Inbetriebnahme eines virtuellen Servers

Kurze Hinführung

In dieser Einheit sollen Sie den Aufbau und den Betrieb eines Webservers anhand eines Praxisbeispiels erfahren.

Dazu werden mehrere Schritte nötig sein, die Ihnen jeweils die nötigen Hard- bzw. Softwarekomponenten exemplarisch veranschaulichen. Theoretische Überlegungen und Informationen stehen in diesem Kapitel entsprechend etwas hintenan. Sie werden unter Umständen an der ein oder anderen Stelle hängen bleiben und auf Probleme stoßen. Kommen Sie bei Bedarf gerne auf uns zu, um persönliche Unterstützung zu erhalten.

Aus den vorherigen Einheiten ist Ihnen grundsätzlich die Funktion eines Servers innerhalb eines Netzwerkes bekannt (egal, ob es sich dabei um das Internet oder ein “Intranet”, d.h. ein lokales Netzwerk, handelt). Wir werden in dieser Einheit einen Webserver in einem quasi “simulierten” lokalen Netzwerk durchführen, da Sie aller Wahrscheinlichkeit keinen Server oder Computer besitzen, der die Funktion eines Servers in ihrem lokalen Netzwerk (z.B. ihrem Heim-WLAN) übernehmen kann.

Zu diesem Zweck werden wir eine Technologie nutzen, die in modernen Rechenzentren aller Arten und Größen gang und gäbe ist und die dazu genutzt wird, vorhandene Hardwareressourcen eines Computers bzw. Servers optimal auszunutzen, sodass wenig Rechenleistung/Rechenzeit durch “Nicht-Nutzung” verschwendet und somit Energie (als Stromverbrauch) möglichst optimal genutzt wird. Die sogenannte Desktop- bzw. Servervirtualisierung.

Bei dieser Technologie wird über eine spezielle Software ein sog. HAL (Hardware Abstraction Layer) generiert, auf dem mehrere Betriebssysteme parallel installiert werden können. Jedes einzelne installierte Betriebsystem “sieht” nur die Hardwarekomponenten, die ihm vom HAL quasi vorgegaukelt werden. Der HAL leitet jegliche Art von Datentransfer oder -verarbeitung an die echte, physisch vorhandene Hardware des Computers, auf dem die Virtualisierung betrieben wird, weiter. Im Prinzip enstehen so “Computer” (verstanden als physische Rechen- bzw. Datenverarbeitungsressourcen) im Computer.

Es gibt dabei zwei Konzepte: Das eine ist, dass der HAL als eigenes Betriebssystem auf einem Computer/Server installiert wird. Das andere ist, dass dieser HAL zusätzlich auf ein bereits installiertes Betriebssystem installiert wird (das kann dann z.B. ein ganz normales Windows- oder Linux-Betriebssystem sein). Letzteres Konzept ist im nachfolgenden Schaubild dargestellt. Die Virtualisierungssoftware erzeugt dabei sog. “virtuelle Maschinen” (virtuelle Computer), auf denen ein Anwender im Prinzip die gleiche Software installieren kann, wie auf der echten, physischen “Maschine” (dem eigentlichen Computer, der die Hardwareressourcen zur Verfügung stellt).

Installation einer Virtualisierungssoftware

Sie können sich dieses Konzept zu Nutze machen, um kostenfrei auf Ihrem eigenen Endgerät (PC oder Mac) einen eigenen Web-Server aufzusetzen, auf den Sie dann auch mit ihrem Browser “surfen” können.

Erledigen Sie dafür die nachfolgenden Schritte:

1. Gehen Sie auf folgende Webseite, auf der die Firma Oracle eine kostenfrei nutzbare Virtualisierungssoftware zum Download anbietet: https://www.virtualbox.org/

2. Laden Sie sich die Software VirtualBox für Ihr Endgerät herunter und installieren Sie sie. Die Software installiert virtuelle Gerätetreiber, deren Installation Sie unter Umständen separat zustimmen müssen.

3. Gehen Sie auf die Webseite der Firma Ubuntu und laden Sie sich das dort angebotene Image der kostenfreien Linux Distribution Ubuntu 20.04 LTS herunter (LTS steht für Long Term Support und meint, dass die Software über einen besonders langen Zeitraum mit kritischen Sicherheiutsupdates versorgt wird): http://www.releases.ubuntu.com/20.04/

Anmerkung: Sie können auch das Server Install Image nutzen. Wir verwenden die Desktop-Version nur, damit Sie auch die Möglichkeit haben, über eine grafische Oberfläche auf Ihre Linux-Installation zuzugreifen und nicht nur per Kommandozeile (Shell).

4. Starten Sie die Virtualisierungssoftware VirtualBox und kreieren Sie per Menu/Maschine/Neu eine neue virtuelle Maschine. Geben Sie dieser Maschine den Namen MyLinuxWebServer oder etwas kürzeres ;). Stellen Sie als Typ Linux und als Version “Ubuntu” ein. Hauptspeichergröße sollte >=768MB sein, gerne auch mehr, sofern Sie über genug Hauptspeicher verfügen. Als Festplatte wählen Sie den Typ “VDI” mit einer Größe von >=20 GB. Schließen Sie die Konfiguration Ihrer virtuellen Maschine ab.

