Xen虛擬化基礎(chǔ)篇第1/2頁
一.xen的簡介
Xen是一個開放源代碼虛擬機監(jiān)視器，由劍橋大學(xué)開發(fā)。它打算在單個計算機上運行多達128個有完全功能的操作系統(tǒng)。
在舊（無虛擬硬件）的處理器上執(zhí)行Xen，操作系統(tǒng)必須進行顯式地修改（“移植”）以在Xen上運行（但是提供對用戶應(yīng)用的兼容性）。這使得Xen無需特殊硬件支持，就能達到高性能的虛擬化。
Xen的架構(gòu)如圖：
Xen虛擬機的組成：
Xen Hypervisor：
虛擬化技術(shù)通過在現(xiàn)有平臺(機器)上添加一層薄的虛擬機監(jiān)控程序(Virtual Machine Monitor，簡稱 VMM)軟件而實現(xiàn)對系統(tǒng)的虛擬化，如虛擬處理器，虛擬內(nèi)存管理器(MMU)和虛擬 I/O 系統(tǒng)等。虛擬機監(jiān)控程序又被稱之為監(jiān)管程序(Hypervisor)。
Domain（Dom0，DomU）：
特權(quán)虛擬機：Dom0；特權(quán)域
為Xen提供控制工具的；直接驅(qū)動IO硬件設(shè)備；
與DomU交互；
Linux-2.6.37內(nèi)核開始直接運行在Dom0上；
其他普通虛擬機：DomU；非特權(quán)域
Linux-2.6.24+內(nèi)核開始支持
Xen的虛擬化實現(xiàn)方式：
Type-I型：二級虛擬化技術(shù)；直接在硬件上安裝hypervisor，直接接管硬件資源，運行在其上的系統(tǒng)都是虛擬機；
管理方面給徹底；必須讓hypervisor驅(qū)動硬件，
出現(xiàn)的問題是必須開發(fā)驅(qū)動程序？
解決方案：Xen只是驅(qū)動CPU和內(nèi)存，不驅(qū)動IO設(shè)備
當系統(tǒng)啟動時，硬件設(shè)備加載后加載hypervisor，hypervisor擁有訪問硬件權(quán)限，hypervisor加載完成后啟動一個虛擬機，虛擬機有自己的內(nèi)核和用戶空間，這個虛擬機是 特權(quán)虛擬機，為底層hypervisor提供管理程序，能功能是為hypervisor提供IO設(shè)備硬件驅(qū)動 程序的；
我們新建的虛擬機調(diào)用IO設(shè)備硬件時，是通過特權(quán)虛擬機驅(qū)動程序連接硬件實現(xiàn)；
更加詳細的說明請參考博文：http://www.uml.org.cn/embeded/201303201.asp
xen虛擬化實現(xiàn)在CentOS 6.6上安裝所需要的條件：
1）.需要在物理機上安裝CentOS 6.6操作系統(tǒng)
2）.安裝Xen軟件包
3）.安裝3.7.10的內(nèi)核，可以使Xen運行在Dom0上
4）.配置好grub，然后啟動Xen
5）.在用戶空間上安裝虛擬機Guest OS即可；
注意：最新版本的xen在CentOS 6.6平臺上是只有DomU可以使用，Dom0是不能通過CentOS 6.6的原有內(nèi)核實現(xiàn)，我這里是安裝的xen-4.2.5版本的xen，還有將內(nèi)核版本更新到了3.7.10；
簡單介紹一些XEN和KVM：
Xen：CentOS4-CentOS5是支持的；后續(xù)就是xen了，但是在內(nèi)核版本Linux 2.6.37將xen收錄進內(nèi)核，CentOS7收錄進內(nèi)核；可以實現(xiàn)內(nèi)核直接運行在Dom0上；
KVM：2006才出現(xiàn)；CentOS5.8開始支持；但是不穩(wěn)定，紅帽的收購造成了KVM的發(fā)展；
CentOS6.6的內(nèi)核為2.6.32，不直接支持內(nèi)核運行Xen的Dom0特權(quán)域；
可以支持直接運行在DomU
紅帽為了支持KVM這個親兒子的發(fā)展，將xen給趕出家門了。 -_-！
后來意識到XEN的使用率還是很高，所以又在后來收錄進內(nèi)核。
二.xen的安裝及Dom0的配置
1.配置xen的yum源
# vim /etc/yum.repos.d/xen4.repo [xen4] name=Xen4 For CentOS6 baseurl=ftp://172.16.0.1/pub/Sources/6.x86_64/xen4centos/x86_64/ gpgcheck=0 進行清理yum緩存操作 # yum clean all
2.安裝xen-4.2.5版本的軟件，更新內(nèi)核版本到3.7.10
