小規模VDI環境を構築する Part4 DBとIISを使ってVMを自動構築

DBのテーブルにデータ追加（DBサーバー）

VMの構築と自動設定は前のパートで行いましたが、IPアドレス等はpowershellで手打ちしないとまだ構築できません。（まだ半自動ですね）

そのため、DBにあらかじめIPアドレスとVM名などを関連付けたテーブルを作成しておき、それを参照することで手打ちしなくてもVMの自動設定が完了するようにします

DB構築時に作成したテーブルにデータを追加していきます。
以下のように作成しました。

--IPはお好みで入れてください
INSERT INTO virtual_machines
([vm_name],[status],[ipaddr])
VALUES
('VDI1', 'Not created','192.168.0.10'),
('VDI2', 'Not created','192.168.0.11'),
('VDI3', 'Not created','192.168.0.12'),
('VDI4', 'Not created','192.168.0.13'),
('VDI5', 'Not created','192.168.0.14')

これで以下のようにデータが入りました。これでVM名やIPアドレスの自動登録が出来るようになりました。

NULLになっている残りのデータはどうするのかというと、VM作成時に追加します。
例えばCPU4コア、メモリ4GB、ドライブ50GBを「プラン1」とします。
プラン1用のVM作成APIを作成するので、それが実行されたときにcreated_at、hostname、CPU、メモリ、ストレージ、OSなどが構築時にDBにも追加されます。
もっと高スペックのVMには8コアメモリ8GBのプラン2を作成できるAPIを作成しておきます。
このようにプランごとにAPIを作成しておき、VM作成時にプランの内容がDBにデータ追加されるようにします。
これででDBでVMのスペックや状態などを素早く確認することができます。起動が遅いHyper-Vマネージャーでいちいち確認する必要もありません。
以下はVM作成後のDBの例

IISでAPIの作成（APIサーバー）

IISでAPIを作成してIIS構築時に作ったAPI用サイトに設置していきます。

APIに関しては以前記事を書いているのでこちらをご覧ください。
続きを合わせて3つの記事があるので記事を基にしてAPI作成とIISに配置が完了したものとします。
後述のVM構築API作成でこの記事の内容を基にするところがあります。

風呂とIT

2023.02.15

ASP.NET Core Web APIでPowershellを実行する

https://blog.fro-it.com/asp-net-api-powershell-part1

この前C#でPowershellを動かせたので、ASP.NET Core Web APIでPowershellを動かしてみたという記事です実際に作ってみよう事前準備Visual Studioを起動して新規プロジェクトの作成画面から、ASP.NET Core Web APIを選択しますここはお好みでここでは.NET6.0にしていますが、7.0を推奨します（後述のnugetパッケージのバージョンに注意）動作テストとnugetパッケージの追加初期画面ですね、早速上にある再生ボタンみたいなボタンを押してみます。実行されてAPIのテストができるSwaggerが開きました。動作確認したのでブラウザを閉じるか...

VM構築スクリプトをサーバーに配置（ホストサーバー）

APIサーバーからVM名をIPアドレスを受け取ってそれを基にVMを作成してネットワーク設定・AD参加などを行うスクリプトです。
APIからの実行のみに対応しています。前のパートで作成した自動構築スクリプトをAPI用に改良しましたので長いですがどうぞ、、
（前のパートのスクリプトをまとめてAPI実行に対応したものです）

