Linux 中的 XEN 虚拟化技术

本文出自 “贾芸斐” 博客，请务必保留此出处http://jiayf.blog.51cto.com/1659430/351894

Xen 是剑桥大学计算机实验室开发的一个开放源代码的虚拟化软件，功能与 VMware 类似。

此外 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。

1.       安装 Xen

Red Hat 公司在 RHEL5 版本的 Linux 操作系统中正式加入了对 Xen 虚拟技术的支持。而在RHEL5 之前的 Linux 系统中安装 Xen 需要进行编译内核的工作，安装过程较为繁琐和复杂。

在 RHEL5 中安装 Xen 有多种方式：

方法一：在 RHEL5 安装时输入包含支持 virtualization 的功能的安装号，系统默认会自动安装Xen 相关软件包。

方法二：在 RHEL5 的安装光盘中已包含全部 Xen 的软件包，所以完全可以手动安装 RHEL5安装光盘中的 Xen 相关软件包，由于需要安装软件包较多，此方法比较繁琐，不建议初学者使用。

方法三：在能连入互联网的前提下，使用 RHEL5 订阅号，利用 yum 工具安装 Xen 内核补丁、Xen 虚拟机、virt-manager 虚拟化管理工具。

方法四：利用 RHEL5 的 DVD 安装光盘构建本地 yum 安装源，利用 yum 工具安装 Xen 内核补丁、Xen 虚拟机、virt-manager 虚拟化管理工具。

这里推荐使用第四种方法进行安装。

现在以一个已安装 GNOME 图形桌面，已安装 Apache，但没有安装任何 Xen 软件的 RHEL5系统为例讲解如何安装 Xen 虚拟化软件。

首先参照 http://jiayf.blog.51cto.com/1659430/342416 构建本地 yum 安装源，过程这里不再赘述。构建完成后执行以下命令安装 Xen 内核补丁、Xen 虚拟机、virt-manager 虚拟化管理工具

