PCengines

pfSense, ipFire, Endian UTM, Sophos UTM…

Bekanntlich verfügen die Geräte der APU Reihe über keine Grafikkarte. Für einige Firewall-Lösungen wie pfSense oder ipFire ist dies kein Hindernis. Andere Lösungen wie Endian UTM oder Sophos UTM lassen sich jedoch nicht ohne weiteres über eine serielle Schnittstelle installieren / konfigurieren. Für all diejenigen habe ich ein Tutorial geschrieben, wie man eine komplette Virtualisierungsumgebung auf einer PC Engines APU installieren kann.

Anmerkung zur Sicherheit beim Betrieb einer virtualisierten Firewall-Lösung

Beim Betrieb einer Firewall-Lösung auf einer virtualisierten Umgebung ist zu beachten, dass im Gegensatz zu einer direkt installierten Lösung mehr Angriffsfläche geboten wird. Obwohl die Hersteller der Virtualisierungslösungen alles daran setzen ihre Lösungen gegen Fehler und Sicherheitslücken abzusichern, so bleibt trotzdem ein geringes Restrisiko bestehen.

Inzwischen kann jedoch davon ausgegangen werden, dass der Betrieb einer virtualisierten Firewall durchaus als „sicher“ zu betrachten ist. Vorausgesetzt, auf dem Virtualisierungshost (in diesem Fall der PC Engines APU) wird nur die Firewall betrieben. Nicht zuletzt bieten alle namhaften Anbieter von Sicherheitslösungen mittlerweile direkt virtuelle Versionen ihrer Lösungen an.

Vorbereitung

Folgende Software und Hardware wird benötigt:

• USB Image Tool 1.65 (oder direkt beim Hersteller von USB Image Tool)
• USB Stick mit mindestens 8GB Kapazität
•  APU1c4
• Putty

Fertiges ESXi 5.5 Image für die PC Engines APU herunterladen

Wer sich den ganzen Aufwand für die Installation von VMWare ESXi auf der PC Engines APU ersparen möchte, für den habe ich das im Tutorial entstandene Image nachfolgend zum Download.

Image Konfiguration:

Benutzername:
root

Kennwort:
vmwareesxi

IP-Adresse:
Automatisch via DHCP

-> Download ESXi 5.5 Image für die PC Engines APU – 8GB Image (USB Image Tool-Edition)

Image auf den USB Stick übertragen

Mit dem „USB Image Tool“ kann das heruntergeladene und entpackte Image auf einen beliebigen USB Stick mit mindestens 8GB Kapazität übertragen werden.

Dazu öffnen im geöffneten „USB Image Tool“ den gewünschten USB Stick auswählen und anschliessend auf „Restore“ klicken. Dann das heruntergeladene und entpackte Image auswählen (PCEngines_APU_ESXi_5-5_8GB-SDCARD-UBIT.img), den folgenden Dialog nach genauer Prüfung des Zieldatenträgers bestätigen und schon läuft der Restore.

Sollte eine Warnung betreffend zu geringem Speicherplatz erscheinen, empfiehlt es sich einen grösseren  USB Stick zu verwenden. Nicht jeder USB Stick (auch wenn 8GB Kapazität angegeben wird) hat auch wirklich die angegebene Kapazität :)

ACHTUNG: Wird der falsche Ziel-Datenträger angeklickt sind die auf dem Datenträger gespeicherten Daten unwiderruflich gelöscht. Daher lieber doppelt überprüfen, ob der richtige Datenträger ausgewählt ist!

Starten der ESXi Plattform auf der APU

Dazu den USB Stick an die APU anstecken, einschalten und falls notwendig die Startreihenfolge im APU-Bios konfigurieren. Damit ESXi automatisch ab USB Stick gestartet wird muss auch der USB1/USB2 als erste Startoption konfiguriert sein:

Ist die Startkonfiguration korrekt, kann ESXi gestartet werden.

Management IP anpassen

Sobald der ESXi gestartet ist, kann in der Konsole mittels F2 die Konfiguration aufgerufen werden. Es empfiehlt sich hierbei, für das Management eine fixe IP Adresse einzutragen.

Wenn die gewünschte Management-IP gesetzt ist, kann auch via vSphere Client zugegriffen werden.

