Xen的入门到放弃

Posted 2020-10-08 尹正杰

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Xen的入门到放弃

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者：尹正杰　　　

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　　Xen 是一个开放源代码虚拟机监视器(VMM)，由剑桥大学的"Ina Pratt"和"Keir Fraser"的2个研究员在“Xenoserver”项目中共同开发。 它的虚拟化实现方式是：Type-I型。也就是说 一个主机不需要安装操作系统，只需要在这个硬件安装一个“Xen hypervisor”,然后可以在这个“Xen hypervisor”上安装安装多个硬件。

 

一.Xen Hypervisor简介

　　Xen本身的主要目的是致力于在单个物理机器上可以跑起来多大128个甚至是更多的虚拟机。在单个的物理节点上，Xen早些年的实现是基于半虚拟化的技术（当时并没有出现硬件辅助虚拟化技术。），相比当时完全虚拟化的方式而言，大致只是损失整个硬件平台的5%左右的性能，而典型情况下只有2%的损失，最多不会超过8%。

　　Xen本身只负责管理CPU和内存。也就是说所有的I/O设备Xen既不负责驱动，也不负责管理。他的各种I/O功能都是由Dom0来实现的。

 

1.Dom0（用于I/O控制平台,console.）

　　简单的讲，Xen在虚拟化环境中，用域来描述各个虚拟机，每个域（Domain）都有其ID等属性，所以所Domain0只是虚拟机的一个编号，表示第一个虚拟机。通常我们习惯简写成Dom0。Dom0是运行在Xen Hypervisor上独特的一个虚拟机，也被称之特权域，其（Dom0）内核是经过特殊修改的Linux内核，其能够直接访问硬件的I/O资源，但是不能访问CPU。Dom0的I/O资源还可以为其他的非特权域中的虚拟机（即Dom1m,Dom2,....统称为DomU）实例提供交互的。所以，其他域（DomU）都没有直接访问硬件I/O的权限。但Dom0具备了。并且DomU中的各个虚拟机之间的I/O设备彼此访问时高度隔离的。所以我们可以说DomU中的虚拟机调用CPU，内存，中断都是通过Xen Hypervisor来实现的。调用I/O设备都是通过Dom0来实现的。

 

二.Xen的工作模式

1..Para Virt:半虚拟化，主要是指对CPU,,I/O设备的半虚拟化。（）

　　　　　　　　　　　　

2.Full Virt：完全虚拟化，依赖于CPU支持HVM（硬件辅助虚拟化）[引入QEMU模拟软件。]

　　通过模拟的方式提供I/O硬件设备的，因此所有的DomU看到的硬件驱动都是通过QEMU模拟出来的，它不是真实存在的。

　　　　　　　　　　　

3.PV on HVM :CPU完全虚拟化，但I/O采用半虚拟化。

　　有别于完全虚拟化，I/O设备并没有通过QEMU模拟实现，I/O部分仍然采用半虚拟化。只不过半虚拟化有一个要求，因在半虚拟化在各个DOMU当中不是常见的普通硬件，而是Xen虚拟出来硬件，要想使用这些硬件，需要我们自己安装驱动程序，其实Linux操作系统已经将部分驱动整合到内核之中，但是Windwos并没有。所以我们在xen虚拟化场景中安装的是Windows的话。需要安装专门的驱动程序。

 

三,xen的使用方式

1.xen hypervisor（工具栈：xm/xend）

　　硬件：——>安装linux发行版 --> 安装xen -->修改grub，配置其内核为xen，而不再使用源linux的内核（linux的内核和initramfs文件被当作xen的模块）-->从新编译linux内核，使得其能够运行于Dom0 --> 重启系统

　　DomU：在Dom0使用工具（xm/xl）创建虚拟机-->启动虚拟机-->安装操作系统

 

2.xenserver（工具栈：xl）

　　一个提供了完备的自我独立管理工具和界面的发行版本。Xen后来被citrix收购了，其被当成一个商业化产品，但后来发现没有竞争力，于是将其开源啦。但是其和VMware 还是没有较好的竞争优势。xenserver部署起来更为简便

 

3.xcp：xen云平台（xen cloud platform，工具栈：xapi/xe）

　　找一堆物理机，在这些物理上装一个统一的软件层，让他们可以互相通信，在这个统一的软件层上提供一个管理工具，基于这个管理工具就可以创建虚拟机了这就是所谓的云。

 

扩展小知识：

　　以上的三种方式在运维起有些繁琐，红帽又推出了：libvirt：virsh/libvirtd，virtmanager（图形界面）几款管理工具。

　　关于Xen详情请参考： 连接一：https://zh.wikipedia.org/wiki/Xen

　　　　　　　　　　　　连接二：https://www.xenproject.org/

 

四.xen云平台工作机制

1.虚拟机的运行

　　在一堆物理服务器上安装软件使得这些硬件可以互相通信，通过这个软件层提供一个管理工具让用户可以创建，删除虚拟机，以及在虚拟机做任何的配置操作等等。至于创建之后运行在具体哪台服务器上是动态分配的（尤其平台自行调度），那个服务器空闲就在那个服务器上运行。

　　每一个虚拟机实例，它运行操作系统其实就是依赖一个磁盘映像文件，当一个服务正在运行在一个物理节点的服务，当这个服务宕机之后，这个虚拟机不用关机，实时迁移到另外的一个物理机器上去，并不会中断虚拟机。

 

2.虚拟机的存储

　　找一个服务器，里面存放着各种操作系统的映像文件模板（映像文件是分布式存储），当我们创业一个虚拟机的时候，它就会去这个服务器找相应的模板到物理机（node）上去运行。只要你的贷款足够大，可能只要5s就能将文件镜像下载下来。当虚拟机关闭时，临时的虚拟机文件在物理节点会被删除，当下一次启动虚拟机时，还是去存储映像的服务器找相应的文件启动即可。

　　　　　　　　　　　　　　

　　如上图，当我们启动一个虚拟机的时候，我们需要在映像服务器上照当相应的虚拟机文件，将其调度到Xen平台上，读取虚拟机的配置文件后在node2上运行，并在node2上生成一个临时虚拟机文件，当虚拟机被关闭时，node2会删除这个临时文件，当下一次在要启动这个虚拟机的时候，发现这些node（物理机）上并没有相应的虚拟机，这个是还是重复之前的流程，重新选取心的node运行虚拟机。

　　当虚拟机关闭后，虚拟机的临时文件会被删除，这个时候大家可能会关心数据存放在哪里呢？嘿嘿~莫慌，其实有一个专门的存储卷，也可能是一个专门的存储服务器（我们公司用的是爱数的存储）。

 

3.虚拟机的迁移

　　要想实时迁移就得用到共享存储，也就是说映像文件存放在共享存储里面，这样才能实现试试迁移，当然也得用到分布式存储，这个分布式存储的依然是存放映像文件，只不过这个分布式存储存放的是运行中的映像文件，之前的那个是存放映像模板的。

 

4.Xen的入门到放弃

　　在redhat在5.x版本把Xen整合的Linux内核中，经过多次测试发现没有问题，从那是开始Linux发型版本就开始提供了2个linux版本内核，一个是正常版本的，一个是用在Xen上的。但是好景不长，2008年，REDHAT公司收购了一家以色列的一家公司，这家公司主要负责开发KVM虚拟机，在redhat5.6版本开始引入KVM,直到5.8版本开始有了KVM和Xen的并驾齐驱。到readhat6.x以后，Xen开始讲Xen淘汰掉，只保留了KVM。