Linux上的虚拟化技术 Xen 初学者指南(1)

作者: 佚名 出处:中关村在线　2007-12-04 09:57　   砖    好    评论  条 　进入论坛

阅读提示：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。

◆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***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：

[root@localhost ~]# tar zxvf xen-3.0.1-install-x86_32.tgz

[root@localhost ~]# cd xen-3.0.1-install

[root@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。

3.4.1 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。

3.4.2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；

[root@localhost ~]# tar zxvf xen-3.0.1-src.tgz

[root@localhost ~]# cd xen-3.0.1

[root@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；

[root@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；

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

第三步：编译和安装Xen；

[root@localhost xen-3.0.1]# make

[root@localhost xen-3.0.1]# make install

3.4.3创建initrd文件；

有的系统需要initrd-XXXX.img或initrd.gz文件才能引导起来，如果您的系统用了支持xen的支持引导不起来，就要创建一个initrd-XXXX.img或initrd.gz的文件；请参考： 《Xen v3.0用户手册》

3.4.4关于xen0和xenU内核说明；

一般的情况下会在/boot目录中有两个与xen相关的内核，有的文件名带有vmlinuz-XXXX-xen0字样的，有的带有vmlinuz-XXXX-xenU字样的；比如：

[root@localhost xen-3.0.1]# ls -la /boot/vmlinuz*xen*

lrwxrwxrwx 1 root root 21 2006-04-12 07:42 /boot/vmlinuz-2.6-xen0 -> vmlinuz-2.6.12.6-xen0

lrwxrwxrwx 1 root root 21 2006-04-12 07:49 /boot/vmlinuz-2.6-xenU -> vmlinuz-2.6.12.6-xenU

lrwxrwxrwx 1 root root 21 2006-04-12 07:42 /boot/vmlinuz-2.6.12-xen0 -> vmlinuz-2.6.12.6-xen0

lrwxrwxrwx 1 root root 21 2006-04-12 07:49 /boot/vmlinuz-2.6.12-xenU -> vmlinuz-2.6.12.6-xenU

-rw-r--r-- 1 root root 2180524 2006-04-12 07:42 /boot/vmlinuz-2.6.12.6-xen0

-rw-r--r-- 1 root root 1129950 2006-04-12 07:49 /boot/vmlinuz-2.6.12.6-xenU

其实就是两个与xen相关的内核，其它的都是这两个内核文件的链接；也就是vmlinuz-2.6.12.6-xen0和vmlinuz-2.6.12.6-xenU。vmlinuz-2.6.12.6-xen0是用来引导虚拟平台的，比如我们在Slackware上安装Xen，那Slackware就是虚拟平台；所以如果要让Slackware的xen能运行起来，必须用xen相关的内核，也就是vmlinuz-2.6.12.6-xen0这个内核。而XenU字样这个内核，是用来引导虚拟操作系统用的，我们在以后会提到它。

◆4、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；

[root@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；

[root@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 ；

[root@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

[root@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

[root@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；

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend start启动xend，如果xend没有运行)

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend stop停止xend，如果xend正在运行)

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend restart重启正在运行的xend，如果xend没有运行，则启动

[root@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；

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend start启动xend，如果xend没有运行)

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend stop停止xend，如果xend正在运行)

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend restart重启正在运行的xend，如果xend没有运行，则启动

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xend status查看xend状态

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains start

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains stop

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains restart

[root@localhost ~]# /etc/init.d/xendomains status

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