# yum install -y xen-4.2.5 xen-libs-4.2.5 xen-runtime-4.2.5 kernel-xen
3.配置grub.conf配置文件
將xen設(shè)置為內(nèi)核啟動，而將CentOS的內(nèi)核設(shè)置為Xen虛擬化平臺的一個模塊；
# vim /etc/grub.conf default=0 timeout=5 splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz hiddenmenu title CentOS (3.7.10-1.el6xen.x86_64) root (hd0,0) kernel /xen.gz dom0_mem=1024M,max:1024M dom0_max_vcpus=1 dom0_vcpus_pin cpufreq=xen module /vmlinuz-3.7.10-1.el6xen.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg0-root rd_NO_LUKS rd_NO_DM LANG=en_US.UTF-8 rd_LVM_LV=vg0/swap rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=vg0/root KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rhgb crashkernel=auto quiet rhgb quiet module /initramfs-3.7.10-1.el6xen.x86_64.img title CentOS 6 (2.6.32-504.el6.x86_64) root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.32-504.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg0-root rd_NO_LUKS rd_NO_DM LANG=en_US.UTF-8 rd_LVM_LV=vg0/swap rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=vg0/root KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rhgb crashkernel=auto quiet rhgb quiet initrd /initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img
配置完成后重新啟動Linux系統(tǒng)，啟動完成后自動進入了Xen的Dom0環(huán)境：
查看內(nèi)核版本，已經(jīng)升級到3.7.10：
# uname -r
3.7.10-1.el6xen.x86_64
查看xen的xend服務(wù)開機啟動項：
# chkconfig --list xend
xend 0:off 1:off 2:off 3:on 4:on 5:on 6:off
4.啟動xend服務(wù)
# service xend start
可以查看一下現(xiàn)在運行的虛擬機：
# xm list
Name ID Mem VCPUs State Time(s)
Domain-0 0 1024 1 r----- 21.9
三.xen虛擬機的安裝和配置
上面安裝好Dom0D虛擬機后，下面我們就可以在其之上配置安裝DomU虛擬機了。
DomU虛擬機的安裝問題思考：
1）.DomU虛擬機的內(nèi)核文件存放位置。
我們是在Dom0上構(gòu)建DomU虛擬機，所以我們的內(nèi)核文件存放在Dom0上；
第二種方式就是我們將內(nèi)核文件存放在DomU虛擬機的虛擬磁盤中；
2）.DomU虛擬機的創(chuàng)建：
內(nèi)核kernel，ramdisk都由Dom0提供，而DomU只提供用戶空間；
由于Dom0虛擬機有完整的用戶空間，我們可以將其復(fù)制進DomU虛擬機上使用；
1.簡單DomU虛擬機構(gòu)建
內(nèi)核kernel和ramdisk都由Dom0提供，使用busybox為DomU虛擬機提供簡單的用戶空間；
1）.模擬創(chuàng)建虛擬機磁盤設(shè)備，構(gòu)建本地環(huán)回文件：
