Windows環境でのVirtualBoxとUbuntu仮想マシンのセットアップ

ステップ3：ゲストOS環境の構築（3章）
  Guest Additions による統合 ＋ 日本語環境の構築
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ステップ2：仮想マシンの作成と Ubuntu のインストール（2章）
  VBoxManage による仮想マシンの構成
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ステップ1：VirtualBox のインストール（1章）
  winget による VirtualBox のインストール
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1. ステップ1：VirtualBox のインストール

1.1 インストール

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

次のコマンドを実行する。Extension Pack は VirtualBox 本体と同一バージョンのものを取得する。

REM VirtualBox をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Oracle.VirtualBox -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements

REM VBoxManage のパス設定（システム環境変数に永続化）
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Oracle\VirtualBox'; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and $c -notlike \"*$p*\"){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$c\",'Machine')}"

REM 現在のセッションにも反映
set "PATH=C:\Program Files\Oracle\VirtualBox;%PATH%"

REM VirtualBox Extension Pack をインストール（本体と同一バージョンを取得）
for /f "tokens=1 delims=r" %a in ('VBoxManage --version') do set "VBOX_VER=%a"
set "EXTPACK_URL=https://download.virtualbox.org/virtualbox/%VBOX_VER%/Oracle_VirtualBox_Extension_Pack-%VBOX_VER%.vbox-extpack"
set "EXTPACK_FILE=%TEMP%\Oracle_VirtualBox_Extension_Pack-%VBOX_VER%.vbox-extpack"
curl -fL --retry 3 -o "%EXTPACK_FILE%" "%EXTPACK_URL%"
echo y | VBoxManage extpack install --replace "%EXTPACK_FILE%"
del "%EXTPACK_FILE%"

上記はコマンドプロンプトに直接入力する形式である。バッチファイル（.bat）に保存して実行する場合は、for の変数を %a や %i から %%a、%%i に書き換える。echo y は Extension Pack のライセンス条項（PUEL）への同意に対する応答である。

1.2 インストールの確認

• VirtualBox 本体の確認

  <バージョン>r<リビジョン> の形式で表示されれば、本体がインストールされ、パスも通っている。

  VBoxManage --version

  

• Extension Pack の確認

  インストール済みの拡張パック一覧が表示される。Usable が true であれば利用可能である。

  VBoxManage list extpacks

  

2. ステップ2：仮想マシンの作成と Ubuntu のインストール

VBoxManageのオプションでCPU・メモリ・ストレージ・ネットワークなどを設定し、Ubuntu仮想マシンを作成する。

2.1 VBoxManage modifyvm 主要オプション

2.2 ストレージ構成とネットワーク構成

仮想マシン
├── SATA Controller（IntelAhci）
│   └── Port 0: 仮想HDD（60GB, VDI形式）
└── IDE Controller（PIIX4）
    └── Port 0: DVDドライブ（Ubuntu ISO → Guest Additions ISO → 空）

ネットワークはNATモードとし、ホストのポート2222をゲストのポート22（SSH）に転送する。ホストからの操作はこのSSH接続を通して行う。

2.3 仮想マシンの作成と Ubuntu のインストール

コマンドプロンプトを起動する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力）。

次のコマンドを実行する。ここでは学習用に分かりやすさを優先し、ユーザー名とパスワードをスクリプト内に直接書いている。インストール後はゲストOSにログインしてパスワードを変更する。ISOファイルは約6.2GBあり、ダウンロードには回線速度に応じた時間がかかる。

REM Ubuntu 24.04 LTS ISO ダウンロード設定
set "ISO_URL=https://releases.ubuntu.com/noble/ubuntu-24.04.4-desktop-amd64.iso"
set "ISO_DIR=%USERPROFILE%\VirtualBox VMs\ISO"
set "ISO_FILE=%ISO_DIR%\ubuntu-24.04.4-desktop-amd64.iso"

REM ISOディレクトリ作成
if not exist "%ISO_DIR%" mkdir "%ISO_DIR%"

REM ISOファイルが存在しない場合のみダウンロード
if exist "%ISO_FILE%" (
    echo Ubuntu 24.04 LTS ISO は既に存在します：%ISO_FILE%
) else (
    echo Ubuntu 24.04 LTS ISO をダウンロード中...
    curl -fL --retry 3 -C - -o "%ISO_FILE%" "%ISO_URL%"
)

REM 仮想マシン設定
set "VM_NAME=Ubuntu2404"
set "VM_DIR=%USERPROFILE%\VirtualBox VMs\%VM_NAME%"
set "VDI_FILE=%VM_DIR%\%VM_NAME%.vdi"
set "MEMORY_MB=8192"
set "STORAGE_MB=61440"
set "USER_NAME=myuser"
set "USER_PASSWORD=changeme"
set "SSH_HOST_PORT=2222"
set "SSH_GUEST_PORT=22"