Function Set-VMIPConfig
([String]$VMName,
[String]$NIC,
[String]$IPAddress = @(),
[String]$Subnet = @(),
[String]$Gateway = @(),
[String]$DNS = @()) {
[CmdletBinding()]
$ManagementService = Get-WmiObject -Namespace root\virtualization\v2 -Class Msvm_VirtualSystemManagementService
$ComputerSystem = Get-WmiObject -Namespace root\virtualization\v2 -Class Msvm_ComputerSystem -Filter "ElementName = '$VMName'"
$SettingData = $ComputerSystem.GetRelated("Msvm_VirtualSystemSettingData")
$NetworkAdapters = $SettingData.GetRelated('Msvm_SyntheticEthernetPortSettingData') | Where-Object { $_.ElementName -eq "$NIC" }
$TargetNetworkAdapter = (Get-VMNetworkAdapter $VMName)[0]
$NetworkSettings = @()
ForEach ($NetworkAdapter in $NetworkAdapters) {
If ($NetworkAdapter.Address -eq $TargetNetworkAdapter.MacAddress) {
$NetworkSettings = $NetworkSettings + $NetworkAdapter.GetRelated("Msvm_GuestNetworkAdapterConfiguration")
}
}
$NetworkSettings[0].DHCPEnabled = $False
$NetworkSettings[0].IPAddresses = $IPAddress
$NetworkSettings[0].Subnets = $Subnet
$NetworkSettings[0].DefaultGateways = $Gateway
$NetworkSettings[0].DNSServers = $DNS
$NetworkSettings[0].ProtocolIFType = 4096
$ManagementService.SetGuestNetworkAdapterConfiguration($ComputerSystem.Path, $NetworkSettings.GetText(1)) | Out-Null
}
function Join-AD {
[CmdletBinding()]
param(
[String]$VMName
)
#パスワードはunattend.xmlで設定したものです。
$Password = ConvertTo-SecureString -AsPlainText 'VMパスワード' -Force
$Credential = New-Object -TypeName System.Management.Automation.PSCredential -ArgumentList 'Administrator', $Password
$Command = @'
$Domain = "hypervdi.win"
#ドメイン管理者のアカウント
$DomainAdmin = "Administrator@hypervdi.win"
#ドメイン管理者のパスワード
$Password = ConvertTo-SecureString "パスワード" -AsPlainText -Force
$Credential = New-Object System.Management.Automation.PSCredential($DomainAdmin, $Password)
Add-Computer -DomainName $Domain -Credential $Credential
Restart-Computer -Force
'@
$ScriptBlock = [ScriptBlock]::Create($Command)
Invoke-Command -VMName $VMName -Credential $Credential -ScriptBlock $ScriptBlock
}
Function DeployPlan1VM {
[CmdletBinding()]
param(
[Parameter(Mandatory = $true)]$VMName,
[Parameter(Mandatory = $true)]$IPaddress
)
$RAM = 4GB
$CPUCore = 4
#大きなネットワークになる場合はここもDBから取ってくるようにします
$Subnet = "255.255.255.0"
$Gateway = "192.168.10.1"
$DNS = "8.8.8.8"
#前のパートで作成した差分ディスクのパスを入れます
$VHD = New-VHD -Path  "D:\Hyper-V\$VMName\$VMName.vhdx" -Differencing -ParentPath "D:\Hyper-V\差分ディスクのパス" -ErrorAction Stop
New-VM -Name $VMName -Generation 2 -MemoryStartupByte $RAM -VHDPath $VHD.Path -Path "D:\Hyper-V\$VMName" -SwitchName VirtualSwitch
Set-VM -Name $VMName -ProcessorCount $CPUCore -ErrorAction Stop
#VLAN設定が必要な場合
#Set-VMNetworkAdapterVlan -VMName $VMName -Access -VlanId **
Set-VMIPConfig -VMName $VMName -NIC "ネットワーク アダプター" -IPAddress $IPaddress -Subnet $Subnet -Gateway $Gateway -DNS $DNS
Start-VM -Name $VMName
Start-Sleep 60
#パスワードはunattend.xmlで設定したものです。
$Password = ConvertTo-SecureString -AsPlainText 'VMパスワード' -Force
$Credential = New-Object -TypeName System.Management.Automation.PSCredential -ArgumentList 'Administrator', $Password
#New-PSSessionでVMに接続
$pss = New-PSSession -VMName $VMName -Credential $Credential
while ($true) {
Start-Sleep 10
#接続できていない場合は再度試みる
$SessionState = (Get-PSSession -VMName $VMName).State
if ($SessionState -eq "Opened") {
break
}
else {
Get-PSSession | Remove-PSSession
$pss = New-PSSession -VMName $VMName -Credential $Credential
}
}
#RDP接続許可
$Command = @'
Set-ItemProperty -Path "HKLM:\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Terminal Server" -Name "fDenyTSConnections" -Value "0"
Set-ItemProperty -Path "HKLM:\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Terminal Server\WinStations\RDP-Tcp" -Name UserAuthentication -Value "0"
'@
$ScriptBlock = [ScriptBlock]::Create($Command)
Invoke-Command -Session $pss -ScriptBlock $ScriptBlock
Remove-PSSession $pss
#AD参加
Join-AD -VMName $VMName
}
}

差分イメージからVMを作成し、ネットワーク設定とAD設定までやってくれるので、RDPしてVMを利用することが出来ます。

これをIISで実行出来るようにPowerShellモジュールにします。これはHyper-Vが動いている物理サーバーに設置します。
名前をつけて保存でpsm1ファイルにして、”C:\Program Files\WindowsPowerShell\Modules\hypervdi\hypervdi.psm1″というパスになるように保存します。

これでPowerShellモジュールにすることができました。Powershellを開いてみてDeployPlanと打ってTabを押すとDeployPlan1VMと補完されます。

