reveal.js

# Virtualization (VirtualBox, QEMU)
**ผู้จัดทํา:** อรรถพล คงหวาน

บทที่ 10 — Operating Systems & Development Tools

---

## Outline (สารบัญ)

1. แนวคิดของ Virtualization (Virtualization Concepts)
2. พื้นฐาน Virtual Machine (Virtual Machine Fundamentals)
3. VirtualBox
4. QEMU (Quick EMUlator)
5. libvirt และ virt-manager
6. Virtual Networking ขั้นสูง (Advanced Virtual Networking)
7. Automation และ Infrastructure as Code
8. Nested Virtualization
9. การเปรียบเทียบกับ Hypervisor อื่น (Hypervisor Comparison)

---

## บทนำ

Virtualization คือเทคโนโลยีที่สร้างชั้นนามธรรม (Abstraction Layer) ระหว่างฮาร์ดแวร์ทางกายภาพและระบบปฏิบัติการ

- รันหลาย OS บนเครื่องเดียวกันได้พร้อมกัน
- ครอบคลุมตั้งแต่แนวคิดพื้นฐาน, ประเภทของ Hypervisor
- การใช้งาน VirtualBox และ QEMU
- libvirt, Virtual Networking ขั้นสูง
- Infrastructure as Code

---

# 10.1 แนวคิดของ Virtualization
## (Virtualization Concepts)

---

## 10.1 แนวคิดของ Virtualization

**Virtualization** คือกระบวนการสร้างเครื่องเสมือน (Virtual Machine: VM) ที่จำลองทรัพยากรฮาร์ดแวร์ทางกายภาพ

- จำลอง CPU, RAM, Disk, Network
- ให้ Guest OS มองเห็นเหมือนเครื่องคอมพิวเตอร์จริง
- **Hypervisor** หรือ **Virtual Machine Monitor (VMM)** ทำหน้าที่จัดการ
- จัดสรรทรัพยากรระหว่าง VM แต่ละตัว

---

## 10.1.1 Virtualization คืออะไร

**Virtualization** คือเทคโนโลยีที่ทำให้สามารถรันหลายระบบปฏิบัติการบนฮาร์ดแวร์ชุดเดียวได้อย่างอิสระต่อกัน

- อาศัยซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า **Hypervisor** เป็นตัวกลาง
- จัดสรรทรัพยากร CPU, RAM, Storage และ Network
- แต่ละ VM ทำงานเป็นอิสระต่อกัน

---

## 10.1.1 ประโยชน์หลัก (1)

- **Server Consolidation:** ลดจำนวน Physical Server โดยรวม Workload หลายตัวไว้ในเครื่องเดียว ลดต้นทุน Hardware, ค่าไฟ, พื้นที่ Data Center
- **Isolation:** VM แต่ละตัวมีพื้นที่ทำงานของตัวเอง หาก VM หนึ่งล่มจะไม่กระทบ VM อื่น
- **Portability:** VM Image สามารถย้ายระหว่างเครื่องได้สะดวก รองรับ Live Migration

---

## 10.1.1 ประโยชน์หลัก (2)

- **Snapshot และ Rollback:** บันทึกสถานะ VM ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ย้อนกลับได้เมื่อเกิดปัญหา
- **Hardware Abstraction:** Guest OS ไม่ต้องรู้จักฮาร์ดแวร์จริง รองรับฮาร์ดแวร์เก่าหรือใหม่ได้
- **Resource Optimization:** จัดสรรทรัพยากรแบบ Dynamic เช่น Memory Ballooning, CPU Overcommit
- **Disaster Recovery:** สำรองและกู้คืน VM ได้รวดเร็วกว่า Physical Server มาก

---

## สถาปัตยกรรม Virtualization

<pre class="mermaid">
%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'primaryColor':'#3c3836','primaryTextColor':'#ebdbb2','primaryBorderColor':'#928374','lineColor':'#fabd2f','secondaryColor':'#504945','tertiaryColor':'#665c54','background':'#282828'}}}%%
flowchart LR
 subgraph Physical["Physical Hardware"]
 direction TB
 CPU[CPU]
 RAM[RAM]
 DISK[Disk]
 NIC[NIC]
 CPU ~~~ RAM ~~~ DISK ~~~ NIC
 end
 subgraph Hyper["Hypervisor Layer"]
 VMM[VMM / Hypervisor]
 end
 subgraph VMs["Virtual Machines"]
 direction TB
 VM1[VM1: Linux]
 VM2[VM2: Windows]
 VM3[VM3: BSD]
 VM1 ~~~ VM2 ~~~ VM3
 end
 Physical --> Hyper
 Hyper --> VMs
</pre>

---

## 10.1.2 Type 1 Hypervisor (Bare-metal)

**Type 1 Hypervisor** ติดตั้งโดยตรงบนฮาร์ดแวร์ทางกายภาพ โดยไม่ต้องมี Host OS

- มีประสิทธิภาพสูงและ Overhead ต่ำ
- เหมาะสำหรับ Production Server และ Data Center

---

## 10.1.2 ตัวอย่าง Type 1 Hypervisor

- **VMware ESXi:** Hypervisor เชิงพาณิชย์ที่ครองตลาด Enterprise
- **Microsoft Hyper-V:** ฝังอยู่ใน Windows Server
- **Xen:** Open Source พัฒนาโดย University of Cambridge
- **KVM:** ผนวกอยู่ใน Linux Kernel ใช้ร่วมกับ QEMU
- **Proxmox VE:** รวม KVM + LXC + Web UI พร้อม Cluster
- **Citrix Hypervisor (XCP-ng):** พัฒนาต่อจาก Xen

---

## 10.1.3 Type 2 Hypervisor (Hosted)

**Type 2 Hypervisor** ติดตั้งเป็นโปรแกรมบน Host OS เช่น Windows, macOS, Linux

- ใช้งานง่าย เหมาะสำหรับ Desktop, การพัฒนาซอฟต์แวร์, การเรียนการสอน
- มี Overhead สูงกว่า Type 1 เพราะต้องผ่านชั้น Host OS

ตัวอย่าง: VirtualBox, VMware Workstation/Fusion, Parallels, QEMU (User Mode)

---

## 10.1.3 เปรียบเทียบ Type 1 vs Type 2

| คุณสมบัติ | Type 1 (Bare-metal) | Type 2 (Hosted) |
| --- | --- | --- |
| ตำแหน่งติดตั้ง | บน Hardware โดยตรง | บน Host OS |
| Overhead | ต่ำ | สูงกว่า |
| ประสิทธิภาพ | สูง | ปานกลาง |
| ความซับซ้อน | สูง | ง่าย |
| Use Case | Production | Desktop, Dev |
| ตัวอย่าง | ESXi, KVM | VirtualBox |

---

## 10.1.4 ประเภทของ Virtualization Technique

1. **Full Virtualization:** Guest OS ไม่รู้ว่าทำงานบน VM โดยใช้ **Binary Translation** หรือ **Trap-and-Emulate** มี Overhead สูง
2. **Paravirtualization:** Guest OS รับรู้ว่าทำงานบน VM แก้ไข Kernel ให้เรียก **Hypercall** ประสิทธิภาพดีกว่า
3. **Hardware-assisted Virtualization:** ใช้ Intel VT-x หรือ AMD-V ทำงานใน Root Mode/Non-root Mode ประสิทธิภาพใกล้เคียง Native

---

## 10.1.4 Hardware Support Technologies

- **Intel VT-x / AMD-V:** CPU Virtualization Extension รองรับสลับโหมด Host/Guest อย่างรวดเร็ว
- **Intel VT-d / AMD-Vi (IOMMU):** I/O Virtualization สำหรับ PCI Passthrough
- **EPT / NPT:** Memory Virtualization ทำ Address Translation สองชั้นโดยฮาร์ดแวร์
- **SR-IOV:** แบ่ง Physical Device เป็น Virtual Function ให้ VM หลายตัวใช้พร้อมกัน