REM ホストキーの警告・エラーを回避するためのSSHオプション
set "SSH_OPTS=-o StrictHostKeyChecking=no -o UserKnownHostsFile=NUL"

REM 同名VM存在確認
VBoxManage showvminfo "%VM_NAME%" >nul 2>&1
if not errorlevel 1 (
    echo 仮想マシン "%VM_NAME%" は既に存在します
    echo 削除する場合: VBoxManage unregistervm "%VM_NAME%" --delete
)

REM 仮想マシンディレクトリ作成
if not exist "%VM_DIR%" mkdir "%VM_DIR%"

REM 仮想マシン作成・登録
VBoxManage createvm --name="%VM_NAME%" --ostype=Ubuntu24_LTS_64 --register --basefolder="%USERPROFILE%\VirtualBox VMs"

REM 基本設定（メモリ8GB, CPU2コア）
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --memory=%MEMORY_MB% --cpus=2 --ioapic=on --acpi=on

REM グラフィック設定
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --vram=128 --graphicscontroller=vmsvga

REM ファームウェア設定（EFI）
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --firmware=efi

REM パフォーマンス設定
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --paravirt-provider=kvm --nested-paging=on

REM 入力デバイス設定
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --mouse=usbtablet --keyboard=usb

REM ネットワーク設定（NAT / virtio）
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --nic1=nat --nic-type1=virtio --cable-connected1=on

REM SSHポートフォワーディング設定（ホスト2222 → ゲスト22）
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --nat-pf1="ssh,tcp,,%SSH_HOST_PORT%,,%SSH_GUEST_PORT%"

REM オーディオ設定
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --audio-enabled=on --audio-driver=default --audio-controller=hda --audio-out=on

REM クリップボード・ドラッグ＆ドロップ共有
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --clipboard-mode=bidirectional --drag-and-drop=bidirectional

REM USB設定（EHCI は Extension Pack が必要）
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --usb-ohci=on --usb-ehci=on

REM RTC設定（時計をUTCで扱う）
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --rtc-use-utc=on

REM 仮想ハードディスク作成（60GB）
VBoxManage createmedium disk --filename="%VDI_FILE%" --size=%STORAGE_MB% --format=VDI --variant=Standard

REM SATAコントローラ作成・ハードディスク接続
VBoxManage storagectl "%VM_NAME%" --name="SATA Controller" --add=sata --controller=IntelAhci --bootable=on
VBoxManage storageattach "%VM_NAME%" --storagectl="SATA Controller" --port=0 --device=0 --type=hdd --medium="%VDI_FILE%"

REM IDEコントローラ作成・DVDドライブ接続
VBoxManage storagectl "%VM_NAME%" --name="IDE Controller" --add=ide --controller=PIIX4
VBoxManage storageattach "%VM_NAME%" --storagectl="IDE Controller" --port=0 --device=0 --type=dvddrive --medium="%ISO_FILE%"

REM ブート順序設定
VBoxManage modifyvm "%VM_NAME%" --boot1=dvd --boot2=disk --boot3=none --boot4=none

REM === SSH鍵の作成（無人インストールに組み込むため事前に生成） ===
if not exist "%USERPROFILE%\.ssh" mkdir "%USERPROFILE%\.ssh"
if not exist "%USERPROFILE%\.ssh\id_ed25519" (
    ssh-keygen -t ed25519 -f "%USERPROFILE%\.ssh\id_ed25519" -N ""
)
set /p PUB_KEY=<"%USERPROFILE%\.ssh\id_ed25519.pub"

REM 無人インストール設定・起動
VBoxManage unattended install "%VM_NAME%" ^
  --iso="%ISO_FILE%" ^
  --user=%USER_NAME% ^
  --password=%USER_PASSWORD% ^
  --full-user-name="%USER_NAME%" ^
  --locale=ja_JP ^
  --country=JP ^
  --time-zone=Asia/Tokyo ^
  --hostname=ubuntu2404.localdomain ^
  --no-install-additions ^
  --post-install-command="apt-get update && apt-get install -y openssh-server" ^
  --start-vm=separate

echo 無人インストールが開始されました

インストールの進行状況は、別ウィンドウで開く仮想マシンの画面で確認できる。--no-install-additions を指定しているのは、Guest Additions のインストールをステップ3で行うためである。--ostype に指定できる識別子の一覧は VBoxManage list ostypes で確認できる。

2.4 インストール完了の待機、SSH鍵の登録と自動ログインの設定

インストールが完了するとVMは自動的に再起動し、openssh-server が起動する。以下では、ホスト側のポート2222が応答することをもってインストール完了を判定する。公開鍵の登録時に一度だけ、ゲストOSのパスワード（changeme）の入力を求められる。