[root@xen ~]# yum install kernel-xen xen virt-manager Loaded plugins: rhnplugin, security This system is not registered with RHN. RHN support will be disabled. Cluster                                                  | 1.3 kB     00:00     Cluster/primary                                          | 6.5 kB     00:00     Cluster                                                                   32/32 ClusterStorage                                           | 1.3 kB     00:00     ClusterStorage/primary                                   | 8.8 kB     00:00     ClusterStorage                                                            39/39 VT                                                       | 1.3 kB     00:00     VT/primary                                               | 9.0 kB     00:00     VT                                                                        36/36 Setting up Install Process Package kernel-xen-2.6.18-164.el5.i686 already installed and latest version Resolving Dependencies --> Running transaction check ---> Package virt-manager.i386 0:0.6.1-8.el5 set to be updated --> Processing Dependency: gnome-python2-gnomekeyring >= 2.15.4 for package: virt-manager --> Processing Dependency: gtk-vnc-python >= 0.3.8 for package: virt-manager --> Processing Dependency: libvirt-python >= 0.3.3 for package: virt-manager --> Processing Dependency: python-virtinst >= 0.400.3 for package: virt-manager ---> Package xen.i386 0:3.0.3-94.el5 set to be updated --> Processing Dependency: xen-libs = 3.0.3-94.el5 for package: xen --> Processing Dependency: libxenctrl.so.3.0 for package: xen --> Processing Dependency: libfsimage.so.1.0 for package: xen --> Processing Dependency: libxenguest.so.3.0 for package: xen --> Processing Dependency: libxenstore.so.3.0 for package: xen --> Processing Dependency: bridge-utils for package: xen --> Processing Dependency: libblktap.so.3.0 for package: xen --> Processing Dependency: libfsimage.so.1.0(libfsimage.so.1.0) for package: xen --> Running transaction check ---> Package bridge-utils.i386 0:1.1-2 set to be updated ---> Package gnome-python2-gnomekeyring.i386 0:2.16.0-3.el5 set to be updated ---> Package gtk-vnc-python.i386 0:0.3.8-3.el5 set to be updated --> Processing Dependency: gtk-vnc = 0.3.8-3.el5 for package: gtk-vnc-python --> Processing Dependency: libgtk-vnc-1.0.so.0 for package: gtk-vnc-python ---> Package libvirt-python.i386 0:0.6.3-20.el5 set to be updated --> Processing Dependency: libvirt = 0.6.3-20.el5 for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.6.1) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.2.3) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.1.1) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.1.9) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.2.1) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.4.5) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.2.0) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0 for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.1.5) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.4.1) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.1.0) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.3.3) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.6.3) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.6.0) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.4.0) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.5.0) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.1.4) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.3.0) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.3.2) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.0.3) for package: libvirt-python --> Processing Dependency: libvirt.so.0(LIBVIRT_0.0.5) for package: libvirt-python ---> Package python-virtinst.noarch 0:0.400.3-5.el5 set to be updated ---> Package xen-libs.i386 0:3.0.3-94.el5 set to be updated --> Running transaction check ---> Package gtk-vnc.i386 0:0.3.8-3.el5 set to be updated ---> Package libvirt.i386 0:0.6.3-20.el5 set to be updated --> Processing Dependency: cyrus-sasl-md5 for package: libvirt --> Processing Dependency: iscsi-initiator-utils for package: libvirt --> Running transaction check ---> Package cyrus-sasl-md5.i386 0:2.1.22-5.el5 set to be updated ---> Package iscsi-initiator-utils.i386 0:6.2.0.871-0.10.el5 set to be updated --> Finished Dependency Resolution   Dependencies Resolved   ================================================================================  Package                       Arch      Version                Repository                                                                            Size ================================================================================ Installing:  virt-manager                  i386      0.6.1-8.el5            VT        1.5 M  xen                           i386      3.0.3-94.el5           VT        1.9 M Installing for dependencies:  bridge-utils                  i386      1.1-2                  Server     28 k  cyrus-sasl-md5                i386      2.1.22-5.el5           Server     45 k  gnome-python2-gnomekeyring    i386      2.16.0-3.el5           Server     16 k  gtk-vnc                       i386      0.3.8-3.el5            Server     80 k  gtk-vnc-python                i386      0.3.8-3.el5            Server     12 k  iscsi-initiator-utils         i386      6.2.0.871-0.10.el5     Server    773 k  libvirt                       i386      0.6.3-20.el5           VT        1.9 M  libvirt-python                i386      0.6.3-20.el5           VT        132 k  python-virtinst               noarch    0.400.3-5.el5          VT        378 k  xen-libs                      i386      3.0.3-94.el5           Server    154 k   Transaction Summary ================================================================================ Install     12 Package(s)         Update       0 Package(s)         Remove       0 Package(s)           Total download size: 6.9 M Is this ok [y/N]: y Downloading Packages: (1/12): iscsi-initiator-utils-6.2.0.871-0.10.el5.i386.rp | 773 kB     00:00     (2/12): bridge-utils-1.1-2.i386.rpm                      | 28 kB     00:00     (3/12): gtk-vnc-python-0.3.8-3.el5.i386.rpm              | 12 kB     00:00     (4/12): xen-libs-3.0.3-94.el5.i386.rpm                   | 154 kB     00:00     (5/12): cyrus-sasl-md5-2.1.22-5.el5.i386.rpm             | 45 kB     00:00     (6/12): gtk-vnc-0.3.8-3.el5.i386.rpm                     | 80 kB     00:00     (7/12): xen-3.0.3-94.el5.i386.rpm                        | 1.9 MB     00:00     (8/12): gnome-python2-gnomekeyring-2.16.0-3.el5.i386.rpm | 16 kB     00:00     (9/12): libvirt-python-0.6.3-20.el5.i386.rpm             | 132 kB     00:00     (10/12): virt-manager-0.6.1-8.el5.i386.rpm               | 1.5 MB     00:00     (11/12): libvirt-0.6.3-20.el5.i386.rpm                   | 1.9 MB     00:00     (12/12): python-virtinst-0.400.3-5.el5.noarch.rpm        | 378 kB     00:00     -------------------------------------------------------------------------------- Total                                           2.3 MB/s | 6.9 MB     00:02     Running rpm_check_debug Running Transaction Test Finished Transaction Test Transaction Test Succeeded Running Transaction  Installing     : xen-libs                                                1/12  Installing     : bridge-utils                                            2/12  Installing     : gtk-vnc                                                 3/12  Installing     : gtk-vnc-python                                          4/12  Installing     : cyrus-sasl-md5                                          5/12  Installing     : iscsi-initiator-utils                                   6/12  Installing     : libvirt                                                 7/12  Installing     : libvirt-python                                                               8/12  Installing     : gnome-python2-gnomekeyring                                                   9/12  Installing     : python-virtinst                                                             10/12  Installing     : xen                                                                         11/12  Installing     : virt-manager                                                                12/12   Installed:  virt-manager.i386 0:0.6.1-8.el5                       xen.i386 0:3.0.3-94.el5                        Dependency Installed:  bridge-utils.i386 0:1.1-2                        cyrus-sasl-md5.i386 0:2.1.22-5.el5                gnome-python2-gnomekeyring.i386 0:2.16.0-3.el5   gtk-vnc.i386 0:0.3.8-3.el5                        gtk-vnc-python.i386 0:0.3.8-3.el5                iscsi-initiator-utils.i386 0:6.2.0.871-0.10.el5   libvirt.i386 0:0.6.3-20.el5                      libvirt-python.i386 0:0.6.3-20.el5                python-virtinst.noarch 0:0.400.3-5.el5           xen-libs.i386 0:3.0.3-94.el5                       Complete!

