, gehen Sie auf „Geräte –› USB“ und setzen Sie ein Häkchen vor das USB-Gerät, das Sie einbinden möchten.

Manchmal funktioniert die Einbindung nicht, weil der Host das Gerät blockiert. Das lässt sich beheben, indem Sie die USB-Einstellungen der virtuellen Maschine ändern. Sie sehen Sie hier den Bereich „Filter für USB-Geräte“. Über die Schaltfläche mit dem „+“-Symbol wählen Sie das gewünschte Gerät aus. Verbinden Sie das USB-Gerät erst nach den Start der virtuellen Maschine mit dem PC. Das Hostsystem lädt dann den zugehörigen Treiber nicht und die Einbindung in das Gastsystem gelingt zuverlässig.

10. Von USB-Laufwerken booten

Virtualbox kann von einem USB-Laufwerk booten, etwa um ein darauf installiertes Linux-System zu starten. Das klappt jedoch nur über einen Umweg. Ermitteln Sie im Terminalfenster zuerst mit dem Befehl mount, über welchen Laufwerkspfad sich das Gerät ansprechen lässt, beispielsweise „/dev/sdi“. Mit den folgenden drei Befehlen ermitteln Sie die Hersteller-und Produkt-ID sowie die Seriennummer:

Notieren Sie sich jeweils die erste Zeile der Ausgabe. Mit der Zeile

erstellen Sie eine Udev-Regel mit diesem Inhalt:

Ersetzen Sie die Angaben im Beispiel durch die zuvor mit udevadm ermittelten Werte. Lesen Sie die Udev-Regeln neu ein:

Trennen Sie das USB-Laufwerk vom PC und verbinden Sie es erneut. Durch die geänderten Regeln haben Sie jetzt Lese-und Schreibzugriff auf den USB-Gerätepfad. Mit

erzeugen Sie eine „vmdk“-Datei, die auf den physischen Datenträger verweist.

Klicken Sie nun in der Konfiguration einer virtuellen Maschine auf „Massenspeicher“ und gehen Sie auf „Controller: SATA“. Im Kontextmenü klicken Sie auf „Festplatte hinzufügen“ und dann auf „Vorhandene Festplatte auswählen“. Über „Hinzufügen“ geben Sie die „vmdk“-Datei an.

Starten Sie die virtuelle Maschine, klicken Sie mit der Maus in das Fenster, drücken Sie die F12-Taste und dann „2“, um von der zweiten Festplatte (dem USB-Stick) zu booten. Für den Druck F12 bleibt nur wenig Zeit, bevor das System startet. Bei Bedarf verzögern Sie den Start mit

um 10 Sekunden. Den Platzhalter „[VM- NAME]“ ersetzen Sie durch die Bezeichnung der virtuellen Maschine.

11. Vmware Workstation (Player) nutzen

Das ausführlich erklärte Virtualbox ist unsere klare Empfehlung: Der für private Nutzung kostenlose Vmware Workstation Player bietet deutlich weniger Funktionen als Virtualbox (siehe Tabelle) und auch nicht mehr Geschwindigkeit. Die Vollversion Vmware Workstation leistet Ähnliches wie Virtualbox, kostet aber etwa 275 Euro.

Wer Vmware trotzdem installieren möchte, öffnet im Browser die Adresse https://my. vmwa re. com/de/web/vmwa re/downloads. Auf der Seite finden Sie Links zum Download von Vmware Workstation Player (kostenlos) und Vmware Workstation Pro (Testzeitraum 30 Tage). Die Installation läuft bei beiden ähnlich ab.

Da auch Vmware einige Kernel-Module kompilieren muss, installieren Sie zuerst die Entwicklertools:

Die heruntergeladene Setupdatei starten Sie in einem Terminalfenster:

Ein Assistentführt Sie durch die Installation. Die Installationen von Gastsystemen erfolgt nach Klick auf „Create a New Virtual Machine" ähnlich wie in Punkt 6 für Virtualbox beschrieben. Abweichend davon werden Sie gleich zu Beginn aufgefordert, eine ISO-Datei des Setupmediums anzugeben. Vmware versucht dann einen „Easy Install", bei dem Sie etwa Benutzernamen und Passwort und bei Windows auch den Produktschlüssel vorab festlegen können. Das ist jedoch nicht hilfreich, wenn Sie das System etwa von einer Linux-Live-DVD nur ausprobieren möchten.

Außerdem funktioniert „Easy Install" beispielsweise bei Windows 10 Enterprise nicht zuverlässig. Wählen Sie daher besser die Option „I will install the operating System later"', klicken Sie nach Abschluss des Assistenten auf „Edit virtual machine set-ting" und legen Sie unter „CD/DVD" das ISO-Abbild fest.

Per Klick auf „Power On" starten Sie die virtuelle Maschine und führen die Installa- tion des Gastsystems durch. Zur Optimierung installieren Sie in einem Windows-Gastsystem die Vmware-Tools über das Menü „Virtual Machine -» Install VMware Tools". Das geht zwar auch unter Linux, Vm ware empfiehlt jedoch, die Open-Source-Variante der Tools über einzurichten. ■

VIRTUALBOX: KLONEN UND EXPORTIEREN

Was bei einem System auf der Festplatte ein erheblicher Aufwand ist, gelingt bei virtuellen Maschinen mit wenigen Mausklicks. Wählen Sie im Kontextmenü einer virtuellen Maschine „Klonen“, um eine Kopie zu erstellen. Handelt es sich um ein aktiviertes Windows, setzen Sie ein Häkchen vor „Hardware-UUIDs behalten“. Der Klon ist dann ebenfalls aktiviert, Sie dürfen Original und Kopie aber nie gleichzeitig starten. Klone können nur den aktuellen Systemzustand enthalten, bei Bedarf aber auch die bisherigen Sicherungspunkte. Über „Datei –› Appliance exportieren“ lassen sich ebenfalls Kopien erstellen. Der Export erfolgt im „Open Virtualisation Fomat“ als OVA-Datei, die sich in Virtualbox – auch auf einem anderen Linux-oder Windows-PC – importieren lässt. Andere Virtualisierer wie etwa Vmware Workstation Player und Vmware Workstation Pro können diese Dateien ebenfalls importieren.