Set-Item WSMan:\localhost\Client\TrustedHosts -Value APIサーバーのIP

VM構築API作成（APIサーバー）

VM構築APIの仕組みは簡単です。まずDBからまだ未作成のVM名とIPアドレスを取得して、物理サーバーにDeployPlan1VMコマンドをInvoke-Commandで送信するだけの関数を作成し、それをAPIから実行させます。

Function Invoke-SQLQuery{
param (
[Parameter(Mandatory = $true)][String] $SQLQuery
)
$ConnectionString = New-Object -TypeName System.Data.SqlClient.SqlConnectionStringBuilder
#サーバー
$ConnectionString['Data Source']         = "DBserver"
#データベース
$ConnectionString['Initial Catalog']     = "hypervdi"
#Windows認証
$ConnectionString['Integrated Security'] = $true
$resultsDataTable = New-Object System.Data.DataTable
$SqlConnection = New-Object System.Data.SQLClient.SQLConnection($ConnectionString)
$SqlCommand = New-Object System.Data.SQLClient.SQLCommand($SQLQuery, $SqlConnection)
# データベース接続
$SqlConnection.Open()
#クエリ実行
$resultsDataTable.Load($SqlCommand.ExecuteReader())
$SqlConnection.Close()
# 画面表示
return $resultsDataTable
}
Function Invoke-DeployPlan1VM {
#ドメイン管理者のアカウント
$DomainAdmin = "Administrator@hypervdi.win"
#ドメイン管理者のパスワード
$Password = ConvertTo-SecureString "ADパスワード" -AsPlainText -Force
$Credential = New-Object System.Management.Automation.PSCredential($DomainAdmin, $Password)
$SQLQuery = "SELECT TOP (1) * FROM [hypervdi].[dbo].[virtual_machines] where status = 'Not Created'"
$SQLdata = Invoke-SQLQuery -SQLQuery $SQLQuery
$VMName = $SQLdata.vm_name
$IPaddress = $SQLdata.ipaddr
#複数ホストになった場合はDB等で管理して取得する
$HostName = "windows-server1"
$result = Invoke-Command -ComputerName $HostName -Credential $Credential -ScriptBlock {param($VMName,$IPaddress) DeployPlan1VM -VMName $VMName -IPaddress $IPaddress} -ArgumentList $VMName,$IPaddress
if($result){
####VMの情報をDBに送信
$TimeStamp = Get-Date
$SQLQuery = "UPDATE virtual_machines SET created_at = '$TimeStamp', status = 'Run', hostname = '$HostName', vcpu_core = 4, vcpu_resource = 100, ram = 4, storage = 50, os = '2019' where vm_name = '$VMName'"
$SQLdata = Invoke-SQLQuery -SQLQuery $SQLQuery
}
}

"C:\Program Files\WindowsPowerShell\Modules\hypervdiapi\hypervdiapi.psm1"

// Use Custom Powershell Module in C#
using System;
using System.Diagnostics;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using System.Management.Automation;
using System.Management.Automation.Runspaces;
namespace hypervdiAPI.Controllers //ここはプロジェクト名.controllerです
{
[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
public class ValuesController : ControllerBase
{
//GET Plan1VMを作成
[HttpGet]
[Route("Invoke-DeployPlan1VM")]
public void DeployPlan1VM()
{
var initialState = InitialSessionState.CreateDefault2();
initialState.ExecutionPolicy = Microsoft.PowerShell.ExecutionPolicy.Unrestricted;
initialState.ImportPSModulesFromPath(@"C:\Program Files\WindowsPowerShell\Modules\hypervdiapi");
Runspace runspace = RunspaceFactory.CreateRunspace(initialState);
runspace.Open();
using var ps = PowerShell.Create(initialState);
ps.Runspace = runspace;
var results = ps.AddCommand("Invoke-DeployPlan1VM").Invoke();
}
}
}

 <InvariantGlobalization>true</InvariantGlobalization>

まとめ

今回はDBとIISを利用してVMの自動構築APIを作成しました。
ここまでできれば、あとはフロントを作成してボタンなんかをクリックすればAPIが叩かれてVM作成したり、VMの起動や停止も行えたり、スペックアップ等も全部APIで行うことが出来ます。
これを書いているときにWSUSの登録が漏れていたことに気づきました、、、まあADのグループポリシーでWSUSの設定をしていればあとはVMの中でWindows Updateを実行してあげるだけでWSUSに登録できると思います、、、

とりあえずVDI環境のインフラ部分はほぼ完成しました。これで小規模VDI環境はお手の物ですね！！いろいろカスタムして最強のVDI環境を作ってくださいませ
また追記とかおまけがあれば書きます、、、