   重新启动系统

[root@xen ~]# init 6

2.       Xen 服务控制命令

Xen 是由一个叫做 xend 后台守护进程维护，要运行虚拟系统，必须先将其启动。Xen 的配置文件是/etc/xen/xend-config.sxp，内容包括宿主系统的类型，网络的连接结构、宿主操作系统的资源使用设定，以及 vnc 连接的一些内容，一般不需要对其进行设置，如果要添加新的网络设备（比如新的虚拟网卡），则需要在 xend-config.sxp 文件中添加新的设备内容。

启动 xend 的命令

[root@xen ~]# /etc/init.d/xend start 启动 xend：                                                [确定]

   停止 xend 的命令

[root@xen ~]# /etc/init.d/xend stop 停止 xend：                                                [确定]

   重新启动 xend 的命令

[root@xen ~]# /etc/init.d/xend restart restart xend:                                              [确定]

   将 xend 服务设置成开机自启动

[root@xen ~]# chkconfig --add xend [root@xen ~]# chkconfig --add xendomains [root@xen ~]# chkconfig --level 345 xend on [root@xen ~]# chkconfig --level 345 xendomains on

1. 创建 Xen 虚拟系统安装树

与 EMC VMware 和微软 Virtual Server 一样，Xen 在完全虚拟化的环境中可以支持从 ISO 光盘镜像文件或物理光驱作为安装源来引导安装系统，但在半虚拟化环境中必须使用安装树进行安装。安装树是一个包含所有系统安装文件及相关程序的目录，这个目录通过 HTTP、FTP、NFS 进行发布。

这里我们将要在 Xen 半虚拟化环境下安装一个 RHEL5 系统，以 RHEL5 为例介绍制作 HTTP安装树的方法：

A. 安装并启动 Apache 服务

Apache 的安装过程省略，这里假定 Apache 网页存放目录为/var/www/html

B. 将 RHEL5 安装映像文件复制到 Linux 系统中

将 RHEL5.iso 文件复制到/tmp/iso/下

C. 将 RHEL5 安装映像文件挂载到 Apache 根目下

[root@xen ~]# mv /tmp/iso/rhel-server-5.4-i386-dvd.iso /tmp/iso/RHEL5.iso [root@xen ~]# mount -o loop /tmp/iso/RHEL5.iso /var/www/html

2. 使用字符工具 virt-install 创建 Xen 虚拟系统

A. 创建块设备文件存储目录

[root@xen ~]# mkdir /vmdisk

B. 执行 virt-install 安装程序

[root@xen ~]# virt-install --prompt

3. 配置虚拟系统环境

运行 virt-install 程序后将进入 Xen 的字符引导安装界面，按提示信息输入虚拟系统配置

[root@xen ~]# virt-install --prompt What is the name of your virtual machine? vmrhel5 How much RAM should be allocated (in megabytes)? 200 What would you like to use as the disk (file path)? /vmdisk/vmrhel5 How large would you like the disk (/vmdisk/vmrhel5) to be (in gigabytes)? 4 What is the install URL? http://192.168.0.1 开始安装...... 搜索文件 .treeinfo...... | 437 B 00:00 搜索文件 .treeinfo...... | 437 B 00:00 搜索文件 .treeinfo...... | 437 B 00:00 搜索文件 vmlinuz...... | 2.1 MB 00:00 搜索文件 initrd.img...... | 6.6 MB 00:00 创建存储文件...... | 4.0 GB 00:00 创建域...... | 0 B 00:03 连接到域 vmrhel5 换码符为 ^] Linux version 2.6.18-164.el5xen (mockbuild@x86-002.build.bos.redhat.com) (gcc version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-46)) #1 SMP Tue Aug 18 16:06:30 EDT 2009 . . .