---

## 10.1.4 Performance Overhead Equation

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
 <mrow>
 <msub><mi>P</mi><mi>VM</mi></msub>
 <mo>=</mo>
 <msub><mi>P</mi><mi>Native</mi></msub>
 <mo>×</mo>
 <mo>(</mo>
 <mn>1</mn>
 <mo>−</mo>
 <msub><mi>O</mi><mi>hyp</mi></msub>
 <mo>)</mo>
 </mrow>
</math>

โดยที่:
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>P</mi><mi>VM</mi></msub></math> คือประสิทธิภาพภายใน VM
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>P</mi><mi>Native</mi></msub></math> คือประสิทธิภาพบนฮาร์ดแวร์โดยตรง
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>O</mi><mi>hyp</mi></msub></math> คือ Overhead ของ Hypervisor (2-10%)

---

## 10.1.5 Container vs VM

| คุณสมบัติ | Virtual Machine | Container |
| --- | --- | --- |
| ระดับการแยก | Hardware-level | Process-level |
| ขนาด Image | GB (1-100+) | MB (10-500) |
| เวลา Boot | นาที (1-5) | วินาที (1-5) |
| OS Kernel | แต่ละ VM มี Kernel เอง | ใช้ Kernel Host ร่วมกัน |
| Overhead | สูง | ต่ำมาก |
| Use Case | ต่าง OS, Legacy | Microservices, Cloud |

---

## สถาปัตยกรรม VM vs Container

<pre class="mermaid">
%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'primaryColor':'#3c3836','primaryTextColor':'#ebdbb2','primaryBorderColor':'#928374','lineColor':'#fabd2f','secondaryColor':'#504945','background':'#282828'}}}%%
flowchart LR
 subgraph VMArch["VM Architecture"]
 VMHW[Hardware] --> VMHV[Hypervisor]
 VMHV --> VMG1[Guest OS 1 + App]
 VMHV --> VMG2[Guest OS 2 + App]
 end
 subgraph CTArch["Container Architecture"]
 CTHW[Hardware] --> CTOS[Host OS Kernel]
 CTOS --> CTRT[Container Runtime]
 CTRT --> CT1[Container 1]
 CTRT --> CT2[Container 2]
 end
 VMArch ~~~ CTArch
</pre>

---

# 10.2 พื้นฐาน Virtual Machine
## (Virtual Machine Fundamentals)

---

## 10.2 พื้นฐาน Virtual Machine

ในส่วนนี้จะกล่าวถึงองค์ประกอบพื้นฐานของ Virtual Machine

- ทรัพยากรเสมือน (vCPU, vRAM, vDisk, vNIC, vDisplay)
- รูปแบบไฟล์ Disk Image
- Snapshot และ Clone
- Thin vs Thick Provisioning
- การเพิ่มประสิทธิภาพด้วย Guest Tools

---

## 10.2.1 ทรัพยากรหลักของ VM (1)

- **vCPU (Virtual CPU):** หน่วยประมวลผลเสมือน อาจ Map 1:1 กับ Physical Core หรือ Overcommit ได้ Hypervisor ใช้ Scheduler จัดสรร CPU Time
- **vRAM (Virtual Memory):** หน่วยความจำเสมือน ใช้ Memory Ballooning, Page Sharing (KSM) เพื่อใช้ RAM อย่างมีประสิทธิภาพ
- **Virtual Disk:** ไฟล์บน Host Filesystem จำลองเป็น Block Device (VDI, VMDK, QCOW2, RAW)

---

## 10.2.1 ทรัพยากรหลักของ VM (2)

- **Virtual NIC:** การ์ดเครือข่ายเสมือน รองรับโหมด NAT, Bridged, Host-only, Internal
- **Virtual Display:** จอแสดงผลเสมือน รองรับ Resolution และ 3D Acceleration ผ่าน VGA Emulation หรือ Paravirtualized GPU

---

## 10.2.1 CPU Overcommit Ratio

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
 <mrow>
 <mi>R</mi>
 <mo>=</mo>
 <mfrac>
 <mrow><mo>∑</mo><msub><mi>vCPU</mi><mi>i</mi></msub></mrow>
 <msub><mi>CPU</mi><mi>physical</mi></msub>
 </mfrac>
 </mrow>
</math>

โดยที่:
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>R</mi></math> คืออัตรา Overcommit (ไม่ควรเกิน 4:1 ใน Production)
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>vCPU</mi><mi>i</mi></msub></math> คือจำนวน vCPU ของ VM ที่ i
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>CPU</mi><mi>physical</mi></msub></math> คือจำนวน Physical Core (รวม Hyper-Threading)

---

## 10.2.2 Disk Image Format

| Format | เจ้าของ | คุณสมบัติเด่น |
| --- | --- | --- |
| **VDI** | Oracle | Native ของ VirtualBox |
| **VMDK** | VMware | มาตรฐานเปิด VMware/VBox |
| **QCOW2** | QEMU | Snapshot, Compression, Encryption |
| **RAW** | - | ประสิทธิภาพสูงสุด |
| **VHD/VHDX** | Microsoft | Hyper-V, Azure |

---

## 10.2.2 จัดการ Disk Image ด้วย qemu-img

```bash
# สร้าง qcow2 image ขนาด 20GB
qemu-img create -f qcow2 ubuntu.qcow2 20G

# แปลง raw เป็น qcow2
qemu-img convert -f raw -O qcow2 disk.img disk.qcow2

# แสดงข้อมูลของ image
qemu-img info ubuntu.qcow2

# ขยายขนาด disk เพิ่มอีก 10GB
qemu-img resize ubuntu.qcow2 +10G
```

---

## 10.2.2 Snapshot ด้วย qemu-img

```bash
# สร้าง snapshot
qemu-img snapshot -c snap1 ubuntu.qcow2

# แสดงรายการ snapshot
qemu-img snapshot -l ubuntu.qcow2

# ย้อนกลับ snapshot
qemu-img snapshot -a snap1 ubuntu.qcow2
```

---

## 10.2.3 Snapshot vs Clone

**Snapshot** คือการบันทึกสถานะของ VM ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง

- รวม Disk, RAM (optional), CPU State
- สามารถย้อนกลับ (Revert) ได้ทุกเมื่อ
- ใช้กลไก **Copy-on-Write (CoW)** ประหยัดพื้นที่

**Clone** คือการคัดลอก VM เพื่อสร้าง VM ใหม่

1. **Full Clone:** คัดลอกข้อมูลทั้งหมด VM ใหม่เป็นอิสระ
2. **Linked Clone:** สร้าง Differential Disk ชี้กลับไป Base Disk

---

## Snapshot vs Clone Diagram

<pre class="mermaid">
%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'primaryColor':'#3c3836','primaryTextColor':'#ebdbb2','primaryBorderColor':'#928374','lineColor':'#fabd2f','background':'#282828'}}}%%
flowchart TD
 Base[Base VM 20GB]
 Snap1[Snapshot 1 Delta 200MB]
 Snap2[Snapshot 2 Delta 500MB]
 Current[Current State]
 Linked[Linked Clone Delta 100MB]
 Full[Full Clone Copy 20GB]
 Base --> Snap1
 Snap1 --> Snap2
 Snap2 --> Current
 Base -.อ้างอิง.-> Linked
 Base ==คัดลอก==> Full
</pre>

---

## 10.2.4 Thin vs Thick Provisioning

**Thin Provisioning (Sparse):** จัดสรรพื้นที่จริงเท่าที่ใช้งาน

- Disk 100GB ใช้ 5GB กินพื้นที่ Host เพียง 5GB
- ใช้ Storage มีประสิทธิภาพ แต่อาจ Overcommit จนเต็ม

