在 Windows 上流畅使用 MacOS 虚拟机

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本教程使用 WSL2 + KVM 运行 MacOS 虚拟机，MacOS 运行在 Linux 虚拟机中的 KVM 虚拟机，即嵌套虚拟化，但由于 Windows 对 WSL2 优化很好，个人感觉此方案比其他方案更好。

步骤较多，操作较繁琐，但成果很值得。

finished

在 Windows 宿主机中成果截图

前提条件

  • Windows 10/11 22000+
  • 开启 WSL2，详见 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/install

文中所出现的 WSL，如果没有特指，都是 WSL2。

与其他方案相比

VMware/VitualBox

优点

  • 上手简单，安装快捷，“懒人版”更是无脑式安装
  • VMware 搭配 VMware Tools 更是可以与宿主机互相复制文件，也能自适应窗口尺寸

缺点

  • 运行不如此方案流畅
  • 启动速度慢，固态硬盘启动时间可能也要几分钟
  • 与 Hyper-V 兼容有问题，在开启 Hyper-V 的情况下，由于宿主机也是运行在 Hyper-V 的虚拟机，而 VMware/VitualBox 不支持嵌套虚拟化，不能虚拟化 CPU 的 MacOS 虚拟机能卡出翔。

Docker-OSX

Docker 中运行 MacOS 较成熟的项目是 https://github.com/sickcodes/Docker-OSX

优点

上手简单，安装快捷，一行命令就可以启动一个运行 MacOS 的容器

缺点

Docker 中的 MacOS 也是运行在 Linux 中的 KVM

  • Docker 容器没有 WSL 启动便捷
  • 没有 WSL 优化的好，因此流畅度不如此方案

WSL2 开启 GUI

此部分参考 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/tutorials/gui-apps

此部分用于在 Windows 中以窗口形式操作 MacOS 虚拟机

完成后你也可以运行其他 Linux GUI 应用程序，你可以像本地应用一样运行 WSL Linux 中的应用程序，也可以将应用添加到开始菜单、固定到任务栏等

安装后可以得到无缝的 Linux + Windows 桌面体验

安装 vGPU 驱动

安装 vGPU 驱动后可以使用虚拟 GPU，可以使用硬件加速 OpenGL 渲染

根据你电脑显卡下载安装：

  • Intel GPU 驱动程序
  • AMD GPU 驱动程序
  • NVIDIA GPU 驱动程序

更新 wsl

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wsl --update

然后重启

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wsl --shutdown

GUI 测试

测试一下 GUI 能否正常使用

Nautilus是 gnome 的文件管理器，这里用来安装测试

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sudo apt install nautilus -y

安装完成后可以直接打开，像 windows 应用一样

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nautilus

nautilus

在 Windows 宿主机中 Nautilus 运行截图

以后在 windows 的 cmd 中执行 wsl nautilus 即可直接打开

允许 WSL 嵌套虚拟化

默认 WSL 没有支持嵌套虚拟化，需要修改一下配置。

在 Windows 中，用户文件夹下编辑或新建文件 C:\Users\%User%\.wslconfig。（User 是你的 Windows 系统用户名）

内容如下

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[wsl2]
networkingMode=bridged
vmSwitch=ex
memory=32G
processors=8
swap=32G
localhostForwarding=true
nestedVirtualization=true
pageReporting=true
kernelCommandLine=intel_iommu=on iommu=pt kvm.ignore_msrs=1 kvm-intel.nested=1 kvm-intel.ept=1 kvm-intel.emulate_invalid_guest_state=0 kvm-intel.enable_shadow_vmcs=1 kvm-intel.enable_apicv=1

简单说明

此部分参考 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/wsl-config

  • nestedVirtualization 关键，是否允许嵌套虚拟化
  • memory 允许的 WSL 内存
  • processors 虚拟 CPU 线程
  • swap 要向 WSL 2 VM 添加的交换空间量，0 表示无交换文件。 交换存储是内存需求超过硬件设备限制时使用的基于磁盘的 RAM。

重启 WSL

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wsl --shutdown

开始安装 MacOS

使用 OSX-KVM 安装 MacOS 虚拟机

此部分参考 https://github.com/kholia/OSX-KVM

下载

先安装需要用到的包

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sudo apt-get install qemu uml-utilities virt-manager git wget libguestfs-tools p7zip-full make -y

