Tekniikka

'VHDX native boot'

'VHDX native boot' on suoraan aloitusvalikosta käynnistyvä virtuaaliaseman Windows, joka ei tarvitse isäntäjärjestelmää, eikä siihen asennettua ohjelmistokerrosta.

VHDX-perusteita:

• Perusteet.
• Virtuaalilevy käynnistysvalikkoon.
• Ohjelmakerros Hyper-V.

VHDX-asemassa tarvitaan pelkästään Windows-käyttöjärjestelmäosio. Pieni 16 Mt:n MSR-osio luodaan automaattisesti, mutta se ei ole välttämätön. Päälevyn EFI-järjestelmäosio käynnistää käyttäjän valinnan perusteella joko perinteisen tai virtuaalilevyn käyttöjärjestelmän.

Vaihtoehtoisia virtuaaliasemien ohjelmistokerroksia ja palveluita

Perinteinen virtuaaliasemajärjestely vaatii yhtäaikaisesti:

• Isäntäkäyttöjärjestelmän (esim. Windows 10/11 Pro)
• Ohjelmakerroksen (esim. Hyper-V)
• Virtuaaliaseman käyttöjärjestelmän
• Muut tarvittavat ohjelmistot

Laiteresurssit jaetaan käynnissä olevien järjestelmien kesken, minkä vuoksi suorituskyky voi olla vaatimaton. Toisaalta järjestelmien ohjelmistoja voi käyttää rinnan ja siirtyminen järjestelmästä toiseen on mutkatonta.

Tunnettuja virtuaaliohjelmistoja:

• VMWare (https://www.vmware.com/solutions/vdi-daas.html)
• Hyper-V (sisäänrakennettu Windows Prossa)
• VirtualBox (https://www.virtualbox.org/)
• Parallels (https://www.parallels.com/eu/)

'VHDX native boot' - edut

Itsenäisellä VHDX-virtuaaliasemalla on merkittäviä etuja verrattuna virtuaalikoneisiin asennettuihin järjestelmiin:

• Aloitusvalikosta käynnistyvä virtuaaliasema ei tarvitse isäntäjärjestelmää eikä virtuaaliaseman ohjelmakerrosta. Levytilaa säästyy ja käynnistyminen on nopeaa.
• Itsenäinen VHDX-virtuaaliasema saa käyttöönsä kaikki koneen resurssit. Suorituskyky on yhtä hyvä, kuin aidosti omalle levyosiolle asennetussa järjestelmässä.
• Varmuuskopiointi on helppoa: Varmistetaan vain yksi, joskin iso VHDX-tiedosto. Samalla varmennetaan asetukset.
• Palautus on helppoa: Palautetaan yksi VHDX-tiedosto varmistuslevyltä vaurioituneen tilalle. Asetukset palautuvat automaattisesti.

VHDX sopii esimerkiksi riskialttiisiin testeihin, kuten

• Windows esiversiot
• Tietoturvauhat
• Ohjelmistot
• Asetukset

Hankalan vaurion sattuessa palautetaan koko alkuperäinen ympäristö.

Haluttaessa VHDX-virtuaalijärjestelmä näkee ja siitä voi käyttää kaikkia laitteen asemia, tiedostoja ja apulaitteita. Vastaavasti verkkoon liitettynä virtuaalijärjestelmä toimii verkon jäsenenä siten, kuin sen verkkoasetuksissa on määritelty.

'VHDX native boot' - rajoitukset

Käyttöjärjestelmä toimii itsenäisessä VHDX-virtuaaliasemassa, jos se toimii kohdekoneessa myös puhtaana asennuksena. Rajoitus on suora seuraus siitä, että itsenäisesti toimivaan käyttöjärjestelmään täytyy olla saatavilla laitteistoa tukevat ajurit.

Esimerkiksi Windows 8.1 ei toimi täysin, eikä päivity itsenäisessä VHDX-virtuaaliasemassa, jos suoritin on Intelin 8000-sarjaa tai sitä uudempi. Järjestelmä kertoo suorittimen olevan liian tuore. Myös piirisarja, näytönohjain ja massamuisti ovat heikosti tuettuja, minkä vuoksi toiminnot ovat varsin hitaita.

Vanhat käyttöjärjestelmät (Windows XP, Windows 7, Windows 8 etc.) toimivat isäntäjärjestelmän päälle rakennetuissa virtuaalikoneissa asiallisesti, koska virtuaalikone toimii välittäjänä eikä laitteita käsitellä suoraan.

'VHDX native boot' -virtuaalilevyn luonti

VHDX -virtuaalilevy voidaan luoda, ottaa käyttöön tai muuntaa muista muodoista monella tavalla:

• Luodaan virtuaalilevy ja asennetaan siihen käyttöjärjestelmä Hyper-V ohjelmiston alaisuudessa (Vähintään Pro alusta).
• Muunnetaan toisentyyppinen virtuaalilevy Hyper-V ohjelmistolla VHDX-muotoon (Vähintään Pro alusta).
• Luodaan levynhallinnassa tyhjä virtuaalilevy ja palautetaan siihen käyttöjärjestelmäkopio (Windows Home alusta riittää)
• Luodaan virtuaalilevy käyttöjärjestelmän asennuksen aikana (Windows Home alusta riittää)

Viimeksi mainittu menetelmä on kätevä, kun käytössä on Windows Home, eikä virtuaalilevylle haluttua käyttöjärjestelmän levykopiota ole vielä olemassa.