**Thick Provisioning:** จองพื้นที่เต็มขนาดตั้งแต่ตอนสร้าง

- **Lazy Zeroed:** จองพื้นที่แต่ยังไม่เขียน 0 ทับ
- **Eager Zeroed:** จองและเขียน 0 ทับทันที เหมาะกับ Cluster

---

## 10.2.4 ตัวอย่างคำสั่ง Provisioning

```bash
# สร้าง thin-provisioned qcow2 disk 100GB
qemu-img create -f qcow2 thin_disk.qcow2 100G

# สร้าง thick-provisioned raw disk 10GB
qemu-img create -f raw -o preallocation=full thick_disk.raw 10G

# ตรวจสอบขนาดจริง
du -h thin_disk.qcow2     # แสดงขนาดที่ใช้จริง
ls -lh thin_disk.qcow2    # แสดงขนาดที่กำหนด
```

---

## 10.2.5 Guest Tools

**Guest Tools** คือซอฟต์แวร์เสริมที่ติดตั้งบน Guest OS

ฟีเจอร์ที่ Guest Tools มอบให้:

- Mouse Pointer Integration / Shared Clipboard
- Drag and Drop / Auto-resize Display
- Shared Folders / Time Sync
- Better Graphics Performance (Paravirtualized GPU)

---

## 10.2.5 Guest Tools ของแต่ละ Hypervisor

| Hypervisor | Guest Tools ที่ใช้ |
| --- | --- |
| VirtualBox | VirtualBox Guest Additions |
| VMware | VMware Tools / open-vm-tools |
| QEMU/KVM | qemu-guest-agent + SPICE Agent |
| Hyper-V | Hyper-V Integration Services |
| Parallels | Parallels Tools |

---

## 10.2.5 ติดตั้ง Guest Tools

```bash
# VirtualBox Guest Additions บน Ubuntu Guest
sudo apt update
sudo apt install -y build-essential dkms linux-headers-$(uname -r)
sudo mount /dev/cdrom /mnt
sudo /mnt/VBoxLinuxAdditions.run

# qemu-guest-agent บน Ubuntu Guest (สำหรับ QEMU/KVM)
sudo apt install -y qemu-guest-agent spice-vdagent
sudo systemctl enable --now qemu-guest-agent
sudo systemctl enable --now spice-vdagent
```

---

# 10.3 VirtualBox

---

## 10.3 VirtualBox

**Oracle VirtualBox** เป็น Type 2 Hypervisor แบบ Open Source

- ได้รับความนิยมสูงในงาน Desktop Virtualization
- เหมาะกับการเรียนการสอน และการทดสอบซอฟต์แวร์
- รองรับ Host หลายแพลตฟอร์ม (Windows, macOS, Linux, Solaris)
- รองรับ Guest OS หลากหลาย

---

## 10.3.1 การติดตั้ง VirtualBox

```bash
# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install -y virtualbox virtualbox-ext-pack

# Arch Linux
sudo pacman -S virtualbox virtualbox-host-modules-arch

# โหลด Kernel Module
sudo modprobe vboxdrv

# เพิ่ม user เข้า group vboxusers
sudo usermod -aG vboxusers $USER
VBoxManage --version
```

---

## 10.3.1 Extension Pack

**Extension Pack** เป็น Plugin เสริมที่ให้ฟีเจอร์เพิ่มเติม

- USB 2.0/3.0 Controller Support
- VirtualBox RDP (VRDP)
- Disk Image Encryption (AES)
- NVMe Controller
- PXE Boot สำหรับ Intel Card

> **หมายเหตุ:** License แบบ PUEL ฟรีสำหรับใช้ส่วนตัว/ประเมินผล แต่เชิงพาณิชย์ต้องซื้อ License

---

## 10.3.2 การสร้าง VM ใหม่ (Wizard)

ขั้นตอนการสร้าง VM ผ่าน VirtualBox GUI:

1. คลิก **New** หรือกด Ctrl+N
2. ตั้งชื่อ VM และเลือก **Type** และ **Version**
3. กำหนด **Memory Size** (2GB Linux, 4GB+ Windows)
4. สร้าง **Virtual Hard Disk** - VDI, Dynamically Allocated, 20-50GB
5. ปรับแต่ง Settings: CPU, Network, Storage, Display
6. คลิก **Start** และเลือก ISO เพื่อ Boot ติดตั้ง OS

---

## 10.3.3 การตั้งค่า Hardware (1)

- **System > Motherboard:** Base Memory, Boot Order, Chipset (PIIX3/ICH9), I/O APIC
- **System > Processor:** vCPU, Execution Cap, PAE/NX, Nested VT-x/AMD-V
- **System > Acceleration:** Paravirtualization Interface, Hardware Virtualization, Nested Paging
- **Display:** Video Memory (สูงสุด 256MB), Graphics Controller, 3D Acceleration

---

## 10.3.3 การตั้งค่า Hardware (2)

- **Storage:** SATA Controller (4 พอร์ต), IDE Controller (2 พอร์ต), NVMe (Extension Pack)
- **Audio:** Audio Driver, Audio Controller (HD Audio, AC97, SoundBlaster)
- **Network:** Adapter 1-4, Mode (NAT, Bridged...), Adapter Type (Intel PRO/1000, virtio-net)
- **USB:** USB Controller (1.1, 2.0, 3.0), USB Device Filter

---

## 10.3.4 Network Mode

VirtualBox รองรับโหมดเครือข่าย 6 แบบหลัก:

| Mode | Outbound | Inbound | VM-to-VM |
| --- | --- | --- | --- |
| **NAT** | ✅ | ❌ (Port Fwd) | ❌ |
| **NAT Network** | ✅ | ❌ (Port Fwd) | ✅ |
| **Bridged** | ✅ | ✅ | ✅ |
| **Host-only** | ❌ | ❌ | ✅ |
| **Internal** | ❌ | ❌ | ✅ |

---

## โครงสร้าง Network Mode

<pre class="mermaid">
%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'primaryColor':'#3c3836','primaryTextColor':'#ebdbb2','primaryBorderColor':'#928374','lineColor':'#fabd2f','background':'#282828'}}}%%
flowchart LR
 Internet[Internet] --- Router[Physical Router]
 Router --- Host[Host Machine]
 Host --- NAT[NAT 10.0.2.0/24]
 Host --- Bridge[Bridged]
 Host --- HostOnly[Host-only 192.168.56.0/24]
 NAT --- VM1[VM1: NAT 10.0.2.15]
 Bridge --- VM2[VM2: Bridged 192.168.1.50]
 HostOnly --- VM3[VM3: Host-only 192.168.56.10]
</pre>

---

## 10.3.5 Shared Folder

```bash
# บน Host - กำหนด Shared Folder
VBoxManage sharedfolder add "MyVM" \
    --name "shared" \
    --hostpath "/home/user/shared" \
    --automount

# บน Linux Guest - mount แบบ manual
sudo mount -t vboxsf shared /mnt/shared

# Auto-mount ใน /etc/fstab
shared /mnt/shared vboxsf defaults,uid=1000,gid=1000 0 0
```

Shared Clipboard / Drag and Drop: เปิดผ่านเมนู Devices > Bidirectional

---

## 10.3.6 ติดตั้ง Guest Additions

```bash
# 1. เลือก Devices > Insert Guest Additions CD image
# 2. รันคำสั่งต่อไปนี้บน Guest

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

sudo mkdir -p /mnt/cdrom
sudo mount /dev/cdrom /mnt/cdrom
cd /mnt/cdrom && sudo ./VBoxLinuxAdditions.run
sudo reboot

# ตรวจสอบหลัง reboot
lsmod | grep vbox   # ควรเห็น: vboxsf, vboxvideo, vboxguest
```

