Xen 简介

tgbb

　　Xen 是基于 Linux 内核的虚拟程序，使用一个叫 hypervisor 的软件层来调节操作系统对真实硬件的访问和控制，实现在一套物理硬件上安装运行多个虚拟操作系统。 Xen 同时支持完全虚拟化（Full-Virtualized）和半虚拟化（Para-Virtualized）两种运行模式。完全虚拟化提供底层物理系统的全部抽象化，虚拟系统不需要修改操作系统内核就可以直接运行在Xen 上面，VMware 是完全虚拟化技术的代表。完全虚拟化功能需要依赖于CPU 指令集的支持，例如：Intel CPU 的 VT 指令集，AMD CPU 的 SVM 指令集。如果服务器 CPU 不支持虚拟化指令集，Xen 只能以半虚拟化模式运行，在 Xen上“Full-Virtualized”这个选项是灰色的，即功能不能启用。半虚拟化需要对运行在 Xen 上的操作系统内核进行修改，这些修改提高了操作系统与 hypervisor 间通讯的有效性和性能，所以半虚拟化的性能比全虚拟化更佳。只支持半虚拟化的 Xen 不支持安装运行无法修改系统内核的 Windows 系列操作系统，但支持安装运行经过修改的Linux 系统。 Xen 启动运行后，第一个虚拟的操作系统 Domain 0，就是 Xen 本身。Domain 0 是其它虚拟主机的管理者和控制者，Domain 0可以构建其它的更多的 Domain ，并管理虚拟设备 Xen的应用范围：服务器整合：在虚拟机范围内，在一台物理主机上安装多个服务器,用于演示及故障隔绝；无硬件依赖：允许应用程序和操作系统对新硬件的移值测试；多操作系统配置：以开发和测试为目的，同时运行多个操作系统；内核开发：在虚拟机的沙盒中，做内核的测试和调试，无需为了测试而单独架设一***立的机器；集群运算：和单独的管理每个物理主机相比较,在VM级管理更加灵活,在负载均衡方面,更易于控制,和隔离;为客户操作系统提供硬件技术支持：可以开发新的操作系统,以得益于现存操作系统的广泛硬件支持,比如Linux；它还能执行管理任务，比如虚拟机的体眠、唤醒和迁移其它虚拟机。
　　
　　
　　虚拟平台是指能支持运行Xen的真实安装的操作系统；
虚拟操作系统：是指在虚拟平台上安装和虚拟运行的操作系统；

比如我在Slackware 中安装了Xen，那Slackware就是虚拟平台，通过虚拟平台就可以虚拟其它操作系统了；比如通过Slackware来虚拟Debian、Fedora ... ...

1、什么是Xen;


Xen 是一个开放源代码的para-virtualizing虚拟机（VMM），或“管理程序 ”，是为x86架构的机器而设计的。Xen 可以在一套物理硬件上安全的执行多个虚拟机；Xen是基于内核的虚拟程序，它和操作平台结合的极为密切，所以它占用的资源最少。

什么是虚拟机呢？可能大家知道VMWARE吧，是的，Xen就是类似这样的程序，比如我们可以在Fedora 上虚拟安装和使用Slackware、Debian、Gentoo ... ... 等发行版。因为Xen是基于内核的，相对VMWARE 来说，它占用的系统资源也就是VMWARE的百分之几左右。Xen是不是更有优势呢？只有您实践了才知道。这也是我写本文的最主要原因；


1.1 Xen的特性;


虚拟机的性能更接近真实硬件环境）
在真实物理环境的平台和虚拟平台间自由切换）
在每个客户虚拟机支持到 32个虚拟CPU，通过 VCPU热插拔）
支持PAE指令集的x86/32, x86/64平台
通过Intel 虚拟支持VT的支持来用虚拟原始操作系统（未经修改的）支持（包括Microsoft Windows）
优秀的硬件支持.支持几乎所有的Linux设备驱动


1.2 Xen的应用范围;


服务器整合：在虚拟机范围内，在一台物理主机上安装多个服务器, 用于演示及故障隔绝；
无硬件依赖：允许应用程序和操作系统对新硬件的移值测试；
多操作系统配置：以开发和测试为目的，同时运行多个操作系统；
内核开发：在虚拟机的沙盒中，做内核的测试和调试，无需为了测试而单独架设一台独立的机器；
集群运算：和单独的管理每个物理主机相比较,在VM级管理更加灵活,在负载均衡方面,更易于控制,和隔离;
为客户操作系统提供硬件技术支持：可以开发新的操作系统, 以得益于现存操作系统的广泛硬件支持,比如Linux；


1.3 Xen的操作系统支持和硬件支持;


请参阅： 《Xen v3.0 用户手册》
　　
　　

2、Xen的一点理论基础;