给 KVM 增加一个开关配置

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echo 1 > /sys/module/kvm/parameters/ignore_msrs

设置权限

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sudo usermod -aG kvm $(whoami)
sudo usermod -aG libvirt $(whoami)

拉取 OSX-KVM

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git clone https://github.com/kholia/OSX-KVM.git

cd OSX-KVM

下载 MacOS 安装镜像

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./fetch-macOS-v2.py

运行显示

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1. High Sierra (10.13)
2. Mojave (10.14)
3. Catalina (10.15)
4. Big Sur (11.6) - RECOMMENDED
5. Monterey (latest)

Choose a product to download (1-5):

实测 4 和 5 都可以，而且完成后 Big Sur 也能正常升级到 Monterey，其他没试。

下载完成后会有 BaseSystem.dmg 文件，需要转为 img 格式

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dmg2img BaseSystem.dmg BaseSystem.img

创建虚拟磁盘文件

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qemu-img create -f qcow2 mac_hdd_ng.img 128G

其中 mac_hdd_ng.img 是文件名，可以任意修改

执行脚本

先修改 OpenCore-Boot.sh 文件

  • ALLOCATED_RAM 运行内存，建议最低改为 8G
  • CPU_THREADS CPU 线程
  • CPU_CORES CUP 核心数
  • -drive id=MacHDD,if=none,file="$REPO_PATH/mac.img",format=qcow2 其中的 $REPO_PATH/mac_hdd_ng.img 为上一步创建的虚拟磁盘文件

执行脚本

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./OpenCore-Boot.sh

执行完成后应该会弹出 QEMU 窗口。

如果没有，请确认前面的步骤 WSL2 是否正确开启 GUI，vGPU 驱动是否已正常安装。

再次启动也是运行这个脚本

正在安装

安装流程和其他方式安装大致相同，只用注意一点，安装完成后，再次启动会多出个引导盘，选择多出来的那个。

安装界面

显示要一个多小时，甚至二两多小时，实则不用那么久

安装界面

正在安装 MacOS

安装完成后启动

选择如图第二个启动项

startup

启动项

还需要安装一会，才能进入系统。

为什么选择 OXS-KVM 而不是 macOS-Simple-KVM

macOS-Simple-KVM 项目地址：https://github.com/foxlet/macOS-Simple-KVM

这个项目好像已经停滞不更新，截至目前已经一年多没更新了。

引导方式是四叶草，最高版本只支持 mojave，连 xcode 都不能用

故放弃

使用 virt-manager 管理

现在虽然你已经能成功使用 MacOS 了，但不方便管理，而且每次启动都需要运行脚本，如果有多个虚拟机就更难管理。

你可以放弃这一步，若放弃这一步：

  1. 你以后每次启动虚拟机，只能用命令 ./OpenCore-Boot.sh
  2. 虚拟机运行期间，命令行窗口不能关闭
  3. 虚拟机运行期间，QEMU 窗口不能关闭
  4. 若修改虚拟机配置，需要修改脚本文件，不方便操作
  5. 不能快捷启动，此部分完成后可以在 Windows 宿主机中运行 wsl virt-manager 直接打开管理界面

我们现在开始使用 virt-manager 管理这个虚拟机，提升使用体验。

启用 systemd

如果不是 WSL，Linux 应该都能使用 systemctl 命令，但 WSL 的启动方式决定其不支持 systemctl 命令，因此也无法开启 libvirtd，如果执行 service libvirtd start 会报找不到这个命令的错误，所以 virt-manager 就无法连接到 WSL 中的虚拟机。

但我们可以使用 genie 工具启用 systemctl。

启用 systemctl 的部分参考 https://gist.github.com/djfdyuruiry/6720faa3f9fc59bfdf6284ee1f41f950

此部分是在 WSL Linux 系统中操作

下载脚本

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cd /tmp
wget --content-disposition \
  "https://gist.githubusercontent.com/djfdyuruiry/6720faa3f9fc59bfdf6284ee1f41f950/raw/952347f805045ba0e6ef7868b18f4a9a8dd2e47a/install-sg.sh"

