はじめに

自宅ラボ環境に KVM + Cockpit 構成での簡易 IaaS 環境を構築したので構築メモを記載する

もともとは ESXi で自宅ラボサーバ (NUC) を構築していたが、2024 年に無償版 ESXi の提供が終了となったため、切り替えを進めるために試している

インストール先は NUC (Intel 版と ASUS 版) と呼ばれるミニ PC

ホスト OS は Rocky9 と Ubuntu24.04 LTS の両方で試した結果を記載している

OS インストールから実施しており、OS インストール後の設定方法は Ansible コードにしている

※ 導入後の画面。GUI でノードの仮想マシン・ネットワーク・ストレージなどを管理できる

Cockpit とは

Cockpit の開発元は RedHat 社がスポンサーとなっているフリーソフトウェアプロジェクトで、 LGPL v2.1+ で開発されている

様々な機能を提供している (公式サイトより抜粋)

ネットワーク設定の検査と変更
ファイアウォールを設定する
ストレージの管理（RAIDおよびLUKSパーティションを含む）
仮想マシンの作成と管理
コンテナをダウンロードして実行する
システムログの閲覧と検索
システムのハードウェアを検査する
ソフトウェアのアップグレード
パフォーマンスを監視する
ユーザーアカウントを管理する
systemdベースのサービスを検査し、操作する
ローカルウェブブラウザでリモートサーバー上のターミナルを使用する
複数のコックピットサーバーを切り替える
増え続けるアプリやアドオンをインストールして、コックピットの機能を拡張します

サポート OS

サポート OS は以下の通り

利用可能 & テスト済み
- Fedora, RHEL (RedHat Enterprise Linux), Fedora CoreOS, CentOS, Debian, archlinux, Ubuntu
利用可能
- clearlinux, Tumbleweed, SUSE Linux Enterpise Micro

実行環境

サーバ

本環境では、2つの OS 種別のインストール先として、下記 2サーバを用意して実行する

構築時のポートと複数ネットワーク収容 (VLAN Trunk) 用のポートを分けるために、USB NIC を追加で入れている

項目	サーバ1	サーバ2
サーバ	NUC8i5BEH	NUC14RVHI7
CPU	Intel Core i5-8259U 4Core/8Thread	Intel Core Ultra 7 155H 16Core(P6/E8/LPE2)/22Thread
Memory	64GiB (DDR4-3200 32BiB x2)	96GiB (DDR5-5600 48GiB x2)
Disk	500GB PCIe Gen3	1TB PCIe Gen4
拡張 NIC	USB NIC 1G x1 (LUA4-U3-AGTE-NBK)	USB NIC 1G x1 (LUA5-U3-AGTE-NBK)
ホスト名	nuc02	nuc04
Install OS	Rocky9.5	Ubuntu24.04 LTS

構成

概要図は下記の通り、詳細は書かないが Gateway となる Router とサーバを収容する Switch を分けて構築している
機器は他の記事でも使用している、EdgeRouter ER-X と GS108T を使用する

操作PC

OS インストール用の USB メモリ作成で使用する

MacBook Air 15インチ, M3, 2024, MacOS Sequoia 15.3（24D60）

構築

下記の順番で、準備・インストール・設定を実施する

インストール USB 作成
OS インストール
KVM + Cockpit 設定 (ansible)

1. インストール USB 作成

1.1. ISO ファイルダウンロード

Ubuntu24.04

Ubuntu Server 24.04 LTS を ubuntu.com からダウンロードする

※ 本記事では 24.04.1 LTS で記載しているが、書いている途中で 24.04.2 LTS がリリースされた

Rocky9

Rocky Linux 9 の Minimal ISO を rockylinux.org からダウンロードする

※ 本記事では 2025.02.22 時点で最新の v9.5 を使用する

1.2. USB メモリをフォーマット

下記の流れで実施する

USBメモリをMacに挿入
ディスクユーティリティ 開く（Command + Space → 「ディスクユーティリティ」と入力）
左のリストからUSBメモリを選択
消去 をクリックし、MS-DOS (FAT32)でフォーマット
消去 をクリックしてフォーマット

1.3. USB メモリに書き込み

USBデバイス名を下記コマンドで確認

diskutil list

出力例(抜粋.ここだと「/dev/disk4」がデバイス名)

% diskutil list
...
/dev/disk4 (external, physical):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:     FDisk_partition_scheme                        *31.0 GB    disk4
   1:                 DOS_FAT_32 NO NAME                 31.0 GB    disk4s1

USB メモリをアンマウントする

diskutil unmountDisk [USBメモリデバイス名]