創(chuàng)建虛擬磁盤存放目錄： # mkdir /xen/images -pv 進入目錄后創(chuàng)建虛擬機磁盤設(shè)備： # cd /xen/images/ # dd if=/dev/zero of=./busybox.img bs=1M oflag=direct seek=2047 count=1 查看設(shè)備大小，可以發(fā)現(xiàn)實際大小才1MB： # ll -h total 1.0M -rw-r--r-- 1 root root 2.0G Feb 6 20:15 busybox.img
2）.格式化虛擬磁盤設(shè)備
# mke2fs -t ext4 /xen/images/busybox.img mke2fs 1.41.12 (17-May-2010) /xen/images/busybox.img is not a block special device. Proceed anyway? (y,n) y #選擇y 信息略... 掛載磁盤設(shè)備，等待后續(xù)操作： # mount -o loop /xen/images/busybox.img /mnt
3）.編譯安裝busybox為DomU虛擬機提供用戶空間
編譯環(huán)境需要開發(fā)包組支持： # yum groupinstall -y Development tools # yum install -y ncurses-devel glibc-static 獲取busybox軟件： busybox-1.22.1.tar.bz2 編譯安裝busybox： # tar xf busybox-1.22.1.tar.bz2 # cd busybox-1.22.1 # make menuconfig
配置如下圖所示：
選擇“Busybox settings”：
選擇“Build options”選項：
以靜態(tài)二進制創(chuàng)建busybox，不共享庫文件：
配置完成后點擊exit，退出后點擊yes保存：
設(shè)置完成后進行編譯和安裝：
# make && make install
編譯安裝busybox完成后在這個目錄會生成安裝好的文件_install目錄，我們將_install目錄拷貝到掛載的虛擬磁盤中：
# cp -a _install/* /mnt # cd /mnt # ls bin linuxrc lost+found sbin usr # rm -rf linuxrc # mkdir dev proc sys lib/modules etc/rc.d boot mnt media opt misc -pv
至此，虛擬磁盤就構(gòu)建完成了。
4）.構(gòu)建DomU虛擬機
創(chuàng)建虛擬機配置文件： # cd /etc/xen # vim busybox kernel = "/boot/vmlinuz-2.6.32-504.el6.x86_64" ramdisk = "/boot/initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img" name = "busybox" memory = "512" vcpus = 1 disk = ['file:/xen/images/busybox.img,xvda,w',] root = "/dev/xvda ro" extra = "selinux=0 init=/bin/sh"
下面進行初始化創(chuàng)建虛擬機：
# xm create -c /etc/xen/busybox
Using config file "/etc/xen/busybox".
Started domain busybox (id=2)
Initializing cgroup subsys cpuset
Initializing cgroup subsys cpu
Linux version 2.6.32-504.el6.x86_64 (mockbuild@c6b9.bsys.dev.centos.org) (gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-11) (GCC) ) #1 SMP Wed Oct 15 04:27:16 UTC 2014
Command line: root=/dev/xvda ro selinux=0 init=/bin/sh
信息略......