修改脚本

这一步是可选操作，为了安装新版 genie

genie Release 列表可以在这里查看 https://github.com/arkane-systems/genie/releases

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vim /tmp/install-sg.sh

目前最新版是，2.2，因此修改 GENIE_VERSION 值为 2.2，如

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GENIE_VERSION="2.2"

执行脚本

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chmod +x /tmp/install-sg.sh
/tmp/install-sg.sh && rm /tmp/install-sg.sh
  • 如果报错 Errors were encountered while processing: systemd-genie

执行

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apt install systemd-genie
  • 如果报错 Unmet dependencies. Try 'apt --fix-broken install' with no packages (or specify a solution). root@PC:/tmp# apt update

执行

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apt --fix-broken install

开启 libvirtd

在 WSL 中执行

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genie -c systemctl start libvirtd

这个命令表示进入 genie 并执行 systemctl start libvirtd 命令，等同于：

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genie -s
systemctl start libvirtd
exit

正常启动后就可以使用 virt-manager 了，但是我们还没有将刚才创建的虚拟机加入 virt-manager。

如果出现 Waiting for systemd....!，用 Ctrl + C 取消即可

注意：这时你不能使用 vGPU，因为启动方式没有采用 WSL 默认的方式。你需要退出 WSL 并重新用 wsl 命令进入 WSL，才可以继续操作

将虚拟机加入 virt-manager

此部分参考 https://github.com/kholia/OSX-KVM

  • 进入前面步骤使用 git 下载的 OSX-KVM 项目目录下，编辑虚拟机配置文件macOS-libvirt-Catalina.xml，把 CHANGEME 全部换为 OSX-KVM 所在路径，根据此教程就是你的 wsl 用户名
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vim ./macOS-libvirt-Catalina.xml
  • 你也可以用以下脚本快速替换为用户路径：
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sed "s/CHANGEME/$USER/g" macOS-libvirt-Catalina.xml > macOS.xml

virt-xml-validate macOS.xml
  • 执行下面命令将虚拟机加入 virt-manager
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virsh --connect qemu:///system define macOS.xml
  • 执行 virt-manager 以打开 virt-manager，你将能看到名称为 macOS 的虚拟机

virt-manager

在 Windows 宿主机中 virt-manager 截图

现在你可以用 UI 的方式，编辑或启动名为 macOS 的虚拟机了

快捷启动

virt-manager 正确配置后，在 Windows 宿主机中，创建 .bat 脚本文件，内容为

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wsl genie -c systemctl start libvirtd
wsl virt-manager

每次运行这个脚本就可以快速打开 virt-manager 了

遇到的问题

下面是可能会遇到的问题，有已解决的，也有未解决但有替代方案的

virt-manager 检测不到 libvirtd

在 使用 virt-manager 管理 部分有说明

MacOS 一段时间不操作假死

在 MacOS 中，关闭节能

设置位于 系统偏好设置 -> 节能

  • 此时间段后关闭显示器 设为 永不
  • 取消勾选 如果可能，使硬盘进入睡眠

关闭节能

Waiting for systemd….!

运行 genie 命令可能出现这个问题，是由于 genie 在等待 systemd 回应

你可以 Control + C 取消并继续操作，也可以永久性的解决这个问题，参考

https://github.com/arkane-systems/genie/wiki/Systemd-units-known-to-be-problematic-under-WSL

和 Windows 宿主机的文件/剪切板传输

可以用其他传输工具和剪切板共享工具

暂时没有直接复制粘贴的方法

虚拟机中无法收到 Win 键的响应

即徽标键，在 MacOS 中是 Command 键，影响如 Command + C, Command + V 等快捷键

可以临时改建，或用 VNC 连接 MacOS 使用

暂未没有更好的方法

反复进入启动项选择界面

  • 可能是 CPU 性能不够，或者线程数给的不够，这种只能增加配置或者换电脑

  • 也可能是 CPU 配置不正确，将 CPU 配置改为和 KVM 宿主机相同，即与 WSL CPU 配置相同，如图

配置CPU

CPU 配置

虚拟机显示大小与窗口大小不匹配

依次点击 KVM 中的菜单 View -> Resize to VM，如图：

配置CPU

虚拟机显示大小与窗口大小不匹配

或勾选 Fullscreen 以全屏