コマンドプロンプトを起動する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力）。

REM === 変数の設定 ===
set "VM_NAME=Ubuntu2404"
set "USER_NAME=myuser"
set "USER_PASSWORD=changeme"
set "SSH_HOST_PORT=2222"

REM ホストキーの警告・エラーを回避するためのSSHオプション
set "SSH_OPTS=-o StrictHostKeyChecking=no -o UserKnownHostsFile=NUL"

REM === 自動ログイン設定（GDM3） ===
echo %USER_PASSWORD%| ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "tr -d '\r' | sudo -S sed -i -e 's/^#.*AutomaticLoginEnable.*/AutomaticLoginEnable=true/' -e 's/^#.*AutomaticLogin\s*=.*/AutomaticLogin=%USER_NAME%/' /etc/gdm3/custom.conf" <nul

REM === インストール ISO の取り外し ===
VBoxManage storageattach "%VM_NAME%" --storagectl "IDE Controller" --port 0 --device 0 --type dvddrive --medium emptydrive

REM === システムの更新 ===
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "echo '%USER_PASSWORD%' | sudo -S sh -c 'apt-get update && DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get upgrade -y'" <nul

echo === 動作確認 ===
VBoxManage list vms
VBoxManage showvminfo "%VM_NAME%" | findstr /C:"Memory size" /C:"Number of CPUs" /C:"Firmware" /C:"VRAM size"

確認すべき出力項目：

• Memory size: 8192MB
• VRAM size: 128MB
• Firmware: EFI
• Number of CPUs: 2

3. ステップ3：ゲストOS環境の構築

Ubuntuのインストール完了後、Guest Additionsによるホストとゲストの間の統合と、日本語環境の構築を行う。

3.1 Guest Additions のインストール

Guest Additionsにより、画面解像度の自動調整、クリップボード共有、共有フォルダ、マウス統合、時刻同期が利用可能となる。カーネルモジュールのビルドに build-essential、dkms、カーネルヘッダが必要である。

コマンドプロンプトを起動する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力）。

set "VM_NAME=Ubuntu2404"
set "USER_NAME=myuser"
set "USER_PASSWORD=changeme"
set "SSH_HOST_PORT=2222"

REM ホストキーの警告・エラーを回避するためのSSHオプション
set "SSH_OPTS=-o StrictHostKeyChecking=no -o UserKnownHostsFile=NUL"

REM 依存パッケージのインストール（ビルドに必要なツールとカーネルヘッダ）
echo %USER_PASSWORD%| ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "tr -d '\r' | sudo -S sh -c 'apt-get update && apt-get install -y build-essential dkms linux-headers-$(uname -r)'" <nul

REM Guest Additions ISOをマウント（--medium additions でVBoxが自動解決）
VBoxManage storageattach "%VM_NAME%" --storagectl "IDE Controller" --port 0 --device 0 --type dvddrive --medium additions

REM Guest Additionsのビルド・インストール
echo %USER_PASSWORD%| ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "tr -d '\r' | sudo -S sh -c 'mount /dev/cdrom /mnt && /mnt/VBoxLinuxAdditions.run --nox11 && umount /mnt'" <nul

REM Guest Additions ISO の取り外し
VBoxManage storageattach "%VM_NAME%" --storagectl "IDE Controller" --port 0 --device 0 --type dvddrive --medium emptydrive

REM 再起動（ゲストOS側から reboot を実行する）
echo %USER_PASSWORD%| ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "tr -d '\r' | sudo -S reboot" <nul

REM === 再起動後の SSH 接続待機 ===
timeout /t 30 /nobreak
set "SSHGA_DONE=" & for /L %i in (1,1,60) do @(if not defined SSHGA_DONE (timeout /t 10 /nobreak >nul & ssh -o BatchMode=yes -o StrictHostKeyChecking=no -o ConnectTimeout=5 -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "echo SSH_OK" <nul 2>nul | findstr "SSH_OK" >nul && (echo Guest Additions インストール済みの VM が起動しました & set "SSHGA_DONE=1") || (echo SSH 未応答 ... 10 秒待機します)))

REM インストールの確認（バージョンが表示される）
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "VBoxControl --version" <nul

3.2 日本語環境の構築

ロケール、日本語フォント、日本語入力を設定する。LXQtでの入力メソッドフレームワークは Fcitx5、日本語変換エンジンは Mozc を用いる。入力の切替キーは半角/全角キー（Zenkaku_Hankaku）と（Alt+grave）とする。スクリプト中でホームディレクトリ配下を英語名（~/Documents 等）で参照するため、XDGユーザーディレクトリは英語名に固定する。