出力例

% diskutil unmountDisk /dev/disk4
Unmount of all volumes on disk4 was successful

USB メモリへ ISO ファイルを書き込みを実施する

ubuntu24.04の場合

sudo dd if=[ダウンロードパス]/ubuntu-24.04.1-live-server-amd64.iso of=/dev/disk4 bs=1m status=progress

rocky9の場合

sudo dd if=[ダウンロードパス]/Rocky-9.5-x86_64-minimal.iso of=/dev/disk4 bs=1m status=progress

出力例

% sudo dd if=/Users/suzuyu/Downloads/ubuntu-24.04.1-live-server-amd64.iso of=/dev/disk4 bs=1m status=progress
  2762997760 bytes (2763 MB, 2635 MiB) transferred 201.560s, 14 MB/s
2645+1 records in
2645+1 records out
2773874688 bytes transferred in 201.772883 secs (13747510 bytes/sec)

USB メモリを取り出す

diskutil eject [USBメモリデバイス名]

出力例

% diskutil eject /dev/disk4
Disk /dev/disk4 ejected

2. OS インストール

必要に応じて Boot 順番を BIOS で USB メモリを優先するように設定して起動する。起動後は下記のページ対応で設定をしていく (特別なことはしてない)

2.1. Ubuntu24.04 インストール

ページ	選択・設定例
Welcom page	`English`
Installer update available	`Continue without updating`
Keyboard configuration	Layout: [`Japanese`], Variant: [`Japanese`], `[ Done ]`
Choose the type of installation	`(X) Ubuntu Server`, `[ Done ]`
Network configuration	環境に応じた IP アドレス設定をする (本環境はルータ側の DHCP で実施しているので何もせずに進める), `[ Done ]`
Proxy configuration	`[ Done ]`
Ubuntu archive mirror configuration	`[ Done ]`
Guided storage configuration	`(X) Use an entire disk`
Storage configuration	`[ Done ]` -> Confirm destructive action -> `[ Continue ]`
Profile configuration	Your name: `自分のアカウント名`, Your servers name: `サーバー名,` Pick a username: `自分のアカウント名`, Choose a password: `パスワード`, Confirm your password: `パスワード`, `[ Done ]`
Upgrade to Ubuntu Pro	`(X) Skip for now`, `[ Continue ]`
SSH configuration	`(X) Install OpenSSH server`, `[ Done ]`
Featured server snaps	`[ Done ]`
Installing system	Installation complete! が出るまで待って、`[ Reboot Now ]`
Please remove th installation medium, then press ENTER:	USB メモリを抜いて、`Enter` を押す

起動後は次の ansible での設定のみとなる

2.2. Rocky9 インストール

ページ or 項目	選択・設定例
WELCOM TO ROCKY LINUX 9.5	`Japanese` -> `続行(C)`
インストール先(D)	OSインストールするローカルドライブを指定する , ストレージの設定 `カスタム(C)`, `完了(D)` 手動パーティション設定不要な既存領域をクリックして`-`で削除する -> `ここをクリックすると自動作成します(C)` -> `/home` を `-` をクリック (homeに大きく割り当てがデフォルトされるため) -> `/`をクリックして`要求される容量:` に最大値を割り当てる -> `完了(D)` `変更を許可する(A)` をクリック
ソフトウェアの選択	`最小限のインストール`, `完了(D)`
ネットワークとホスト名(N)	メインで利用するインターフェースを左上のボックで `オン`変える, ホスト名(H): にホスト名を入力して `適用(A)` をクリック, 完了(D)
時刻と日付(T)	地域(R): アジア, 都市(C): 東京, 完了(D)
root パスワード(R):	root パスワード(R) : パスワード入力, 確認(C): 再度入力, 完了(D)
ユーザーの作成(U)	(F): ユーザ入力, ユーザー名(U): アカウント名入力 , [x] このユーザーを管理者にする(M), [x] このアカウントを使用する場合にパスワードを必要とする(R), パスワード(P) パスワード入力, パスワードの確認(C) 再度入力, 完了(D)
インストールの開始(B)	クリック
システムの再起動(R)	クリック

起動後は次の ansible での設定のみとなる

3. KVM + Cockpit 設定 (ansible)

OS インストール後から初期設定として下記をまとめた ansible playbook を下記に共有する。ansible 実行以外は何も設定しなくていいようにしている

LVM 拡張
- Ubuntu は初期設定が 100GB になっているので、残りのサイズでディスクサイズを拡張しておく
upgrade & update
- 最新化をする。必要に応じてリブートする
KVM と Cockpit の導入
- 必要な package のインストール
- libvirtd, cockpit, NetworkManager の start と有効化(再起動対応)
- 既存 Interface を Cockpit で管理できるように NetworkManager 管理に書き換えて適用
  - NetworkManager にすると systemd-networkd-wait-online.service がうまく動作しないので止める (Ubuntu)
- libvirt, kvm グループに ansible_user もしくは ansible 実行ユーザを登録