基于Xen的操作系统，有多个层，最底层和最高特权层是 Xen程序本身。Xen 可以管理多个客户操作系统，每个操作系统都能在一个安全的虚拟机中实现。在Xen的术语中，Domain由Xen控制，以高效的利用CPU的物理资源。每个客户操作系统可以管理它自身的应用。这种管理包括每个程序在规定时间内的响应到执行，是通过Xen调度到虚拟机中实现。

当Xen启动运行后，第一个虚拟的操作系统，就是Xen本身，我们通过xm list，会发现有一个Domain 0的虚拟机。Domain 0 是其它虚拟主机的管理者和控制者，Domain 0 可以构建其它的更多的Domain ，并管理虚拟设备。它还能执行管理任务，比如虚拟机的体眠、唤醒和迁移其它虚拟机。

一个被称为xend的服务器进程通过domain 0来管理系统，Xend 负责管理众多的虚拟主机，并且提供进入这些系统的控制台。命令经一个命令行的工具通过一个HTTP的接口被传送到xend。


3、Xen的安装；


在写本文时，Xen的当前最新版本是xen-3.0.1，它基于的内核版本是2.6.12.6的。您可以根据自己的操作系统的情况来选择一种安装方式，适合您的就是最好的；


3.1 安装Xen的准备工作；


拥有 GRUB引导的Linux做为安装平台，还要编译工具，比如gcc、binutils 及make和automake等；开发库有zlib和python-dev等；

具体明细请参阅： 《Xen v3.0 用户手册》

由于Xen用Python 开发的，所以Python 当然也是必不可少的。如果您是新手，我建议您用自己所用的操作系统软件包管理工具来安装这些软件包。


3.2 在Redhat/Fedora 操作平台上的安装；


在Fedora/Redhat平台上安装比较简单，您可以通过yum 来在线安装Xen和支持Xen的内核；因为Fedora/Redhat已经提供对Xen的支持了；Fedora/Redhat 提供的Xen内核支持比较高；不过就目前我的测试来看好象经常会机器重启，存在的问题可能是桌面环境造成的，比如GNOME桌面，打开就有重启的现象，也可能是Fedora/Redhat提供的Xen内有BUG；

安装Xen及支持Xen的请参考：《Fedora Core 5.0 用 Xen 虚拟Slackware 10.2》

对于Fedora 4.0及Redhat和Fedora 5.0类似；现在Yum的源上都有Xen和支持Xen的内核包；


3.3 通过Xen的二进制包来安装（几乎适用所有的Linux发行版）；


通过Xen的二进制软件包来安装，这应该是通用的，几乎适合所有的Linux操作系统。由于二进制所是已经编译好的，我已经在Slackware 平台上用这种方法来安装，还是成功的。另外etony兄也在Debian上安装成功;

您应该到 http://www.xensource.com/downloads 去下载二进制包，文件名中带有xen-3.0.1-install字样的，比如 xen-3.0.1-install-x86_32.tgz，这个软件包表示适用x86_32位机器的。也就是我们用的普通32位PC机。如果您用的是64位机器，应该下载文件名带有x86_64字样的软件包；

下载好后，就解压安装，我们还是以支持x86_32构架机器的xen-3.0.1-install-x86_32.tgz为例：


[iyunv@localhost ~]# tar zxvf xen-3.0.1-install-x86_32.tgz
[iyunv@localhost ~]# cd xen-3.0.1-install
[iyunv@localhost xen-3.0.1-install]# sh install.sh

判断是不是安装好了，请查看/boot目录，会发现有很多文件名带有xen字样的文件，另外在/lib/moudules中也会发现有支持xen的内核模块；另外再看一看是否有/etc/xen这个目录。我想应该是有的。

3.4 通过Xen的源码包编译安装（仅供参考）；


通过Xen的二进制包来安装，可能有时内核不太适应我们的需要，这时我们要通过Xen的源码包来安装。通过自己编译来安装Xen及支持Xen的内核；Xen的源码包，您可以到http://www.xensource.com/downloads去下载。文件名带有xen-3.0.1-src字样的，比如 xen-3.0.1-src.tgz。


3.41 编译原理;


通过Xen的源码包编译，其实也没有什么神秘的。在Xen的源码包中提供了一些内核补丁和内核配置文件等。当我们执行编译命令时，首先编译的是Xen程序本身，然后是编译内核 。在编译内核时，程序会自动判断是否有内核源码 ，xen-3.0.1支持的内核是2.6.12.6，如果在xen的解压目录下没有，他就会自动内核的官方站http://www.kernel.org下载 linux-2.6.12.tar.bz2。然后就是自动解压并为此内核打补丁。然后系统会根据指令要求，然后采用相应的内核配置文件，或配置内核进行编译。