device-mapper: ioctl: 4.27.0-ioctl (2013-10-30) initialised: dm-devel@redhat.com
udev: starting version 147
dracut: Starting plymouth daemon
xlblk_init: register_blkdev major: 202
blkfront: xvda: barriers disabled
xvda: unknown partition table
EXT4-fs (xvda): mounted filesystem with ordered data mode. Opts:
dracut: Mounted root filesystem /dev/xvda
dracut: Switching root
/bin/sh: can't access tty; job control turned off
/ # ls
bin dev lib media mnt proc sys
boot etc lost+found misc opt sbin usr
5）.切換虛擬終端查看虛擬機狀態(tài)
# xm list Name ID Mem VCPUs State Time(s) Domain-0 0 1024 1 r----- 197.9 busybox 2 512 1 -b---- 1.4
其ID號會在關(guān)機啟動后自動增長，我們來測試一下：
關(guān)閉虛擬機： # xm destroy busybox 啟動虛擬機： # xm create -c busybox 然后查看虛擬機列表的信息，可以發(fā)現(xiàn)ID號自動增長： # xm list Name ID Mem VCPUs State Time(s) Domain-0 0 1024 1 r----- 201.4 busybox 3 512 1 -b---- 1.2
其中State狀態(tài)信息中的選項詳解：
r：running，虛擬機處于運行態(tài) b：blocked，被阻塞，當前虛擬機等待任務(wù)完成； p：pause，暫停態(tài)，當前虛擬機暫停在內(nèi)存中； 恢復(fù)使用unpause：如#xm unpause linux s：shutdown，正處于關(guān)閉過程中，正在關(guān)機狀態(tài) c：crashed，正處于崩潰過程/崩潰后重啟過程中； d：dying，正處于關(guān)機過程中；
Time（s）：表示域累計占用的CPU的時長
6）.虛擬機加入網(wǎng)卡設(shè)備
需要先給Dom0設(shè)置橋設(shè)備，方便DomU橋接到Dom0上；
添加網(wǎng)卡橋設(shè)備文件： # cd /etc/sysconfig/network-scripts/ # cp ifcfg-eth0 ifcfg-xenbr0 配置橋接設(shè)備： # vim ifcfg-xenbr0 DEVICE="xenbr0" BOOTPROTO="static" NM_CONTROLLED="no" ONBOOT="yes" TYPE="Bridge" IPADDR=172.16.31.1 NETMASK=255.255.0.0 GATEWAY=172.16.0.1 配置網(wǎng)卡設(shè)備： # vim ifcfg-eth0 DEVICE="eth0" BOOTPROTO="static" HWADDR="08:00:27:16:D9:AA" NM_CONTROLLED="no" ONBOOT="yes" BRIDGE="xenbr0" TYPE="Ethernet" USERCTL="no" 配置橋接模式需要將NetworkManager服務(wù)關(guān)閉： #chkconfig NetworkManager off #service NetworkManager stop 配置完成后重啟網(wǎng)絡(luò)服務(wù)： #service network restart
如圖所示：
登錄終端查看橋接狀態(tài)：
# ifconfig eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:16:D9:AA inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe16:d9aa/64 Scope:Link UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:37217 errors:0 dropped:7 overruns:0 frame:0 TX packets:4541 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:7641467 (7.2 MiB) TX bytes:773075 (754.9 KiB) lo Link encap:Local Loopback inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 inet6 addr: ::1/128 Scope:Host UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1 RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:1032 (1.0 KiB) TX bytes:1032 (1.0 KiB) xenbr0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:16:D9:AA inet addr:172.16.31.1 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0 inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe16:d9aa/64 Scope:Link UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:1211 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:90 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:116868 (114.1 KiB) TX bytes:15418 (15.0 KiB)
7）.將busybox虛擬機關(guān)聯(lián)到這個橋接設(shè)備上
需要配置虛擬機配置文件沒加入橋設(shè)備名稱： # vim /etc/xen/busybox kernel = "/boot/vmlinuz-2.6.32-504.el6.x86_64" ramdisk = "/boot/initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img" name = "busybox" memory = "512" vcpus = 1 disk = ['file:/xen/images/busybox.img,xvda,w',] root = "/dev/xvda ro" extra = "selinux=0 init=/bin/sh" vif = ['bridge=xenbr0',]