5. Starten Sie nun die virtuelle Maschine über das Menu in VirtualBox und wählen Sie das Ubuntu-Image als Startmedium aus, das Sie zuvor heruntergeladen haben. Dann wird dieses Image als Installationsmedium in Ihrer virtuellen Maschine (nicht auf Ihrem eigentlichen Endgerät) gestartet und Ubuntu beginnt, sich innerhalb der virtuellen Maschine zu installieren.

6. Führen Sie die Konfiguration von Ubuntu zu Ende, indem Sie die Kofigurationsfragen beantworten (Spracheinstellungen, Tastaturlayout etc.). Beachten Sie: Die virtuelle Maschine ist per Default so konfiguriert, dass sie auch auf die Internetverbindung des Hosts (Ihres Engeräts) zugreifen kann. Die restlichen Einstellungen können Sie auf der Default-Einstellung lassen. Nach der Installation sehen Sie ein laufendes Betriebssystem innerhalb ihres eigenen Betriebssystems. Sie können sogar Daten/Dateien per Drag and Drop zwischen den beiden Betriebssystemen austauschen, wenn Sie die entsprechende Funktion in VirtualBox aktivieren.

Das folgende Video zeigt die Installation und gibt Ihnen dazu einige zusätzliche Informationen.

Danach kann es sinnvoll sein, das Linux-Betriebssystem zunächst einmal alle Updates machen zu lassen, bevor Sie weitermachen.

Außerdem können Sie die Ressourcennutzung der virtuellen Maschine nach folgendem Video konfigurieren, um die Maschine performanter bzw. schneller in der Bedienung zu machen:

Installation und Einrichtung des WebServers in der virtuellen Maschine

Als nächstes geht es darum, den eigentlichen WebServer, also das Dienstprogramm, welches Webdaten (also z.B. HTML-Webdateien) über ein Internetprotokoll (HTTP) nach außen zugänglich macht. Hier gibt es mehrere Optionen, ein beliebtes und bereits seit langem bestehendes Dienstprogramm ist Apache2, das wir auch in unserem Beispiel verwenden möchten.

Dieses installieren Sie wie folgt:

1. Öffnen Sie in Ihrer virtuellen Ubuntu-Betriebssystem einen sog. Command-Prompt.
2. Geben Sie die folgenden Befehle der Reihe nach ein und bestätigen Sie mit Enter
   sudo apt update
   sudo apt install apache2
3. Geben Sie die folgenden Befehle ein, um zu überprüfen, ob der WebServer Apache auch wirklich läuft und damit sauber installiert ist:
   sudo systemctl is-active apache2 // Erwartete Ausgabe ist: active
   sudo systemctl is-enabled apache2 // Erwartete Ausgabe ist: enabled
   sudo systemctl status apache2 // Erwartete Ausgabe sind Detailinformationen über den Apache2.service
4. Wenn die Ausgaben wie erwartet waren, haben Sie damit einen Webserver auf ihrer virtuellen Maschine installiert. Herzlichen Glückwunsch.
5. Öffnen Sie nun in Ihrer virtuellen Maschine einen Webbrowser (z.B. Firefox, der ist vorinstalliert) und geben Sie folgende Adresse in die Adresszeile ein: http://localhost

Sie können sich das folgende Video anschauen, um die Schritte noch einmal nachzuvollziehen und zu sehen, wie der installierte Webserver am Ende über den Browser der virtuellen Maschine und den Browser des Host-Betriebssystems erreichbar ist.

Da Ihre virtuelle Maschine sich über ein virtuelle Netzwerk auch in Ihren Rechner und darüber hinaus auch in ihr Heimnetzwerk, in das Ihr Rechner wahrscheinlich integriert ist, einklinkt, ist Sie auch von dort zu erreichen.

Falls alles geklappt hat: Herzlichen Glückwunsch, Sie haben nun einen virtuellen WebServer, auf dem Sie nun testweise eine kleine Webseite hosten können.

Sie können beispielsweise versuchen, ein modernes HTML5-Template von dieser Webressource zu nutzen und individuell anzupassen: https://html5up.net/

Oder Sie nutzen die Gelegenheit und bringen sich selbst etwas HTML und CSS bei und erstellen eine eigene Seite. Einfache Tutorials finden Sie z.B. bei Sololearn und ähnlichen Anbietern.

Ein Tutorial für die Installation von Ubuntu 20.04 für den MAC finden Sie hier. https://www.youtube.com/watch?v=04ZNAKmm0dI

Weitere Nutzungsmöglichkeiten

Sie können den Server auch nutzen, um weitere webbasierte Services bzw. Tools zu testen bzw. zur Verfügung zu stellen. Folgende open-source basierten Services können Sie sich beispielsweise dafür einmal anschauen. Sie verfügen jeweils über Installations- und Konfigurationsanleitungen und Turorials.

Cryptpad: https://github.com/xwiki-labs/cryptpad

Etherpad Lite: https://github.com/ether/etherpad-lite

Jitsi Meet: https://github.com/jitsi/jitsi-meet

R Studio Server: https://www.rstudio.com/products/rstudio/download-server/

WordPress: https://wordpress.org/download/#download-install

Moodle: https://download.moodle.org/

Ilias: https://www.ilias.de/en/download-ilias/

Mahara: https://mahara.org/view/view.php?id=135849

Home Assistant: https://www.home-assistant.io/

Limesurvey: https://github.com/LimeSurvey/LimeSurvey

Mattermost: https://mattermost.org/

Jupyter: https://jupyter.readthedocs.io/en/latest/install.html