3.42 编译过程简说；


第一步：解压软件包，查看Xen源码包所带的文件；


[iyunv@localhost ~]# tar zxvf xen-3.0.1-src.tgz
[iyunv@localhost ~]# cd xen-3.0.1
[iyunv@localhost xen-3.0.1]# ls

COPYING    Config.mk  README        docs    install.sh            patches  xen
ChangeLog  Makefile   buildconfigs  extras  linux-2.6-xen-sparse  tools

我们解压xen-3.0.1-src.tgz 后，进入解压目录，会看到以上的文件或文件夹。patches是内核的补丁包，linux-2.6-xen-sparse是支持Xen的内核目录树，值得注意的是内核的配置文件就在这个目录中；


[iyunv@localhost xen-3.0.1]# ls linux-2.6-xen-sparse/arch/xen/configs/
xen0_defconfig_ia64    xen0_defconfig_x86_64  xenU_defconfig_x86_32  xen_defconfig_x86_32
xen0_defconfig_x86_32  xenU_defconfig_ia64    xenU_defconfig_x86_64  xen_defconfig_x86_64

看到上面所列出的内核配置文件了吧，我们可能会发现文件名带有xen0字样的和xenU字样的两类文件。在这两类内核中，我们大多会修改的内核配置文件是运行xen的操作系统的内核配置文件，另一个是用于虚拟操作系统的内核配置文件；

xen0字样的就是我们一般是用于我们运行xen的操作系统的内核 ，而xenU字样的就是为虚拟操作系统所提供的内核。另外还有x86_32和x86_64之分，这表示CPU的架构。

比如我们用的是x86架构32位的CPU，我们在编译内核的时候就要用到 xen0_defconfig_x86_32 和xenU_defconfig_x86_32 配置文件。

举个例子：比如我的机器架构是x86_32位的，我安装xen的操作系统是Slackware，我想在Slackware 虚拟Debian 、Gentoo、Fedora等操作系统。这时编译虚拟平台Slackware所用的内核的配置文件就是 xen0_defconfig_x86_32 ，而被虚拟平台（Debian 、Gentoo、Fedora等操作系统）所用的内核就是 xenU_defconfig_x86_32 。

弄明白内核配置文件有何用？我们能明白xen在编译过程中用了哪些内核配置文件，目的是我们在编译过程中可以根据自己的需要来修改它，以编译出适合我们需要的内核。

比如我们想让Slackware 支持xen，并且还要支持NTFS文件系统；所以我们就要修改 xen0_defconfig_x86_32这个文件。找出如下一行;


# CONFIG_NTFS_FS is not set

改为


CONFIG_NTFS_FS=m

如果您想让被虚拟的操作系统（Debian 、Gentoo、Fedora等）也支持NTFS文件系统，所以要在 xenU_defconfig_x86_32找出如下一行;


# CONFIG_NTFS_FS is not set

改为


CONFIG_NTFS_FS=m

第二步：配置内核；

这一步有两种方法，一个是直接修改内核配置文件，另一个是内核配置界面来配置；

方法一：通过修改内核配置文件；

Xen所带的内核配置文件位于解压目录中的linux-2.6-xen-sparse/arch/xen/configs 。我们前面已经提到了相关配置文件的用途。请仔细看前一步的说明；

方法二：通过内核配置界面来配置；

[iyunv@localhost xen-3.0.1]# make linux-2.6-xen0-config CONFIGMODE=menuconfig

第三步：编译和安装Xen；


[iyunv@localhost xen-3.0.1]# make
[iyunv@localhost xen-3.0.1]# make install

、引导XenLinux的GRUB配置;


一旦我们在Linux操作系统安装好Xen后，这样的系统应该被称为XenLinux。如何才能引导拥有Xen的Linux呢？这时我们要用到GRUB系统引导管理器。我们修改一下GRUB的配置文件menu.lst或grub.conf就行了。此文件位于/boot/grub目录中；


4.1 判断系统所在的分区；



[iyunv@localhost ~]# df -h
Filesystem            容量  已用 可用 已用% 挂载点
/dev/hda6              12G  6.9G  4.9G  59% /


4.2 查看/boot目录中xen相关的配置文件；



[iyunv@localhost ~]# ls /boot

注意：我们前面已经说过了，xen提供了两个内核，一个是虚拟平台用的，也就是文件名带有xen0字样的；另一个带有xenU字样的，这是用于引导和支持虚拟操作系统用的。

什么虚拟平台，比如我们想用Slackware 的Xen虚拟Fedora、Gentoo .... 。那么Slackware就是虚拟平台，而Fedora、Gentoo... .. 是被虚拟的操作系统。Slackware是一个真实安装在您的机器上的操作系统，它提供的是一个运行xen的环境。为了让Slackware能支持xen ，所以必须用于支持Xen的内核，也就是在/boot中有xen0字样的文件。