初期設定playbook

--- 
- name: Extend LVM and Resize Filesystem (Ubuntu Only)
  hosts: cockpithost
  become: yes
  tasks:
    - name: Check current LVM size
      command: lvs --noheadings -o lv_size --units G --nosuffix /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv
      register: current_lvm_size
      changed_when: false
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Get available free space in volume group
      command: vgs --noheadings -o vg_free --units G --nosuffix ubuntu-vg
      register: vg_free_space
      changed_when: false
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Extend LVM logical volume if there is free space
      command: lvextend -l +100%FREE /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv
      register: lvextend_result
      changed_when: "'successfully resized' in lvextend_result.stdout"
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'
       - vg_free_space.stdout | float > 0

    - name: Resize filesystem
      command: resize2fs /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'
       - lvextend_result.changed

- name: Update
  hosts: cockpithost
  become: yes
  tasks:
    - name: Update and upgrade all packages (Ubuntu)
      apt:
        update_cache: yes
        upgrade: dist
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Check if reboot is required (Ubuntu)
      stat:
        path: /var/run/reboot-required
      register: reboot_flag
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Reboot if required (Ubuntu)
      reboot:
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'
       - reboot_flag.stat.exists

    - name: Install dnf-utils (for needs-restarting) (Rocky)
      dnf:
        name: dnf-utils
        state: present
      when:
       - ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Update and upgrade all packages (Rocky)
      dnf:
        name: '*'
        state: latest
        update_cache: yes
      when:
       - ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Check if reboot is required (Rocky)
      command: needs-restarting -r
      register: reboot_flag
      failed_when: reboot_flag.rc not in [0,1]
      changed_when: reboot_flag.rc == 1
      when:
       - ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Reboot if required (Rocky)
      reboot:
      when:
       - ansible_distribution == 'Rocky'
       - reboot_flag.rc == 1

- name: Enable KVM and Install Cockpit
  hosts: cockpithost
  become: yes
  tasks:

    - name: Install KVM, Cockpit (Ubuntu)
      apt:
        name:
          - qemu-kvm
          - libvirt-daemon
          - libvirt-clients
          - bridge-utils
          - cockpit
          - cockpit-machines
          - cockpit-networkmanager
          - nfs-common
        state: present
        update_cache: yes
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Install EPEL repository (Rocky)
      dnf:
        name: epel-release
        state: present
      when:
       - ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Install KVM, Cockpit (Rocky)
      dnf:
        name:
          - qemu-kvm
          - libvirt-daemon
          - libvirt-client
          - bridge-utils
          - cockpit
          - cockpit-machines
          - cockpit-networkmanager
          - nfs-utils
        state: present
        update_cache: yes
      when:
       - ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Check if CPU supports KVM
      command: kvm-ok
      register: kvm_support
      ignore_errors: yes
      changed_when: false
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Enable and start libvirtd service
      systemd:
        name: libvirtd
        enabled: yes
        state: started
      when: ansible_distribution == 'Ubuntu' or ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Enable and start Cockpit service
      systemd:
        name: cockpit
        enabled: yes
        state: started
      when: ansible_distribution == 'Ubuntu' or ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Enable and start NetworkManager service
      systemd:
        name: NetworkManager
        enabled: yes
        state: started
      when: ansible_distribution == 'Ubuntu' or ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Add current user to libvirt and kvm groups
      user:
        name: "{{ ansible_user | default(lookup('env', 'USER')) }}"
        groups: libvirt,kvm
        append: yes
      when: ansible_distribution == 'Ubuntu' or ansible_distribution == 'Rocky'

    - name: Backup the current netplan configuration
      copy:
        src: /etc/netplan/50-cloud-init.yaml
        dest: /etc/netplan/50-cloud-init.yaml.bak
        remote_src: yes
      register: backup_result
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Set renderer to NetworkManager in Netplan configuration if not set (Ubuntu)
      lineinfile:
        path: /etc/netplan/50-cloud-init.yaml
        regexp: '^renderer:'
        line: '  renderer: NetworkManager'
      register: netplan_change
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'


    - name: Check if renderer is already NetworkManager (Ubuntu)
      debug:
        msg: "Netplan renderer is already set to NetworkManager"
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'
       - netplan_change is not changed


    - name: Apply Netplan configuration if changed (Ubuntu)
      command: netplan apply
      become: yes
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'
       - netplan_change.changed

下記はインベントリ例。KVM側のサーバユーザが ansibleユーザと違う場合は、ansible_userで設定しておく

inventry.ini

[all]
nuc02 ansible_host=192.168.129.2
nuc04 ansible_host=192.168.129.4
[cockpithost]
nuc02
nuc04