---

## 10.3.7 Snapshot Management

```bash
# สร้าง Snapshot
VBoxManage snapshot "MyVM" take "before-update" \
    --description "ก่อนติดตั้ง update"

# แสดงรายการ Snapshot
VBoxManage snapshot "MyVM" list

# ย้อนกลับไป Snapshot
VBoxManage controlvm "MyVM" poweroff
VBoxManage snapshot "MyVM" restore "before-update"

# ลบ Snapshot (Merge เข้า parent)
VBoxManage snapshot "MyVM" delete "before-update"
```

---

## 10.3.8 Import / Export OVA / OVF

**OVA/OVF** เป็นมาตรฐานเปิดสำหรับ Package VM ให้พกพาข้าม Hypervisor

```bash
# Export VM เป็นไฟล์ OVA
VBoxManage export "MyVM" -o MyVM.ova \
    --vsys 0 --product "My App" \
    --vendor "MyCompany" --version "1.0"

# Import จากไฟล์ OVA
VBoxManage import MyVM.ova --vsys 0 \
    --vmname "ImportedVM" --cpus 4 --memory 4096
```

---

## 10.3.9 VBoxManage CLI (1)

```bash
#!/bin/bash
VM_NAME="ubuntu-server"
ISO_PATH="$HOME/iso/ubuntu-22.04.iso"
DISK_SIZE=20000   # 20GB
RAM_SIZE=2048     # 2GB
CPU_COUNT=2

# 1. สร้าง VM
VBoxManage createvm --name "$VM_NAME" \
    --ostype "Ubuntu_64" --register

# 2. ตั้งค่า Memory และ CPU
VBoxManage modifyvm "$VM_NAME" \
    --memory $RAM_SIZE --cpus $CPU_COUNT \
    --vram 16 --nic1 nat
```

---

## 10.3.9 VBoxManage CLI (2)

```bash
# 3. สร้างและเชื่อม Hard Disk
VBoxManage createhd --filename "$VM_NAME.vdi" \
    --size $DISK_SIZE
VBoxManage storagectl "$VM_NAME" --name "SATA" \
    --add sata --controller IntelAhci
VBoxManage storageattach "$VM_NAME" \
    --storagectl "SATA" --port 0 --device 0 \
    --type hdd --medium "$VM_NAME.vdi"

# 4. Forward Port SSH + Boot headless
VBoxManage modifyvm "$VM_NAME" \
    --natpf1 "ssh,tcp,,2222,,22"
VBoxManage startvm "$VM_NAME" --type headless
```

---

# 10.4 QEMU
## (Quick EMUlator)

---

## 10.4 QEMU

**QEMU** เป็น Open Source Machine Emulator และ Virtualizer ที่ทรงพลังที่สุดตัวหนึ่ง

- รองรับสถาปัตยกรรม CPU หลากหลาย: x86, ARM, RISC-V, PowerPC, MIPS, SPARC
- ทำงานทั้งแบบ **Pure Emulation** (ช้าแต่ Cross-architecture)
- ร่วมกับ **KVM** เพื่อทำ Hardware-assisted Virtualization บน Linux

---

## 10.4.1 ประวัติ QEMU

**QEMU** ถูกสร้างโดย **Fabrice Bellard** ในปี 2003

- ผู้สร้าง FFmpeg, TCC
- เพื่อเป็น Generic Machine Emulator แบบ Open Source

---

## ประวัติและสถาปัตยกรรม QEMU

<pre class="mermaid">
%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'primaryColor':'#3c3836','primaryTextColor':'#ebdbb2','primaryBorderColor':'#928374','lineColor':'#fabd2f','background':'#282828'}}}%%
flowchart TB
 Era1["2003-2007: Pure Emulation QEMU 0.x, TCG, KQEMU"]
 Era2["2007-2012: KVM Integration QEMU+KVM, libvirt"]
 Era3["2012-2020: Modern Features virtio, Live Migration, SPICE, QMP"]
 Era4["2020-ปัจจุบัน: Cloud Native microvm, SEV/TDX, ARM64, RISC-V"]
 Era1 --> Era2 --> Era3 --> Era4
</pre>

---

## 10.4.2 Emulation vs Virtualization

QEMU ทำงานได้สองโหมดหลัก:

1. **Full System Emulation (qemu-system-*):** จำลอง CPU และฮาร์ดแวร์ทั้งระบบ ใช้ TCG (Tiny Code Generator) แปลคำสั่ง Guest เป็น Host แบบ JIT รัน OS ของ Architecture ที่ต่างกันได้
2. **User Mode Emulation (qemu-*):** รันโปรแกรมของ Architecture อื่นบน Linux Host ใช้ Linux Kernel ของ Host ใช้ใน QEMU User Mode + binfmt_misc สำหรับ Container Multi-arch

---

## 10.4.3 QEMU + KVM ติดตั้ง

```bash
# ตรวจสอบ CPU รองรับ Virtualization
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

# ตรวจสอบ KVM Module
lsmod | grep kvm

# โหลด Module (ถ้ายังไม่โหลด)
sudo modprobe kvm
sudo modprobe kvm_intel   # หรือ kvm_amd

# ติดตั้ง QEMU + KVM (Ubuntu/Debian)
sudo apt install -y qemu-system-x86 qemu-utils qemu-kvm

# เพิ่ม user เข้า group
sudo usermod -aG kvm,libvirt $USER
```

---

## 10.4.4 qemu-img Commands (1)

```bash
# สร้าง qcow2 disk 20GB พร้อม encryption
qemu-img create -f qcow2 \
    -o encrypt.format=luks,encrypt.key-secret=sec0 \
    --object secret,id=sec0,data=mypassword \
    encrypted.qcow2 20G

# แปลง vmdk → qcow2 (migrate จาก VMware)
qemu-img convert -p -f vmdk -O qcow2 \
    source.vmdk target.qcow2

# Compress qcow2 ให้เล็กลง
qemu-img convert -O qcow2 -c \
    original.qcow2 compressed.qcow2
```

---

## 10.4.4 qemu-img Commands (2)

```bash
# ตรวจสอบ Integrity ของ Image
qemu-img check ubuntu.qcow2

# Rebase qcow2 (เปลี่ยน backing file)
qemu-img rebase -b new_base.qcow2 child.qcow2

# วัด actual disk usage
qemu-img info --backing-chain disk.qcow2
```

---

## 10.4.5 qemu-system-x86_64 Options

- `-m <size>` - ขนาด RAM (`-m 4G`)
- `-smp <cpus>` - จำนวน vCPU
- `-drive file=<path>,format=<fmt>` - แนบ Disk Image
- `-netdev <type>,id=<id>` - กำหนด Network
- `-boot order=<dcn>` - ลำดับ Boot
- `-display <type>` - โหมดแสดงผล (gtk, sdl, vnc, none)
- `-enable-kvm` - เปิด KVM Acceleration
- `-cpu host` - ใช้ CPU model ตาม Host (เร็วที่สุด)

---

## 10.4.6 Boot VM จาก ISO (1)

```bash
#!/bin/bash
VM_NAME="ubuntu-test"
ISO="ubuntu-22.04-live-server-amd64.iso"
DISK="${VM_NAME}.qcow2"
DISK_SIZE="20G"
RAM="4G"
CPUS="4"

# 1. สร้าง qcow2 disk
qemu-img create -f qcow2 "$DISK" "$DISK_SIZE"
```

