Linux上的虚拟化技术 Xen.docx
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Linux上的虚拟化技术Xen
Linux上的虚拟化技术Xen初学者指南
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；
1.1Xen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MicrosoftWindows）
优秀的硬件支持.支持几乎所有的Linux设备驱动
1.2Xen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；
1.3Xen的操作系统支持和硬件支持;
请参阅：
《Xenv3.0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xmlist，会发现有一个Domain0的虚拟机。
Domain0是其它虚拟主机的管理者和控制者，Domain0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domain0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：
《Xenv3.0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：
《FedoraCore5.0用Xen虚拟Slackware10.2》
对于Fedora4.0及Redhat和Fedora5.0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
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~]#tarzxvfxen-3.0.1-install-x86_32.tgz
[root@localhost~]#cdxen-3.0.1-install
[root@localhostxen-3.0.1-install]#shinstall.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
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；
[root@localhost~]#tarzxvfxen-3.0.1-src.tgz
[root@localhost~]#cdxen-3.0.1
[root@localhostxen-3.0.1]#ls
COPYINGConfig.mkREADMEdocsinstall.shpatchesxen
ChangeLogMakefilebuildconfigsextraslinux-2.6-xen-sparsetools
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@localhostxen-3.0.1]#lslinux-2.6-xen-sparse/arch/xen/configs/
xen0_defconfig_ia64xen0_defconfig_x86_64xenU_defconfig_x86_32xen_defconfig_x86_32
xen0_defconfig_x86_32xenU_defconfig_ia64xenU_defconfig_x86_64xen_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_FSisnotset
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_FSisnotset
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@localhostxen-3.0.1]#makelinux-2.6-xen0-configCONFIGMODE=menuconfig
第三步：
编译和安装Xen；
[root@localhostxen-3.0.1]#make
[root@localhostxen-3.0.1]#makeinstall
3.43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：
《Xenv3.0用户手册》
3.44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@localhostxen-3.0.1]#ls-la/boot/vmlinuz*xen*
lrwxrwxrwx1rootroot212006-04-1207:
42/boot/vmlinuz-2.6-xen0->vmlinuz-2.6.12.6-xen0
lrwxrwxrwx1rootroot212006-04-1207:
49/boot/vmlinuz-2.6-xenU->vmlinuz-2.6.12.6-xenU
lrwxrwxrwx1rootroot212006-04-1207:
42/boot/vmlinuz-2.6.12-xen0->vmlinuz-2.6.12.6-xen0
lrwxrwxrwx1rootroot212006-04-1207:
49/boot/vmlinuz-2.6.12-xenU->vmlinuz-2.6.12.6-xenU
-rw-r--r--1rootroot21805242006-04-1207:
42/boot/vmlinuz-2.6.12.6-xen0
-rw-r--r--1rootroot11299502006-04-1207:
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/hda612G6.9G4.9G59%/
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TLSLibraries；
[root@localhost~]#mv/lib/tls/lib/tls.disabled
禁掉的理由，请查看：
《Xenv3.0用户手册》
4.4引导XenLinux的GRUB内容；
titleSlackXen
kernel/boot/xen-3.0.gz
module/boot/vmlinuz-2.6-xen0root=/dev/hda6roconsole=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；
5.1Xen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；
5.13xen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。
xmexample1xmexample2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Domain0。
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
5.2Xen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/xendstart启动xend，如果xend没有运行）
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendstop停止xend，如果xend正在运行）
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendrestart重启正在运行的xend，如果xend没有运行，则启动
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendstatus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/xendstart启动xend，如果xend没有运行）
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendstop停止xend，如果xend正在运行）
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendrestart重启正在运行的xend，如果xend没有运行，则启动
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendstatus查看xend状态
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendomainsstart
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendomainsstop
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendomainsrestart
[root@localhost~]#/etc/init.d/xendomainsstatus
5.3Xen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；
[root@localhost~]#/usr/sbin/xmlist
NameIDMem（MiB）VCPUsStateTime（s）
Domain-004501r-----5377.0
fc542561-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......
5.32通过配置文件来引导被虚拟的操作系统；
[root@localhost~]#/usr/sbin/xmcreate-c虚拟操作系统的启动配置文件
比如我们要启动被虚拟的操作系统FedoraCore5.0，我们要写一个启动Fedora的配置文件，比如是fc5vm.cfg。
然后就可以通过下面的命令来引导Fedora了；
[root@localhost~]#/usr/sbin/xmcreate-cfc5vm.cfg
5.33从终端或控制台登录正在运行的虚拟操作系统；
[root@localhost~]#/usr/sbin/xmconsole正在运行的虚拟操作系统的Name或ID；
举例：
[root@localhost~]#/usr/sbin/xmlist
NameIDMem（MiB）VCPUsStateTime（s）
Do
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