コマンドプロンプトを起動する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力）。

set "VM_NAME=Ubuntu2404"
set "USER_NAME=myuser"
set "USER_PASSWORD=changeme"
set "SSH_HOST_PORT=2222"

REM ホストキーの警告・エラーを回避するためのSSHオプション
set "SSH_OPTS=-o StrictHostKeyChecking=no -o UserKnownHostsFile=NUL"

REM 日本語ロケール、タイムゾーン、日本語フォント、Fcitx5 と Mozc
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "echo '%USER_PASSWORD%' | sudo -S sh -c 'locale-gen ja_JP.UTF-8 && update-locale LANG=ja_JP.UTF-8 && timedatectl set-timezone Asia/Tokyo && apt-get install -y language-pack-ja fonts-noto-cjk fonts-noto-cjk-extra fonts-vlgothic fcitx5 fcitx5-mozc fcitx5-config-qt fcitx5-frontend-qt5 fcitx5-frontend-qt6 fcitx5-frontend-gtk3 fcitx5-frontend-gtk4'" <nul

REM XDG ユーザーディレクトリを英語名に固定
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "LC_ALL=C xdg-user-dirs-update --force" <nul

REM 入力メソッドの環境変数設定
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "mkdir -p ~/.config/environment.d && printf 'GTK_IM_MODULE=fcitx\nQT_IM_MODULE=fcitx\nXMODIFIERS=@im=fcitx\n' > ~/.config/environment.d/im.conf && printf 'export GTK_IM_MODULE=fcitx\nexport QT_IM_MODULE=fcitx\nexport XMODIFIERS=@im=fcitx\n' > ~/.xprofile" <nul

REM Fcitx5 のトリガーキー設定（半角/全角キーと Alt+`）
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "mkdir -p ~/.config/fcitx5 && printf '[Hotkey/TriggerKeys]\n0=Zenkaku_Hankaku\n1=Alt+grave\n\n[Hotkey/EnumerateForwardKeys]\n0=Control+Shift_R\n\n[Hotkey/EnumerateBackwardKeys]\n0=Control+Shift_L\n\n[Hotkey/PrevPage]\n0=Up\n\n[Hotkey/NextPage]\n0=Down\n\n[Behavior]\nActiveByDefault=False\nShowInputMethodInformation=True\nDefaultPageSize=5\n' > ~/.config/fcitx5/config" <nul

REM Fcitx5 のプロファイル設定（キーボードと Mozc）
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "printf '[Groups/0]\nName=Default\nDefault Layout=jp\nDefaultIM=mozc\n\n[Groups/0/Items/0]\nName=keyboard-jp\nLayout=\n\n[Groups/0/Items/1]\nName=mozc\nLayout=\n\n[GroupOrder]\n0=Default\n' > ~/.config/fcitx5/profile" <nul

REM Fcitx5 の自動起動設定
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "mkdir -p ~/.config/autostart && printf '[Desktop Entry]\nType=Application\nName=Fcitx5\nExec=fcitx5 -d\nX-LXQt-Need-Tray=true\n' > ~/.config/autostart/fcitx5.desktop" <nul

REM 入力ソースに日本語（Mozc）を追加
ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "gsettings set org.gnome.desktop.input-sources sources \"[('xkb','jp'),('ibus','mozc-jp')]\"" <nul

REM 再起動（設定を反映）
echo %USER_PASSWORD%| ssh %SSH_OPTS% -p %SSH_HOST_PORT% -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "tr -d '\r' | sudo -S reboot" <nul

REM === 再起動後の SSH 接続待機 ===
timeout /t 30 /nobreak
set "SSHJA_DONE=" & for /L %i in (1,1,60) do @(if not defined SSHJA_DONE (timeout /t 10 /nobreak >nul & ssh -o BatchMode=yes -o StrictHostKeyChecking=no -o ConnectTimeout=5 -p %SSH_HOST_PORT% %USER_NAME%@localhost "echo SSH_OK" <nul 2>nul | findstr "SSH_OK" >nul && (echo 日本語環境の構築が完了しました & set "SSHJA_DONE=1") || (echo SSH 未応答 ... 10 秒待機します)))

再起動後、半角/全角キーで日本語入力に切り替わる。gsettings はデスクトップのセッション設定を書き換えるコマンドであり、ログイン中のユーザーの設定に反映される。

4. トラブルシューティング

4.1 よくある問題と対処

4.2 VMの削除と再作成

REM VM登録解除とファイル削除
VBoxManage unregistervm "Ubuntu2404" --delete

REM 仮想ディスクのみ削除（VMは残す場合）
VBoxManage closemedium disk "%USERPROFILE%\VirtualBox VMs\Ubuntu2404\Ubuntu2404.vdi" --delete

4.3 VM の管理コマンド