ROOT Kennwort ändern

Der einfachste Weg zum ändern des Root-Kennworts ist die Konsole. Wiederum mittels F2 anmelden und den ersten Punkt „Configure Password“ auswählen. Anschliessend das aktuelle Kennwort (vmwareesxi) sowie das gewünschte neue Kennwort eingeben. Mit OK bestätigen und schon ist das gewünschte Kennwort gesetzt.

Weiteres Vorgehen

Die nächsten Schritte sind natürlich das einrichten eines Datastores (entweder eine lokale mSATA Festplatte oder ein NFS Laufwerk), die korrekte Konfiguration des Log-Verzeichnisses sowie das definitive konfigurieren der Netzwerkkarten.

Wie diese Schritte funktionieren ist am besten der ausführlichen Dokumentation auf der VMWare Seite zu entnehmen.

Viel Spass

Die ESXi Plattform ist einsatzbereit. Auch wenn die APU sicherlich nicht mit enormer Leistung punkten kann, so eröffnet die Möglichkeit der Virtualisierung doch viele weitere Einsatzmöglichkeiten. Gerade für Firewalls oder Serveranwendungen im Home und Small-Business Bereich reicht die gebotene Leistung meist bestens aus.

Zudem , ein Virtualisierungsserver welcher gerade einmal maximal 12W Strom verbraucht, muss sich nicht verstecken und ist für den einen oder anderen Interessierten genau das richtige Gadget, um im Dauerbetrieb genutzt zu werden.

Betrieb des Images nur auf der APU1c4

Für den Betrieb des Images empfiehlt sich die 4GB RAM Variante der APU zu verwenden. Bei der 2GB RAM Variante startet das von mir zur Verfügung gestellte Image nicht einwandfrei.

**Nachtrag vom 10. Juni 2014**

Danke an Holger Bauer für die Erstellung und das zur Verfügung stellen eines neuen Images mit „USB Image Tool“. Dieses Image sollte nun sowohl auf USB Stick wie auch auf SD-Karten mit mindestens 8GB Speicherkapazität funktionieren. Das Image steht ab sofort zum Download bereit und die Anleitung wurde entsprechend überarbeitet.

Der bekannte Fehler „No Hypervisor found“ sollte somit der Vergangenheit angehören.

Sollte das wiederherstellen fehlschlagen empfiehlt es sich mittels Diskpart vorgängig den Zieldatenträger zu löschen.

Die neue Version der Alix (APU1c und APU1c4) verfügt nebst schnelleren Netzwerkanschlüssen nun auch über einen AMD G series T40E Prozessor, welcher die gängigen Virtualisierungen (beispielsweise VMWare ESXi oder Proxmox) unterstützt. Der Betrieb einer Virtualisierungslösung ermöglicht zudem die Installation beliebiger Betriebssysteme / Firewall-Lösungen und ist flexibler in der Verwaltung.

Benötigte Software / Hardware

• VMWare Workstation oder Oracle VirtualBox
• VMWare ESXi ISO
• PC Engines APU1c oder PC Engines APU1c4
• USB Stick mit mindestens 4GB Kapazität
• Realtek Treiber für die Unterstützung der RTL8111E Karte unter ESXi 5.x
• Plop Boot Manager (damit VMWare Workstation ab USB starten kann…)

Image mit VMWare Workstation erstellen

Für die Erstellung des ESXi Images verwende ich in diesem Tutorial VMWare Workstation. Natürlich kann auch VirtualBox verwendet werden :)

Konfiguration der virtuellen Maschine

VMWare ESXi installieren

Die virtuelle Maschine benötigt keine Festplatte, da die Installation auf einen USB Stick erfolgt. Beim Startne der virtuellen Maschine muss nun noch der USB Stick verbunden werden:

Wenn der USB Stick korrekt verbunden ist erscheint ein grüner Punkt auf dem Icon:

Anschliessend kann die ESXi Installation gestartet werden:

Ist der USB Stick korrekt angeschlossen steht dieser entsprechend zur Auswahl:

Da wir eine neue Installation vornehmen wählen wir entsprechend „(X) Install“ aus:

Anschliessend Tastaturlayout und Kennwort eintragen:

Nun kann die Installation gestartet werden:

ESXi starten

VMWare Workstation kann nicht direkt ab einem USB Stick starten. Um dieses Manko zu umgehen kommt der „Plop Boot Manager“ zum Einsatz. Dazu wird die virtuelle Maschine ab dem plpbt.iso gestartet. Im Auswahlmenü kann nun USB ausgewählt werden und die virtuelle Maschine startet ab dem zuvor verbundenen USB Stick.