---

## 10.4.6 Boot VM จาก ISO (2)

```bash
# 2. Boot จาก ISO เพื่อติดตั้ง
qemu-system-x86_64 \
    -name "$VM_NAME" \
    -enable-kvm -cpu host \
    -smp "$CPUS" -m "$RAM" \
    -drive file="$DISK",format=qcow2,if=virtio \
    -cdrom "$ISO" -boot order=d \
    -netdev user,id=net0,hostfwd=tcp::2222-:22 \
    -device virtio-net-pci,netdev=net0 \
    -vga virtio -display gtk,gl=on
```

---

## 10.4.7 โหมดแสดงผลของ QEMU

| Display | คุณสมบัติ | Use Case |
| --- | --- | --- |
| **none** | ไม่มีจอภาพ | Server, CI/CD |
| **sdl** | SDL Window | Local Desktop |
| **gtk** | GTK Window พร้อมเมนู | Linux Desktop |
| **vnc** | เข้าผ่าน VNC | Remote Access |
| **spice** | SPICE Protocol | Remote Desktop |
| **curses** | Text Terminal | SSH Session |

---

## 10.4.7 VNC และ SPICE Mode

```bash
# Headless mode + VNC
qemu-system-x86_64 \
    -enable-kvm -m 2G -smp 2 \
    -drive file=disk.qcow2,if=virtio \
    -display none -vnc :1 -daemonize

# เชื่อมต่อด้วย: vncviewer localhost:5901

# SPICE mode พร้อม USB redirection
qemu-system-x86_64 \
    -enable-kvm -m 4G -smp 4 \
    -drive file=disk.qcow2,if=virtio \
    -spice port=5930,disable-ticketing=on
```

---

## 10.4.8 Serial Console

```bash
# QEMU + Serial Console
qemu-system-x86_64 \
    -enable-kvm -m 2G -smp 2 \
    -drive file=disk.qcow2,if=virtio \
    -nographic -serial mon:stdio \
    -append "console=ttyS0,115200n8 root=/dev/vda1"

# ใน Linux Guest แก้ /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="console=tty1 console=ttyS0,115200n8"

# Enable getty บน serial port
sudo systemctl enable serial-getty@ttyS0.service
```

> Ctrl+A X เพื่อออก, Ctrl+A C เข้า QEMU Monitor

---

# 10.5 libvirt และ virt-manager

---

## 10.5 libvirt และ virt-manager

**libvirt** คือ Toolkit และ API มาตรฐานสำหรับจัดการ Virtualization

- รองรับ Hypervisor หลายตัว: KVM/QEMU, Xen, LXC, VirtualBox, VMware ESXi, Hyper-V
- ใช้ Domain XML เป็นตัวกำหนดค่า VM
- มี **virt-manager** เป็น GUI Tool ที่ทำให้การจัดการง่ายขึ้น

---

## 10.5.1 ติดตั้ง libvirt

```bash
# Ubuntu/Debian
sudo apt install -y qemu-kvm libvirt-daemon-system \
    libvirt-clients bridge-utils virt-manager \
    virtinst libosinfo-bin

# Arch
sudo pacman -S qemu-full libvirt virt-manager \
    dnsmasq bridge-utils

# Enable และ Start service
sudo systemctl enable --now libvirtd

# เพิ่ม user เข้า group
sudo usermod -aG libvirt,kvm $USER
newgrp libvirt
```

---

## 10.5.1 virsh - Domain Management

```bash
# จัดการ Domain (VM)
virsh list # VM ที่กำลังรัน
virsh list --all # ทั้งหมด
virsh start <vm> # เริ่ม VM
virsh shutdown <vm> # ปิดแบบ graceful
virsh destroy <vm> # บังคับปิด
virsh reboot <vm> # รีบูต

# ดูข้อมูล
virsh dominfo <vm> # ข้อมูลทั่วไป
virsh dumpxml <vm> # ดู XML
virsh console <vm> # Serial Console
```

---

## 10.5.1 virsh - Snapshot & Resource

```bash
# Snapshot
virsh snapshot-create-as <vm> snap1 "Description"
virsh snapshot-list <vm>
virsh snapshot-revert <vm> snap1
virsh snapshot-delete <vm> snap1

# Resource Management
virsh setmem <vm> 4G --config # ตั้ง memory
virsh setvcpus <vm> 4 --config # ตั้ง vCPU
virsh autostart <vm> # เปิด autostart
```

---

## 10.5.2 virt-manager (GUI)

**virt-manager** เป็น GTK GUI สำหรับจัดการ VM ผ่าน libvirt

ฟีเจอร์:

- สร้าง VM ใหม่ผ่าน Wizard
- ดู Resource Usage แบบ Real-time
- เข้าถึง Console (VNC/SPICE) ในตัว
- จัดการ Storage Pool, Network
- Snapshot Management
- Edit Domain XML แบบ GUI

---

## 10.5.3 virt-install

```bash
# สร้าง Ubuntu Server VM ด้วย Cloud-init
virt-install \
    --name ubuntu-22 \
    --memory 4096 --vcpus 2 \
    --disk path=/var/lib/libvirt/images/u22.qcow2,size=20,bus=virtio \
    --os-variant ubuntu22.04 \
    --network network=default,model=virtio \
    --graphics spice \
    --cdrom /var/lib/libvirt/iso/ubuntu-22.04.iso \
    --noautoconsole
```

---

## 10.5.3 virt-install - Import Mode

```bash
# Import VM จาก qcow2 ที่มีอยู่
virt-install \
    --name imported-vm \
    --memory 2048 --vcpus 2 \
    --disk path=/path/to/existing.qcow2 \
    --import \
    --os-variant ubuntu22.04 \
    --network network=default

# สร้าง VM แบบ PXE Boot
virt-install --name pxe-vm \
    --memory 2048 --vcpus 2 --disk size=10 \
    --network network=default --pxe
```

---

## 10.5.4 Domain XML (1)

```xml
<domain type='kvm'>
 <name>my-server</name>
 <memory unit='KiB'>4194304</memory>
 <currentMemory unit='KiB'>4194304</currentMemory>
 <vcpu placement='static'>2</vcpu>
 <os>
 <type arch='x86_64' machine='pc-q35-7.2'>hvm</type>
 <boot dev='hd'/>
 </os>
 <cpu mode='host-passthrough'/>
</domain>
```

---

## 10.5.4 Domain XML - Devices

```xml
<devices>
 <emulator>/usr/bin/qemu-system-x86_64</emulator>
 <disk type='file' device='disk'>
 <driver name='qemu' type='qcow2' discard='unmap'/>
 <source file='/var/lib/libvirt/images/my-server.qcow2'/>
 <target dev='vda' bus='virtio'/>
 </disk>
 <interface type='network'>
 <source network='default'/>
 <model type='virtio'/>
 </interface>
 <graphics type='spice' autoport='yes'/>
</devices>
```

---

## 10.5.5 Storage Pool Types

| Pool Type | คำอธิบาย | Use Case |
| --- | --- | --- |
| **dir** | Directory บน filesystem | Default, ทดสอบ |
| **fs** | Mount filesystem | แยก Storage |
| **logical** | LVM Volume Group | Performance |
| **iscsi** | iSCSI Target | SAN |
| **netfs** | NFS, GlusterFS | Shared Storage |
| **rbd** | Ceph RBD | Cloud Storage |
| **zfs** | ZFS | ZFS Features |

---

## 10.5.5 จัดการ Storage Pool

```bash
# สร้าง Storage Pool แบบ dir
virsh pool-define-as mypool dir - - - - \
    "/var/lib/libvirt/images/mypool"
virsh pool-build mypool
virsh pool-start mypool
virsh pool-autostart mypool

# สร้าง Volume ใน Pool
virsh vol-create-as mypool myvm.qcow2 20G \
    --format qcow2

# แสดงรายการ
virsh vol-list mypool
virsh pool-info mypool
```