実行コマンド例は下記の通り

ansible-playbook -i inventry.ini playbook_kvm_cockpit_servers.yml -Kk

設定後にブラウザで https://[サーバアドレス]:9090 にアクセスすると管理画面にアクセス可能

以上で構築完了

動作確認

管理画面にアクセスして下記操作を実施する

管理画面操作にログイン
ネットワークでの Bridge 作成
仮想マシン作成

管理画面操作にログイン

ホストIP + ポート 9090 に https でアクセスするとログイン画面が出るので、OS インストール時に設定したユーザ名・パスワードでログインする

ログイン後の画面は下記の通り

Rocky9 の場合は下記の通り

以降は操作方法がインターフェース名以外は同じになるので、Rocky9 の画面の例のみ記載する

ネットワークでの `Bridge` 作成

ネットワーキング 画面で Bridge の作成を試す

Bridge0 (NIC1番目) の追加

ブリッジの追加 をクリックすると、下記の画面が出るので、
上位ポート eno1 を選択して 追加 をクリックする

追加されると、bridge0 が作成される

Ubuntu の場合の注意点

Ubuntu の場合は、Bridge の MAC アドレスが NIC の MAC アドレスを踏襲しないので、DHCP 環境だと別のアドレスがアサインされるため、Bridge の MAC アドレスで再度 DHCP サーバ側の払い出し設定が必要になる
外部アクセス環境で設定する場合は、別 NIC 側の設定後 (別 IP からもアクセスを可能にした後) に設定する方がよい

VLAN 識別ポート、Bridge1 (NIC2番目(USB-NIC箇所)) の追加

VLAN の追加 をクリックすると、下記画面が出るので、
VLAN Trunk を収容しているポート (ここでは enpOs2OfOu3) を親にして、
VLAN ID を収容したい VLAN ID (ここでは 300) に設定して、
名前をつけて(ここではデフォルト命名される名前) にして 追加 をクリックする

追加するとインターフェースが追加される

追加したインターフェースをもとにブリッジ追加をするために、ブリッジの追加をクリックする
ポートを追加したインターフェースを選択して 追加 をクリックする

追加されると下記の画面となる

Ubuntu の場合の注意点

Ubuntu では USB-NIC のインターフェース名が長くなるので、名前の長さが VLAN ID つけると違反する場合があるので、その場合は適切な名前を付与する必要がある

仮想マシン作成

各サブネット向けに VM 作成を試して外部疎通が可能なことまで確認する

仮想マシン タブにアクセスする

仮想マシンの作成 をクリックすると下記画面が出てくるので、
OS をダウンロードします にすると事前用意なくダウンロードして作成が可能で (Air Gap 環境でなければ)、
オペレーティングシステム で作成したい VM を選択するして作成できる
作成して編集する を選ぶと起動前に他の設定も可能なので、一度そちらをクリックする

作成して編集する をクリック後は下記のような画面になる
ネットワークインターフェースで接続するブリッジの選択や、仮想 NIC の MAC アドレスが表示されるので環境内の DHCP 側に登録して Static に払い出す設定を事前にすることも可能
ここではそのまま インストール をクリックする

しばらくするとインストーラが起動してコンソール箇所に仮想マシンのコンソールが表示され操作可能になる (コンソールブロックの展開[ ]をクリックするとコンソールブロックのみの表示に拡大できる)

設定諸々してインストール完了するとログイン画面が表示されるので、アドレス確認して外部から SSH でログイン可能なことを確認できる

2つ目の VM として別の IP サブネットで作成する。ネットワーク設定以外は上記と同じなので作成して編集まで進める

NIC の所属 Bridge を変更するために ネットワークインターフェース の対象 NIC の 編集 で変更する (2NIC目にする場合は ネットワークインターフェースの追加で追加も可能)

ソースで対象の Bridge を設定して 保存する

インストール後にアクセスすると別のサブネットで作成・疎通ができるところまで確認できた

おわりに

Cockpit を使用することで、簡易的に仮想マシン環境を構築できることが確認できた

管理機能は他にもいろいろありそうなので、詳細は Cockpit 公式ページなどを見て試すのが良さそう

参考

Tips

Wake-on-LAN を有効化する方法 (Ubuntu で NIC が enp86s0 の場合)

sudo ethtool -s enp86s0 wol g

- name: Enable Wake-on-LAN
  hosts: cockpithost
  become: yes
  tasks:
    - name: Ensure netplan configuration supports WoL
      lineinfile:
        path: /etc/netplan/50-cloud-init.yaml
        insertafter: '^            dhcp4: true'
        line: '            wakeonlan: true'
      register: netplan_change
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'

    - name: Apply Netplan configuration if changed (Ubuntu)
      command: netplan apply
      become: yes
      when:
       - ansible_distribution == 'Ubuntu'
       - netplan_change.changed