如果您安装了Xen，会在/boot中有两个文件vmlinuz-2.6.12.6-xen0和vmlinuz-2.6.12.6-xenU，


4.3 禁掉 TLS Libraries ；



[iyunv@localhost ~]#mv  /lib/tls /lib/tls.disabled

禁掉的理由，请查看： 《Xen v3.0 用户手册》


4.4 引导XenLinux的GRUB内容；



title SlackXen
kernel /boot/xen-3.0.gz
module /boot/vmlinuz-2.6-xen0 root=/dev/hda6  ro console=tty0

如果有inintrd-2.xxxx-xen.img或initrd.gz之类的文件才能引导起来系统，还要加一行；要以/boot中的initrd相关的文件为准;


modules /boot/initrd.gz

有关GRUB的文档：《系统引导管理器GRUB，为初学者指南》

注意：与传统GRUB的定义有点不同，就是kernel 是用来定义Xen的，而Linux的内核及initrd映像是通过module 指令定义的；要仔细看好；


5、Xen的配置和管理工具；



5.1 Xen的相关文件存放位置；


xen安装后，文件放在什么地方了呢？主要放在以下几个目录；


5.11 内核及xen自身存放于 /boot


安装有xen的操作系统下的/boot目录中，存放xen本身及支持xen的内核文件。比如文件名带有xen0和xenU相关的文件；


5.12 内核模块存放于 /lib/modules


内核模块包括虚拟平台支持xen的内核xen0的模块，及支持虚拟操作系统所用的xenU的模块，一般的情况下是在 /lib/modules下有两个xen相关的目录存放。一个是文件夹名带有xen0字样的，另一个是xenU字样的；


5.13 xen的配置文件及守护程序的存放位置；


一般的情况下，Xen的配置文件存放于/etc/xen目录。 比如 xend-config.sxp是用于配置网络的，不过我们不必更改，用其默认的就能完成我们的需要。xmexample1 xmexample2是两个示例性的配置文件。我们在配置引导被虚拟的操作系统时，这两个文件可供参考；

Xen的服务器xend和xendomains启动脚本，一般是位于/etc/init.d/目录中，也就是/etc/init.d/xend ；/etc/init.d/xend负责启动xend服务器，而/etc/init.d/xendomains负责第一个虚拟的系统及其它的Domains，也就是Domain 0 。


5.14 可执行命令存放于/usr/sbin



[iyunv@localhost ~]#ls /usr/sbin/xen*
/usr/sbin/xen-bugtool  /usr/sbin/xenconsoled  /usr/sbin/xenmon.py  /usr/sbin/xenstored
/usr/sbin/xenbaked     /usr/sbin/xend         /usr/sbin/xenperf    /usr/sbin/xentop

[iyunv@localhost ~]#ls /usr/sbin/xm
5.2 Xen服务器的启动；


xend服务器的启动/停止/重启/状态查询，请用下面的命令；


[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend start   启动xend，如果 xend没有运行）
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend stop 停止xend，如果xend正在运行）
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend restart  重启正在运行的 xend，如果xend没有运行，则启动
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend status   查看xend状态

启动xendomains 服务器的启动/停止/重启/状态查询，请用下面的命令；一般的情况下，xend服务器启动了，xendomains也会自动启动。所以这个只是掌握一下就行了；


[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend start   启动xend，如果 xend没有运行）
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend stop 停止xend，如果xend正在运行）
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend restart  重启正在运行的 xend，如果xend没有运行，则启动
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xend status   查看xend状态


[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains start
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains stop
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains restart
[iyunv@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains status


5.3 Xen 管理工具xm；


我们前面提到Xen的可执行命令中，我们可能看到了一些以xen开头的命令，您不妨尝试一个一个的尝试一下他们是做什么用的；比如xend是服务器的开启运行命令 ... ....

其中xm命令，就是管理Xen的最基本的工具；您可以通过xm --help 来获得帮助；

5.31 列出所有正在运行的虚拟操作系统；



[iyunv@localhost ~]# /usr/sbin/xm   list

Name                              ID Mem(MiB) VCPUs State  Time(s)
Domain-0                           0      450     1 r-----  5377.0
fc5                                4      256     1 -b----     0.1

列出所有正在运行的虚拟系统（也可以称为虚拟机）；我们可以看到，一个名为Domain-0的系统正在运行。Domain-0就是Xen本身，也可以称为虚拟平台内存大小，而Domain-0负责提供其它虚拟操作系统的硬件环境，其它的系统都是基于Domain-0开始的，我们看到他的ID为0就应该知道它的权限是至高无尚的。所占用的内存是450M，不过这个是可以指定的。 虚拟的CPU个数是1个，运行状态处于r，也就是run，正在运行中；运行时间是5377秒；

还有一个虚拟系统fc5，他的id是4，占用内存256M，虚拟CPU个数是1个 ... ...