---

## 10.5.6 Virtual Network XML

```xml

<network>
 <name>default</name>
 <forward mode='nat'>
 <nat>
 <port start='1024' end='65535'/>
 </nat>
 </forward>
 <bridge name='virbr0' stp='on' delay='0'/>
 <ip address='192.168.122.1' netmask='255.255.255.0'>
 <dhcp>
 <range start='192.168.122.2' end='192.168.122.254'/>
 </dhcp>
 </ip>
</network>
```

---

## 10.5.6 จัดการ Virtual Network

```bash
# สร้าง Network
virsh net-define isolated.xml
virsh net-start isolated
virsh net-autostart isolated

# แสดงรายการ Network
virsh net-list --all

# DHCP Lease ปัจจุบัน
virsh net-dhcp-leases default
```

---

## 10.5.7 Persistent vs Transient

- **Persistent VM:** มี XML บันทึกไว้ ปรากฏหลัง libvirtd restart
- **Transient VM:** สร้างชั่วคราวด้วย `virsh create vm.xml` หาย VM เมื่อปิด
- **Autostart:** VM เปิดอัตโนมัติเมื่อ libvirtd start

```bash
virsh autostart my-vm            # เปิด Autostart
virsh autostart --disable my-vm  # ปิด Autostart
virsh create my-vm.xml           # Transient VM
virsh define my-vm.xml           # Persistent VM
```

---

# 10.6 Virtual Networking ขั้นสูง
## (Advanced Virtual Networking)

---

## 10.6 Virtual Networking ขั้นสูง

ระบบเครือข่ายเสมือนเป็นหัวใจของ Virtualization

- โดยเฉพาะในงาน Lab, Cloud, และ NFV (Network Function Virtualization)
- ครอบคลุมตั้งแต่ Linux Kernel จนถึง Hardware Passthrough
- Linux Bridge, TAP/TUN, Open vSwitch, VLAN, PCI Passthrough/SR-IOV

---

## 10.6.1 Linux Bridge

**Linux Bridge** คือ Software Switch ที่ทำงาน Layer 2 ใน Linux Kernel

```bash
# สร้าง bridge ใหม่ด้วย ip command
sudo ip link add name br0 type bridge
sudo ip link set br0 up

# กำหนด IP ให้ bridge
sudo ip addr add 192.168.100.1/24 dev br0

# เพิ่ม physical interface เข้า bridge
sudo ip link set eth0 master br0

# แสดงโครงสร้าง bridge
sudo bridge link show
```

---

## 10.6.1 Linux Bridge - การจัดการ

```bash
# ลบ interface ออกจาก bridge
sudo ip link set eth0 nomaster

# ลบ bridge
sudo ip link set br0 down
sudo ip link delete br0 type bridge

# ตรวจสอบ MAC table
sudo bridge fdb show br br0

# brctl (legacy)
sudo brctl show
sudo brctl addbr br0
sudo brctl addif br0 eth0
```

---

## 10.6.2 TAP/TUN Interface

- **TUN:** Layer 3 (IP) Virtual Interface ใช้ใน VPN เช่น OpenVPN, WireGuard
- **TAP:** Layer 2 (Ethernet) Virtual Interface ใช้กับ VM รองรับ MAC Address และ Broadcast

```bash
# สร้าง TAP interface สำหรับ VM
sudo ip tuntap add mode tap user $USER name tap0
sudo ip link set tap0 master br0
sudo ip link set tap0 up

# ใช้ TAP กับ QEMU
qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 2G \
    -netdev tap,id=net0,ifname=tap0 \
    -device virtio-net-pci,netdev=net0
```

---

## 10.6.3 Open vSwitch (OVS)

**Open vSwitch** คือ Software-Defined Switch ที่รองรับฟีเจอร์ขั้นสูง

- OpenFlow, VLAN, VXLAN, GRE Tunnel
- เหมาะกับ Cloud และ Network Virtualization

```bash
# ติดตั้ง Open vSwitch
sudo apt install -y openvswitch-switch

# สร้าง bridge แบบ OVS
sudo ovs-vsctl add-br ovs-br0
sudo ovs-vsctl add-port ovs-br0 eth1
sudo ovs-vsctl set port eth1 tag=100
```

---

## 10.6.3 OVS VXLAN Tunnel

```bash
# แสดงโครงสร้าง
sudo ovs-vsctl show

# สร้าง VXLAN Tunnel
sudo ovs-vsctl add-port ovs-br0 vxlan0 \
    -- set interface vxlan0 type=vxlan \
    options:remote_ip=10.0.0.2 \
    options:key=42
```

---

## 10.6.4 VLAN ใน VM

**VLAN (Virtual LAN)** ใช้แบ่งเครือข่าย Layer 2 บน Physical Switch เดียวกัน โดยใช้ Tag (IEEE 802.1Q)

```bash
# สร้าง VLAN sub-interface
sudo ip link add link eth0 name eth0.100 \
    type vlan id 100
sudo ip addr add 192.168.100.1/24 dev eth0.100
sudo ip link set eth0.100 up

# Bridge สำหรับ VLAN
sudo ip link add name br-vlan100 type bridge
sudo ip link set eth0.100 master br-vlan100
sudo ip link set br-vlan100 up
```

---

## 10.6.5 PCI Passthrough

**PCI Passthrough** คือการให้ VM เข้าถึงอุปกรณ์ PCI โดยตรง

- เช่น GPU, Network Card, NVMe
- ได้ Performance ใกล้เคียง Native
- ต้องการ **IOMMU (VT-d/AMD-Vi)**

ขั้นตอนการเปิด IOMMU และ Passthrough:
1. เปิด IOMMU ใน BIOS/UEFI
2. แก้ Kernel Parameter
3. Bind อุปกรณ์เข้า vfio-pci
4. กำหนดใน Domain XML

---

## 10.6.5 ขั้นตอน PCI Passthrough (1)

```bash
# 1. ตรวจสอบ CPU รองรับ IOMMU
sudo dmesg | grep -E "DMAR|IOMMU"

# 2. เปิด IOMMU ใน Kernel (Intel)
# แก้ /etc/default/grub เพิ่ม:
# intel_iommu=on iommu=pt
# (AMD: amd_iommu=on iommu=pt)

sudo update-grub
sudo reboot

# 3. ตรวจสอบ IOMMU Group
for d in /sys/kernel/iommu_groups/*/devices/*; do
    n=${d#*/iommu_groups/*}; n=${n%%/*}
    printf 'IOMMU Group %s ' "$n"
    lspci -nns "${d##*/}"
done
```

---

## 10.6.5 ขั้นตอน PCI Passthrough (2)

```bash
# 4. หา Vendor:Device ID ของ GPU
lspci -nn | grep -i nvidia
# ตัวอย่าง: [10de:1c03]

# 5. Bind เข้า vfio-pci
echo "options vfio-pci ids=10de:1c03,10de:10f1" | \
    sudo tee /etc/modprobe.d/vfio.conf
echo "vfio_pci" | sudo tee -a /etc/modules
sudo update-initramfs -u
sudo reboot
```

---

## 10.6.5 SR-IOV

**SR-IOV (Single Root I/O Virtualization)** ทำให้ NIC หรือ GPU เดียวแบ่งออกเป็น Virtual Function (VF) หลายตัว ส่ง Passthrough ให้ VM แต่ละตัวได้

```bash
# เปิด VF บน NIC
echo 4 | sudo tee \
    /sys/class/net/eth0/device/sriov_numvfs

# ดู VF ที่สร้าง
lspci | grep "Virtual Function"
ip link show eth0
```

---

# 10.7 Automation และ
## Infrastructure as Code

---

## 10.7 Infrastructure as Code

**Infrastructure as Code (IaC)** เป็นแนวทางที่กำหนดโครงสร้าง Infrastructure ในรูปแบบ Code/Declarative File

- การจัดการ VM ด้วยมือทำให้เกิด Configuration Drift และยากต่อการสร้างซ้ำ
- IaC ทำให้สามารถ Version Control, Review, และ Reproduce ได้
- เครื่องมือหลัก: Vagrant, Packer, cloud-init, Terraform, Ansible