Nach dem Start und der entsprechenden Konfiguration der IP Adresse (Management Interface) kann via vSphere Client auf den ESXi zugegriffen werden.

Realtek Treiber installieren

Damit die Netzwerkkarten der PC Engines APU funktionieren müssen zuerst die entsprechenden Treiber installiert werden.

SSH und ESXi Shell aktivieren

Dazu auf der ESXi Konsole anmelden und in den Einstellungen unter „Troubleshooting Mode Options“ sowohl ESXi Shell als auch SSH aktivieren:

Treiber Pakete auf ESXi übertragen

Mittels WinSCP lassen sich die Treiberdateien auf den ESXi übertragen:

Die Treiber liegen also im Verzeichnis /vib-pakete/

Installieren der VIB Dateien

Mittels Putty eine SSH Verbindung zum ESXi aufbauen:

Anschliessend muss der Software Acceptance Level auf CommunitySupported umgestellt werden, ansonsten können die Netzwerktreiber nicht installiert werden.

~ # esxcli software acceptance set --level=CommunitySupported

Nun können die Treiber mit folgenden Befehlen installiert werden:

 ~ # esxcli software vib install -v /vib-pakete/VMware_bootbank_net-r8168_8.013.00-3vmw.510.0.0.799733.vib
 ~ # esxcli software vib install -v /vib-pakete/VMware_bootbank_net-r8169_6.011.00-2vmw.510.0.0.799733.vib

Ab dem nächsten Neustart werden die in der PC Engines verbauten Netzwerkkarten zur Verfügung stehen.

ESXi Konsole auf seriellen Port umleiten

Da die PC Engines APU keine Grafikkarte besitzt muss der gesamte Konsolen-Output auf den seriellen Port umgeleitet werden.  Dazu sind folgende Schritte notwendig

1. Stellen Sie vom vSphere-Client aus eine Verbindung mit vCenter Server her und wählen Sie den Host in der Bestandsliste aus
2. Klicken Sie auf die Registerkarte Konfiguration
3. Klicken Sie unter „Software“ auf Erweiterte Einstellungen
4. Erweitern Sie im linken Bereich die VMkernel-Liste und wählen Sie Starten
5. Stellen Sie sicher, das die Felder VMkernel.Boot.logPort und VMkernel.Boot.gdbPort nicht für die Verwendung des COM-Ports eingestellt sind, an die Sie die direkte Konsole umleiten möchten
6. Legen Sie VMkernel.Boot.tty2Port auf den seriellen Port fest, an die Sie die direkte Konsole umleiten möchten: com1
7. Klicken Sie auf OK

Weitere Details dazu finden sich im VMWare Dokumentationscenter.

Die virtuelle Maschine kann nun heruntergefahren werden. Alle für den Betrieb auf der PC Engines APU notwendigen Anpassungen sind gemacht.

PC Engines APU vorbereiten

Damit der ESXi auf der PC Engines APU automatisch korrekt startet muss zuerst das BIOS auf den neusten Stand gebracht werden. Die Anleitung dazu findet sich auf der PC Engines Webseite unter TinyCore.

Anschliessend muss die APU so konfiguriert werden, dass direkt ab USB Stick gestartet wird. Dazu beim Start der APU auf der Konsole mittels F12 -> 3. Payload [setup] die Startreihenfolge wie folgt anpassen:

Nun kann der ESXi Boot-Stick an die APU angeschlossen werden.

ESXi auf PC Engines APU starten

Wird die APU nun gestartet, wird der gesamte Startvorgang und anschliessend die ESXi Konsole über den seriellen Port ausgegeben.

Der Startvorgang kann durchaus ein paar Minuten in Anspruch nehmen…

Design-Technisch nicht das schönste, aber normalerweise sieht man die ESXi Konsole genau einmal – bei der initialen Konfiguration des Management Netzwerks.

Alles weitere erfolgt mittels vSphere Client:

Wie ESXi konfiguriert und der vSphere Client bedient wird, ist nicht teil dieses Beitrages. Alles notwendige wird jedoch ausführlich im Dokumentationscenter von VMWare beschreiben.

Viel Spass!

Dank dem Einsatz von Virtualisierung – erst noch kostenlos – eröffnen sich einige neu Anwendungsmöglichkeiten für die neuen PC Engines APU’s. Viel Spass beim ausprobieren, testen und einsetzen.