Linux Virt Manager將網路設定為橋接模式，讓外網可以連線到QEMU/KVM虛擬機

Set up bridged networking with Virt Manager and QEMU/KVM on Linux host.

1. 問題點
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宿主機：Ubuntu 24.04
虛擬機：Windows 11
網路架構：Ubuntu電腦透過乙太網路線直接連到數據機(Modem)，數據機還有開Wifi。

Windows虛擬機使用Virt Manager預設NAT的網路上網，但虛擬機內的SMB服務無法被同Wifi網路下的其他裝置存取。所以我要建立一個新的虛擬網路橋接器(或稱網橋)，讓Windows虛擬機裡面系統跑的SMB服務可以從外部網路存取。

為何要建立新的橋接器？

在你安裝Virt Manager之後，Libvirt會在Linux新增一個叫做「virbr0」的虛擬橋接器(virtual bridge)，就是你在Virt Manager選單看到的那個Default網路，負責處理虛擬機的網路連線。

virbr0本身是作為虛擬NAT，在虛擬機開機後，Libvirt會再新增一個vnet的界面連到virbr0，此時所有虛擬機位於該虛擬NAT之後，虛擬機可連線到外部網路，宿主機能連線到虛擬機，各個虛擬機之間也可以互相連線。但是你無法從外部網路連線到虛擬機。

要讓外部網路連線到躲在虛擬NAT背後的虛擬機，是可以透過調整"iptables forward"規則的方式達成啦，但是規則設定上很麻煩，不如另外弄個完整的橋接器吧，讓它使用橋接網路模式(bridged networking)。

Linux的橋接網路可以在多個裝置之間轉送封包。我們會建立一個新的虛擬橋接器「br0」，並把宿主機的實體乙太網路界面連上該橋接器，如此一來就能從外部網路存取虛擬機服務了。

在新增br0虛擬橋接器之後，你還是可以讓虛擬機使用原本的virbr0連線。

建議不要使用Wifi無線網路裝置橋接，否則會多一道建立hostapd的手續。請在有乙太網路的狀態下建立橋接器。

2. 設定Libvirt
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請先安裝QEMU/KVM與Virt Manager。
用virsh指令列出所有虛擬網路界面

sudo virsh net-list --all

列表應該會看到有名為default的網路界面，裝置為virbr0，此為Libvirt自動建立，這就是上面說的預設橋接器。

# 範例輸出
 Name              State    Autostart   Persistent
----------------------------------------------------
 default           active   yes         yes

3. 用NetworkManager建立虛擬橋接器
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很多工具都能建立橋接器，比如NetworkManager、Netplan、iproute2、Network Bridge Utilities，還有KDE和GNOME的圖形界面。

鑑於很多Linux發行版都用NetworkManager管網路，我們就用附屬的nmcli工具來建立橋接器吧。

透過sudo nmcli device status指令檢視連線，得知目前乙太網路連線的裝置(Device)名稱為enp0s2，網路連線名稱(Name)為乙太網路連線1

# 範例輸出

NAME                      UUID                                  TYPE      DEVICE
乙太網路連線1             b32df45e-3d34-11ef-8781-ebb418880514  ethernet  enp2s0

透過ip addr得知我的區域IP網段為192.168。

# 範例輸出
2: enp2s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether b0:6e:bf:ca:68:94 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.102/24 brd 192.168.1.255 scope global dynamic noprefixroute enp2s0

新建一個叫做br0的橋接器，關閉STP

sudo nmcli connection add type bridge ifname br0 stp no

將enp2s0設定為br0的bridge-slave

sudo nmcli connection add type bridge-slave ifname enp2s0 master br0

關閉目前的乙太網路連線（如果你用SSH連線這步可以先跳過）

sudo nmcli connection down "乙太網路連線1"

確保它不會自動重新連線

sudo nmcli connection modify "乙太網路連線1" connection.autoconnect no

啟用剛剛新建的橋接器

sudo nmcli connection up bridge-br0

sudo nmcli connection up bridge-slave-enp2s0

用指令sudo nmcli connection show --active檢視橋接器狀態，確認連線名稱(Name)為bridge-br0

# 範例輸出
NAME                 UUID                                  TYPE      DEVICE
bridge-br0           50b8e41e-3d34-11ef-a6b9-13326122fb1e  bridge    br0
bridge-slave-enp2s0  52dd08d8-3d34-11ef-8017-8fce9b54d32b  ethernet  enp2s0

接著分配固定IP給bridge-br0

sudo nmcli connection modify "bridge-br0" ipv4.addresses "192.168.1.101/24"

然後設定bridge-br0使用Google的DNS

sudo nmcli connection modify "bridge-br0" ipv4.dns "8.8.8.8"

重新啟用連線

sudo nmcli connection up bridge-br0

使用指令sudo ip addr show br0確認連線狀態

# 範例輸出
11: br0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 46:d0:69:ba:ce:f5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.102/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute br0
       valid_lft forever preferred_lft forever

4. QEMU/KVM虛擬機端的設定
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（選擇性）使用sysctl關閉Linux核心的Netfilter功能，提昇虛擬機網路效能

sudo mkdir /etc/sysctl.d

sudo bash -c 'cat << EOF > /etc/sysctl.d/99-netfilter-bridge.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 0
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 0
net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 0
EOF'

載入br_netfilter核心模組，並設定開機自動載入

sudo modprobe br_netfilter

echo "br_netfilter" | sudo tee -a /etc/modules-load.d/br_netfilter.conf

套用設定

sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/99-netfilter-bridge.conf

新建一個虛擬網路定義檔bridged-network.xml

cat << EOF > ~/bridged-network.xml
<network>
   <name>bridged-network</name>
   <forward mode="bridge" />
   <bridge name="br0" />
</network>
EOF

用virsh指令，按照xml內容新增一個叫做bridge-network的網路

sudo virsh net-define ~/bridged-network.xml

設定開機自動啟動bridged-network

sudo virsh net-start bridged-network

sudo virsh net-autostart bridged-network

開啟Virt Manager，調整虛擬機網路，選取bridged-network
開機後Windows應該會自動連上網路，並取得一個區域IP。自此之後，Windows的SMB服務就能讓同一Wifi下的其他裝置存取了。
如果虛擬機本身需要固定IP，請在虛擬機內部設定。Windows開啟「網路和網際網路設定」調整，Linux則是使用nmcli指令修改。

參考資料
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Linux KVM啟用巢狀虛擬化，在虛擬機裡面跑虛擬機

2024年7月3日

分類資訊科技虛擬機與容器技術

標籤 Libvirt QEMU-KVM Linux

Spice Guest Tools用法，QEMU/KVM虛擬機自動縮放解析度、共享資料夾

2024年6月20日

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標籤 Libvirt QEMU-KVM

Ubuntu安裝QEMU/KVM和Virt Manager虛擬機管理員

2024年6月12日

分類資訊科技虛擬機與容器技術

標籤 Libvirt Ubuntu QEMU-KVM

1. 問題點#

2. 設定Libvirt#

3. 用NetworkManager建立虛擬橋接器#

4. QEMU/KVM虛擬機端的設定#

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