'VHDX native boot' -virtuaalilevy asennuksen yhteydessä

Lähtökohtia:

• Laitteessa on toimiva käyttöjärjestelmä.
• Vapaata levytilaa tarvitaan 64 Gt tai enemmän.

Käyttöjärjestelmä asennetaan virtuaalilevylle, joka luodaan asennettaessa. Toimitaan näin:

• Luodaan asennustikku (MediaCreationTool)
• Käynnistetään laite asennustikulta
• Edetään maa-asetuksiin asti

Siirrytään komentotulkkiin (Shift + F10).

• Käynnistetään osiohallinta
• Listataan osiot ja todetaan, minne virtuaalilevy tehdään (tässä D-asema)

• diskpart
• list volume

• Luodaan kiinteäkokoinen 65 535 Mt:n (64 Gt) virtuaalilevy
• Kytketään luotu virtuaaliasema
• Poistutaan osiohallinnasta ja komentotulkista

• create vdisk file="D:\VHDX-asemat\Windows-testi.vhdx" maximum=65 535 type=fixed
• attach vdisk
• exit, exit

Jatketaan asennusta.

Valitaan asennustilaksi juuri luotu virtuaalilevy. Levy näkyy varaamattomana tilana (Unallocated Space) ja sen koko on 64 Gt. Edetään asennuksessa halutuin valinnoin.

Laitteen käynnistyessä uudelleen, valitaan käynnistysvalikosta VHD-merkitty järjestelmä, päivitetään se ja tehdään tarvittavat asetukset uuteen käyttöjärjestelmään.

Laitteen käynnistyessä EFI pyytää valitsemaan käyttöjärjestelmän. Virtuaalilevyillä on VHD-tunnus, joka erottaa ne tavanomaisista levyosioista.

Luodaan tyhjä VHDX-virtuaalilevy, johon palautetaan käyttöjärjestelmäkopio

Lähtökohdat:

• Laitteessa on toimiva käyttöjärjestelmä.
• Virtuaalilevylle asennettavasta järjestelmästä on tehty levykopio (Macrium, Hasleo, ...)
• Vapaata levytilaa vähintään 64 Gt.

Luodaan tyhjä virtuaalilevy levynhallinnassa:

• Käynnistetään levynhallinta
• Valitaan: Toiminto - Luo VHD
• Osoitetaan: Sijainti ja annetaan tiedostonimi
• Asetetaan: Tyyppi VHDX ja kiinteä 64 Gt:n koko
• Ohjelma valmistelee tyhjän VHDX-levytilan
• Alustetaan VHDX-levyn osiotaulukko GPT-muotoon (GUID Partition Table)

Palautetaan järjestelmäosio (tyypillisesti C-osio) juuri luodulle virtuaalilevylle:

• Käynnistetään varmuuskopiontiohjelmisto
• Valitaan toiminto: Palautus
• Valitaan: Sijainti ja tiedosto, jossa järjestelmäosio on
• Valitaan toiminto: Osion palautus
• Valitaan palautettava sisältö: Pelkkä järjestelmäosio
• Valitaan: Osio, johon palautus tehdään
• Käynnistetään palautus

Palautusmekanismit toimivat fiksusti, eikä vapaata tilaa palauteta. Siksi näennäisen suuri osio voi mahtua kohtuulliseen tilaan.

Liitetään vielä juuri palautettu Windows-käyttöjärjestelmä EFI-systeemiosion hallitsemaan käynnistysvalikkoon:

• Tarkistetaan levynhallinnasta, mikä on uuden virtuaalilevyn tunnus. Jos tunnusta ei ole, asetetaan vapaa tunnus (tässä tunnus O).
• Käynnistetään CMD-komentotulkki Järjestelmänvalvojan oikeuksin
• Kirjoitetaan komentoriville: bcdboot O:\Windows
• Poistutaan komentotulkista: Exit

Sammutetaan ohjelmistot ja kone. Käynnistyksen yhteydessä on nyt valinta, josta voi valita joko alkuperäisen tai uuden virtuaalilevyn käyttöjärjestelmän välillä.

Valmis testijärjestelmä

Toisinaan tarjolla on valmis kehitysympäristö, jolla 'VHDX native boot'-virtuaaliasemaa voi kokeilla.

(https://developer.microsoft.com/en-us/windows/downloads/virtual-machines/).

Kesällä 2023 testijärjestelmä perustui Windows 11 Enterprise-versioon, jossa oli mm. Linux 2 alijärjestelmä, Ubuntun osia sekä muita välineitä valmiiksi asennettuna.

Ubuntun graafista käyttöliittymää ei havaittu, mutta täydennysten jälkeen ikkunoihin käynnistyi Ubuntusta tuttuja ohjelmistoja.

Testijärjestelmän pakattu tiedostokoko oli 24 Gt (purettuna 44 Gt). Dynaamisesti laajentuvan virtuaalilevyn maksimikoko oli noin 107 Gt. Toimintahäiröiden välttämiseksi vapaata tilaa on syytä olla maksimikokoa vastaava märää.

Todettua

• Aloitusvalikosta käynnistyvä virtuaaliasema saa käyttöönsä koneen kaikki resurssit.
• Käyttöjärjestelmä vie pienimmillään noin 25 Gt levytilaa.
• Lisätilaa tarvitaan ohjelmistoja, päivityksiä ja työskentelyä varten. Minimitavoitekoko on 64 Gt.
• Pääosin kaikki ohjelmistot toimivat virtuaaliasemassa, jos ohjelmiston toimintaa ei erikseen ole estetty.
• Toimiva asennus kannattaa varmuuskopioida. Kopion avulla vioittunut järjestelmä korjataan minuuteissa.