---

## 10.7.1 Vagrant

**Vagrant** คือเครื่องมือสร้างและจัดการ VM Environment สำหรับนักพัฒนา

- รองรับหลาย Provider: VirtualBox, libvirt, VMware, Docker
- ใช้ Vagrantfile เป็น Declarative Config
- รองรับ Multi-VM Environment

---

## 10.7.1 Vagrantfile ตัวอย่าง

```ruby
Vagrant.configure("2") do |config|
  config.vm.define "web" do |web|
    web.vm.box = "ubuntu/jammy64"
    web.vm.hostname = "web.local"
    web.vm.network "private_network",
        ip: "192.168.56.10"
    web.vm.network "forwarded_port",
        guest: 80, host: 8080
    web.vm.provider "virtualbox" do |vb|
      vb.memory = "1024"
      vb.cpus = 2
    end
  end
end
```

---

## 10.7.1 คำสั่ง Vagrant

```bash
vagrant up                  # สร้างและ boot VM
vagrant up web              # boot เฉพาะ web
vagrant ssh web             # SSH เข้า VM
vagrant halt                # ปิด VM
vagrant destroy -f          # ลบ VM
vagrant reload --provision  # restart + provision
vagrant status              # แสดงสถานะ
vagrant box list            # แสดง Box
```

---

## 10.7.2 Packer

**HashiCorp Packer** ใช้สร้าง Machine Image (Golden Image) แบบอัตโนมัติจาก ISO

- รองรับการ Build หลาย Platform พร้อมกัน
- ใช้ HCL หรือ JSON เป็น Config Format
- ผลิต Image พกพาข้าม Cloud และ Hypervisor

```bash
# ติดตั้ง Packer
sudo apt install -y packer

# Build image
packer init ubuntu.pkr.hcl
packer validate ubuntu.pkr.hcl
packer build ubuntu.pkr.hcl
```

---

## 10.7.2 Packer HCL ตัวอย่าง

```hcl
source "qemu" "ubuntu" {
  iso_url      = "https://releases.ubuntu.com/22.04/ubuntu-22.04.4-live-server-amd64.iso"
  iso_checksum = "sha256:45f873de9f8cb637..."
  disk_size    = "20G"
  format       = "qcow2"
  accelerator  = "kvm"
  ssh_username = "ubuntu"
  ssh_password = "ubuntu"
  vm_name      = "ubuntu-22.04"
}

build {
  sources = ["source.qemu.ubuntu"]
}
```

---

## 10.7.3 cloud-init

**cloud-init** เป็นเครื่องมือมาตรฐานสำหรับ Configure VM ตอน First Boot

- ใช้กันแพร่หลายใน Cloud Provider (AWS, GCP, Azure)
- กำหนด Users, Packages, Files, Commands
- รับ Config ผ่าน user-data และ meta-data

---

## 10.7.3 cloud-init user-data

```yaml
#cloud-config
hostname: my-server
fqdn: my-server.example.com

users:
  - name: admin
    sudo: ALL=(ALL) NOPASSWD:ALL
    shell: /bin/bash
    ssh_authorized_keys:
      - ssh-ed25519 AAAA... admin@laptop

packages:
  - nginx
  - docker.io
  - git

timezone: Asia/Bangkok
```

---

## 10.7.3 Boot VM พร้อม cloud-init

```bash
# สร้าง cloud-init seed ISO
cloud-localds seed.iso user-data.yaml meta-data.yaml

# Boot VM พร้อม cloud-init
qemu-system-x86_64 \
    -enable-kvm -m 2G -smp 2 \
    -drive file=ubuntu-cloud.qcow2,if=virtio \
    -drive file=seed.iso,if=virtio,format=raw \
    -netdev user,id=net0,hostfwd=tcp::2222-:22 \
    -device virtio-net-pci,netdev=net0 \
    -nographic
```

---

## 10.7.4 Terraform

**Terraform** เป็น IaC Tool ที่ใช้ Declarative Language

- รองรับ Provider จำนวนมาก (AWS, Azure, GCP, libvirt)
- ใช้ HCL (HashiCorp Configuration Language)
- จัดการ State และ Dependencies อัตโนมัติ

```bash
terraform init      # ดาวน์โหลด provider
terraform plan      # ตรวจสอบสิ่งที่จะเปลี่ยน
terraform apply     # สร้าง infrastructure
terraform destroy   # ลบทั้งหมด
```

---

## 10.7.4 Terraform + libvirt

```hcl
terraform {
  required_providers {
    libvirt = {
      source  = "dmacvicar/libvirt"
      version = "0.7.6"
    }
  }
}

provider "libvirt" {
  uri = "qemu:///system"
}

resource "libvirt_pool" "vm_pool" {
  name = "tf_pool"
  type = "dir"
}
```

---

## 10.7.4 Terraform - VM Resource

```hcl
resource "libvirt_domain" "vm" {
  count  = 3
  name   = "vm-${count.index}"
  memory = 2048
  vcpu   = 2

network_interface {
    network_name   = "default"
    wait_for_lease = true
  }

disk {
    volume_id = libvirt_volume.vm_disk[count.index].id
  }
}
```

---

## 10.7.5 Ansible

**Ansible** เป็น Configuration Management Tool

- ใช้ YAML กำหนดค่า
- Agentless (ผ่าน SSH) ไม่ต้องติดตั้ง Agent
- Idempotent: รันซ้ำได้ผลลัพธ์เดิม

```ini
# inventory.ini
[webservers]
web1 ansible_host=192.168.122.10
web2 ansible_host=192.168.122.11

[all:vars]
ansible_user=ubuntu
```

---

## 10.7.5 Ansible Playbook

```yaml
---
- name: ตั้งค่า Web Servers
  hosts: webservers
  become: yes

tasks:
    - name: ติดตั้ง nginx
      apt:
        name: nginx
        state: present
        update_cache: yes

- name: เปิดใช้งาน nginx
      systemd:
        name: nginx
        enabled: yes
        state: started
```

---

## 10.7.5 คำสั่ง Ansible

```bash
# test connection
ansible -i inventory.ini all -m ping

# run playbook
ansible-playbook -i inventory.ini playbook.yml

# dry run
ansible-playbook -i inventory.ini \
    playbook.yml --check

# เฉพาะ host
ansible-playbook -i inventory.ini \
    playbook.yml --limit web1
```

---

# 10.8 Nested Virtualization

---

## 10.8 Nested Virtualization

**Nested Virtualization** คือการรัน Hypervisor ภายใน VM

- VM ตัวลูก (L2) สามารถใช้ Hardware-assisted Virtualization ได้
- มีประโยชน์สำหรับ Lab, Training, CI/CD
- ใช้ Test Hypervisor หรือ Bare-metal Provisioning

---

## 10.8.1 สถาปัตยกรรม Nested Virtualization

<pre class="mermaid">
%%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'primaryColor':'#3c3836','primaryTextColor':'#ebdbb2','primaryBorderColor':'#928374','lineColor':'#fabd2f','background':'#282828'}}}%%
flowchart TB
 L0[L0: Physical Host Bare Metal + Linux + KVM]
 L1[L1: Outer VM Linux + KVM ภายใน VM]
 L2A[L2: Inner VM A Windows]
 L2B[L2: Inner VM B Linux]
 L0 --> L1
 L1 --> L2A
 L1 --> L2B
</pre>