如果希望busybox這個用戶空間能夠設(shè)置網(wǎng)卡，我們還需要加載xen-netfront.ko進入虛擬機磁盤的指定目錄：
# xm destroy busybox # mount -o loop /xen/images/busybox.img /mnt # ls /mnt bin dev lib media mnt proc sys boot etc lost+found misc opt sbin usr 我們將Dom0中的xen-netfront.ko模塊復(fù)制進虛擬機磁盤的lib/modules/目錄中： # cd /lib/modules/2.6.32-504.el6.x86_64/kernel/drivers/net/ 需要查看模塊依賴關(guān)系： # modinfo xen-netfront.ko filename: xen-netfront.ko alias: xennet alias: xen:vif license: GPL description: Xen virtual network device frontend srcversion: 5C6FC78BC365D9AF8135201 depends: vermagic: 2.6.32-504.el6.x86_64 SMP mod_unload modversions 可以發(fā)現(xiàn)無依賴關(guān)系，我們可以直接使用： # cp xen-netfront.ko /mnt/lib/modules/
復(fù)制完成后卸載虛擬機磁盤：
# umount /mnt
啟動busybox這個虛擬機：
# xm create -c busybox 信息略...... / # ifconfig -a lo Link encap:Local Loopback LOOPBACK MTU:65536 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) #發(fā)現(xiàn)只存在lo環(huán)回設(shè)備，我們還未加載xen-netfront模塊，我們加入網(wǎng)卡模塊； / # insmod /lib/modules/xen-netfront.ko Initialising Xen virtual ethernet driver. #再次查看所有網(wǎng)卡設(shè)備，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡設(shè)備； / # ifconfig -a eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:16:3E:72:18:9B BROADCAST MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) Interrupt:247 lo Link encap:Local Loopback LOOPBACK MTU:65536 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) #設(shè)置IP地址； / # ifconfig eth0 172.16.31.100 up / # ifconfig eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:16:3E:72:18:9B inet addr:172.16.31.100 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:137 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:10127 (9.8 KiB) TX bytes:0 (0.0 B) Interrupt:247 #我們來進行ping測試； / # ping 172.16.31.1 -c 2 PING 172.16.31.1 (172.16.31.1): 56 data bytes 64 bytes from 172.16.31.1: seq=0 ttl=64 time=2.955 ms 64 bytes from 172.16.31.1: seq=1 ttl=64 time=0.605 ms --- 172.16.31.1 ping statistics --- 2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 0.605/1.780/2.955 ms
至此，一個簡單的虛擬機的創(chuàng)建就完成了。
四.實現(xiàn)Xen部署CentOS 6.6系統(tǒng)
1.先關(guān)閉我們先前創(chuàng)建的busybox虛擬機
# xm destroy busybox
我們部署安裝CentOS 6.6系統(tǒng)，其內(nèi)核kernel和ramdisk文件由光盤文件提供，選擇光盤中isolinux目錄下的vmlinuz和initrd.img文件即可；
# ll -h total 38M -rw-r--r-- 1 root root 34M Oct 24 22:12 initrd.img -rw-r--r-- 1 root root 4.0M Oct 24 22:12 vmlinuz
2.創(chuàng)建虛擬機配置文件
# cd /etc/xen/ # cp busybox centos6 # vim centos6 kernel = "/tmp/vmlinuz" ramdisk = "/tmp/initrd.img" name = "CentOS6" memory = "512" vcpus = 1 disk = ['file:/xen/images/centos6.img,xvda,w',] root = "/dev/xvda ro" vif = ['bridge=xenbr0',]
3.創(chuàng)建虛擬機系統(tǒng)的磁盤IO設(shè)備文件
# cd /xen/images/ # qemu-img-xen create -f qcow2 -o preallocation=metadata centos6.img 120G Formatting 'centos6.img', fmt=qcow2 size=128849018880 encryption=off cluster_size=65536 preallocation='metadata' # ll -h total 119M -rw-r--r-- 1 root root 2.0G Feb 6 16:01 busybox.img -rw-r--r-- 1 root root 121G Feb 6 16:34 centos6.img
4.由于我是在虛擬機上構(gòu)建Xen虛擬化，需要提供一個能夠能夠安裝CentOS系統(tǒng)的環(huán)境，我選擇的是http服務(wù)提供系統(tǒng)ISO存放，在安裝系統(tǒng)時通過URL安裝；
掛載CentOS6.6系統(tǒng)的光盤： # mkdir /var/www/html/centos # mount -t iso9660 /dev/sr0 /var/www/html/centos 啟動默認的httpd服務(wù)： # service httpd start
訪問測試如圖：
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