输入内容可参照：

1) 输入 Xen 虚拟系统的名称

What is the name of your virtual machine? vmrhel5

2) 输入需要分配给虚拟系统的内存

How much RAM should be allocated (in megabytes)? 300

3) 输入虚拟块设备的路径

What would you like to use as the disk (path)? /vmdisk/vmrhel5

4) 输入块设备的大小

How large would you like the disk (/vmdisk/vmrhel5) to be (in gigabytes)? 6

5) 是否使用图形安装界面

Would you like to enable graphics support? (yes or no) no

6) 输入安装树路径

What is the install location? http://192.168.0.1

4. 安装 RHEL5 系统

A. 选择安装向导语言

字符界面下只支持英文，所以保持默认选项“English”，直接回车

B. 设定 TCP/IP 选项

手动设定设定 IPv4 网络设定，这个步骤非常关键，如果 IP 设置不正确，将无法连接到安装树，导致无法安装系统

C. 进入 Linux 字符安装向导

根据安装向导提示，设置 RHEL5 安装选项，安装过程与在真实硬件环境的安装过程一致

5. 使用图形工具 virt-manager 创建 Xen 虚拟系统

A. 打开 virt-manager 管理工具

B. 连接 Xen 服务器（上面已经连接）

C. virt-manage 图形管理界面

D. 启动创建新虚拟向导

E. 命名虚拟系统

F. 选择虚拟化方式

G. 选择要安装的操作系统类型

H. 指定安装树路径

I. 分配存储空间

J. 分配内存和 CPU

K. 选择网络连接类型

L. Xen 虚拟系统设置完成

M. 启动 RHEl5 安装引导程序

1. 使用 xm 命令管理 Xen 虚拟机

A. 显示运行状态

在命令行下使用“xm list”命令显示 Xen 虚拟系统当前运行的状况

[root@xen ~]# xm list Name ID Mem(MiB) VCPUs State Time(s) Domain-0 0 366 1 r----- 258.7 vmrhel5 2 127 1 ------ 31.0

B. 连接虚拟系统

使用“xm console”命令通过字符界面连接到运行中的 vmrhel5 虚拟系统

[root@xen ~]# xm create /etc/xen/vmrhel5

C. 关闭虚拟系统

使用“xm shutdown”命令启动 vmrhel5 虚拟系统

[root@xen ~]# xm shutdown vmrhel5

D. 重启动虚拟系统

使用“xm reboot”命令重启动 vmrhel5 虚拟系统

[root@xen ~]# xm reboot vmrhel5

2. 使用 virt-manager 图形工具管理 Xen 虚拟机

在 Linux 图形桌面 X-Windows 中打开“应用程序”->“系统工具”->“Virtual Machine Manager”，选择“本地 Xen 宿主”，点击“连接”，启动图形管理工具

在 virt-manager 中右键单击要管理的虚拟系统，在弹出菜单中选择“Details”将打开“虚拟系统状态窗口”，如图 5.16 所示，在此窗口中可以查看虚拟系统的名称、CPU 和内存占用情况，还可对虚拟系统进行“暂停”和“关闭”的操作。

在“虚拟系统状态窗口”，点击“硬件”选项卡可查看并修改虚拟系统的硬件配置参数

在 virt-manager 中右键单击要管理的虚拟系统，在弹出菜单中选择“打开”，将打开虚拟系统的终端，并且还可对虚拟系统进行“运行”、“关闭”、“暂停”和“保存”的操作。

3. 配置虚拟系统随服务器启动

当物理服务器重启时，所有的虚拟系统会自动停止。但当物理服务器重启完成时，这些虚拟系统并不会自动启动，而需要手动的方式进行启动。

要设置 Xen 的虚拟系统随服务器启动，首先要了解 Xen 上已安装的虚拟系统的配置文件存放位置。通过 virt-install 命令或者使用 virt-manager 图形管理工具在 Xen 服务器上创建的虚拟系统，其配置文件默认保存在/etc/xen 目录下。

[root@xen ~]# cat /etc/xen/vmrhel5 name = "vmrhel5" uuid = "d164e9eb-b574-583c-9a6e-7a2fb435fc28" maxmem = 128 memory = 128 vcpus = 1 bootloader = "/usr/bin/pygrub" on_poweroff = "destroy" on_reboot = "restart" on_crash = "restart" vfb = [ "type=vnc,vncunused=1,keymap=en-us" ] disk = [ "tap:aio:/vmdisk/vmrhel5,xvda,w" ] vif = [ "mac=00:16:36:75:23:a8,bridge=virbr0,script=vif-bridge" ]

要使虚拟系统能够随服务器启动，其操作很简单，只需要将需要随服务器启动的虚拟系统的配置文件放到/etc/xen/auto 目录中，Xen 会在启动时将 auto 目录下的虚拟系统启动

[root@xen ~]# mv /etc/xen/vmrhel5 /etc/xen/auto/