---

## 10.8.1 เปิดใช้งาน KVM Nested

```bash
# ตรวจสอบว่า nested เปิดอยู่หรือไม่
cat /sys/module/kvm_intel/parameters/nested
# ถ้าได้ "Y" หรือ "1" คือเปิด

# เปิด nested (Intel)
sudo modprobe -r kvm_intel
sudo modprobe kvm_intel nested=1

# ตั้งให้ถาวร
echo "options kvm_intel nested=1" | \
    sudo tee /etc/modprobe.d/kvm-nested.conf

# AMD
echo "options kvm_amd nested=1" | \
    sudo tee /etc/modprobe.d/kvm-nested.conf
```

---

## 10.8.1 VirtualBox Nested

```bash
# VirtualBox Nested Virtualization
VBoxManage modifyvm "MyVM" --nested-hw-virt on
```

ใน Domain XML ของ VM ที่จะเป็น L1 ต้องใช้:

```xml
<cpu mode='host-passthrough'/>
```

---

## 10.8.2 Performance Penalty

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
 <mrow>
 <msub><mi>P</mi><mi>L2</mi></msub>
 <mo>=</mo>
 <msub><mi>P</mi><mi>Native</mi></msub>
 <mo>×</mo>
 <mo>(</mo>
 <mn>1</mn>
 <mo>−</mo>
 <msub><mi>O</mi><mi>L1</mi></msub>
 <mo>)</mo>
 <mo>×</mo>
 <mo>(</mo>
 <mn>1</mn>
 <mo>−</mo>
 <msub><mi>O</mi><mi>L2</mi></msub>
 <mo>)</mo>
 </mrow>
</math>

โดยที่:
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>P</mi><mi>L2</mi></msub></math> คือประสิทธิภาพของ L2 VM
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>O</mi><mi>L1</mi></msub></math> คือ Overhead ของ L1 (5-10%)
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>O</mi><mi>L2</mi></msub></math> คือ Overhead เพิ่มของ L2 (10-30%)

L2 VM อาจมีประสิทธิภาพเพียง **50-70% ของ Native**

---

## 10.8.3 Use Case ของ Nested Virtualization

- **Training Lab:** สอน Hypervisor บน Cloud VM (AWS, GCP, Azure ที่รองรับ Nested)
- **CI/CD Pipeline:** Test Hypervisor หรือ Bare-metal Provisioning (OpenStack, Proxmox)
- **Kubernetes Development:** รัน minikube, kind, k3d ภายใน Cloud VM
- **Ephemeral Lab Environments:** สร้าง Lab Multi-node Cluster ใน VM เดียว
- **Penetration Testing:** สร้าง Network Lab พร้อม Multiple VMs

---

# 10.9 การเปรียบเทียบ
## Hypervisor อื่น

---

## 10.9.1 Proxmox VE

**Proxmox Virtual Environment** เป็น Open Source Distribution ที่รวม KVM, LXC, ZFS, Ceph

- Web UI ครบครันสำหรับจัดการ VM, Container, Storage, Network
- รองรับ HA Cluster, Live Migration ระหว่าง Node
- Backup และ Restore ในตัว (Proxmox Backup Server)
- รองรับ ZFS, Ceph, NFS, GlusterFS เป็น Storage Backend
- Network: Linux Bridge, OVS, VLAN, SDN
- Free Community Edition + Enterprise Subscription

---

## 10.9.2 VMware ESXi / vSphere

**VMware ESXi** เป็น Type 1 Hypervisor เชิงพาณิชย์อันดับหนึ่ง

**vSphere** เป็น Management Platform ที่มีฟีเจอร์ Enterprise:

- vMotion (Live Migration)
- DRS (Distributed Resource Scheduler)
- HA (High Availability)
- vSAN (Software-Defined Storage)
- NSX (Network Virtualization)
- Fault Tolerance

---

## 10.9.3 Microsoft Hyper-V

**Hyper-V** เป็น Type 1 Hypervisor ที่ฝังอยู่ใน Windows Server และ Windows 10/11 Pro/Enterprise

- เด่นในการรัน Windows VM
- Integration กับ Active Directory, System Center
- Free สำหรับ Hyper-V Server (deprecated หลัง 2022)
- รองรับ Linux Guest พร้อม Integration Services

---

## 10.9.4 Xen / XCP-ng

**Xen Project** เป็น Open Source Hypervisor ที่เก่าแก่

- ยังคงใช้ใน AWS EC2 และ Citrix Hypervisor
- ใช้แนวคิด Paravirtualization และ Hardware-assisted

**XCP-ng** เป็น Distribution ที่พัฒนาต่อจาก Citrix Hypervisor

- พร้อม Xen Orchestra เป็น Web UI

---

## 10.9.5 oVirt / RHV

**oVirt** เป็น Open Source Virtualization Management Platform

- ใช้ KVM เป็น Hypervisor
- **Red Hat Virtualization (RHV)** เป็น Enterprise Version
- กำลังจะ End-of-life

---

## 10.9.6 การเลือกใช้ตาม Use Case (1)

| Use Case | Hypervisor แนะนำ |
| --- | --- |
| **Desktop/นักพัฒนา** | VirtualBox, QEMU |
| **Home Lab** | Proxmox VE, ESXi Free |
| **SMB Server** | Proxmox VE, Hyper-V |
| **Enterprise** | VMware vSphere, Hyper-V |
| **Cloud Provider** | KVM, Xen |
| **HPC/GPU Workload** | KVM + PCI Passthrough |
| **Container** | Podman, Docker, K8s |
| **Cross-Architecture** | QEMU (TCG mode) |

---

## 10.9.6 TCO Equation

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
 <mrow>
 <mi>TCO</mi>
 <mo>=</mo>
 <msub><mi>C</mi><mi>license</mi></msub>
 <mo>+</mo>
 <msub><mi>C</mi><mi>hardware</mi></msub>
 <mo>+</mo>
 <msub><mi>C</mi><mi>operation</mi></msub>
 <mo>+</mo>
 <msub><mi>C</mi><mi>training</mi></msub>
 <mo>−</mo>
 <msub><mi>S</mi><mi>consolidation</mi></msub>
 </mrow>
</math>

โดยที่:
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mi>license</mi></msub></math> ต้นทุน License (Open Source = 0)
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mi>hardware</mi></msub></math> ต้นทุน Hardware
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>C</mi><mi>operation</mi></msub></math> ต้นทุนการดำเนินงาน
- <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>S</mi><mi>consolidation</mi></msub></math> เงินประหยัดจาก consolidation

---

## สรุปท้ายบท (1)

**Virtualization** เป็นเทคโนโลยีพื้นฐานที่ขับเคลื่อน Cloud Computing, DevOps, และ Modern Infrastructure

ในบทนี้ได้ครอบคลุม:

- แนวคิดพื้นฐาน, Type 1/2 Hypervisor
- การใช้งาน VirtualBox และ QEMU/KVM เชิงลึก
- การจัดการผ่าน libvirt และ virt-manager
- Virtual Networking ขั้นสูง รวมถึง PCI Passthrough/SR-IOV
- IaC ด้วย Vagrant/Packer/Terraform/Ansible/cloud-init

---

## สรุปท้ายบท (2)

**การเลือก Hypervisor ที่เหมาะสม** ขึ้นกับ Use Case, งบประมาณ, และ Skill ของทีม:

- **VirtualBox:** นักพัฒนาและการเรียนการสอน
- **QEMU + KVM + libvirt:** Linux Server และ Cloud
- **Proxmox VE:** Home Lab และ SMB
- **VMware vSphere/Hyper-V:** Enterprise

ในยุคปัจจุบัน เส้นแบ่งระหว่าง VM และ Container เริ่มเลือนลาง มีเทคโนโลยีลูกผสม เช่น **Firecracker microVM**, **Kata Containers**, **gVisor**

---

# คําถาม - ข้อสงสัย
<img src="/revealjs/pics/os.png" width="55%" />