Xen虛擬化基礎(chǔ)篇第1/2頁
一.xen的簡介
Xen是一個(gè)開放源代碼虛擬機(jī)監(jiān)視器,由劍橋大學(xué)開發(fā)。它打算在單個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多達(dá)128個(gè)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(jìn)行顯式地修改(“移植”)以在Xen上運(yùn)行(但是提供對(duì)用戶應(yīng)用的兼容性)。這使得Xen無需特殊硬件支持,就能達(dá)到高性能的虛擬化。
Xen的架構(gòu)如圖:
Xen虛擬機(jī)的組成:
Xen Hypervisor:
虛擬化技術(shù)通過在現(xiàn)有平臺(tái)(機(jī)器)上添加一層薄的虛擬機(jī)監(jiān)控程序(Virtual Machine Monitor,簡稱 VMM)軟件而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)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(jī):Dom0;特權(quán)域
為Xen提供控制工具的;直接驅(qū)動(dòng)IO硬件設(shè)備;
與DomU交互;
Linux-2.6.37內(nèi)核開始直接運(yùn)行在Dom0上;
其他普通虛擬機(jī):DomU;非特權(quán)域
Linux-2.6.24+內(nèi)核開始支持
Xen的虛擬化實(shí)現(xiàn)方式:
Type-I型:二級(jí)虛擬化技術(shù);直接在硬件上安裝hypervisor,直接接管硬件資源,運(yùn)行在其上的系統(tǒng)都是虛擬機(jī);
管理方面給徹底;必須讓hypervisor驅(qū)動(dòng)硬件,
出現(xiàn)的問題是必須開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序?
解決方案:Xen只是驅(qū)動(dòng)CPU和內(nèi)存,不驅(qū)動(dòng)IO設(shè)備
當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),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(dòng)一個(gè)虛擬機(jī),虛擬機(jī)有自己的內(nèi)核和用戶空間,這個(gè)虛擬機(jī)是 特權(quán)虛擬機(jī),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(dòng) 程序的;
我們新建的虛擬機(jī)調(diào)用IO設(shè)備硬件時(shí),是通過特權(quán)虛擬機(jī)驅(qū)動(dòng)程序連接硬件實(shí)現(xiàn);
更加詳細(xì)的說明請(qǐng)參考博文:http://www.uml.org.cn/embeded/201303201.asp
xen虛擬化實(shí)現(xiàn)在CentOS 6.6上安裝所需要的條件:
1).需要在物理機(jī)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(yùn)行在Dom0上
4).配置好grub,然后啟動(dòng)Xen
5).在用戶空間上安裝虛擬機(jī)Guest OS即可;
注意:最新版本的xen在CentOS 6.6平臺(tái)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(shí)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(jìn)內(nèi)核,CentOS7收錄進(jìn)內(nèi)核;可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)核直接運(yùn)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(yùn)行Xen的Dom0特權(quán)域;
可以支持直接運(yùn)行在DomU
紅帽為了支持KVM這個(gè)親兒子的發(fā)展,將xen給趕出家門了。 -_-!
后來意識(shí)到XEN的使用率還是很高,所以又在后來收錄進(jìn)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(jìn)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(dòng),而將CentOS的內(nèi)核設(shè)置為Xen虛擬化平臺(tái)的一個(gè)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(dòng)Linux系統(tǒng),啟動(dòng)完成后自動(dòng)進(jìn)入了Xen的Dom0環(huán)境:
查看內(nèi)核版本,已經(jīng)升級(jí)到3.7.10:
# uname -r
3.7.10-1.el6xen.x86_64
查看xen的xend服務(wù)開機(jī)啟動(dòng)項(xiàng):
# chkconfig --list xend
xend 0:off 1:off 2:off 3:on 4:on 5:on 6:off
4.啟動(dòng)xend服務(wù)
# service xend start
可以查看一下現(xiàn)在運(yùn)行的虛擬機(jī):
# xm list
Name ID Mem VCPUs State Time(s)
Domain-0 0 1024 1 r----- 21.9
三.xen虛擬機(jī)的安裝和配置
上面安裝好Dom0D虛擬機(jī)后,下面我們就可以在其之上配置安裝DomU虛擬機(jī)了。
DomU虛擬機(jī)的安裝問題思考:
1).DomU虛擬機(jī)的內(nèi)核文件存放位置。
我們是在Dom0上構(gòu)建DomU虛擬機(jī),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(jī)的虛擬磁盤中;
2).DomU虛擬機(jī)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(jī)有完整的用戶空間,我們可以將其復(fù)制進(jìn)DomU虛擬機(jī)上使用;
1.簡單DomU虛擬機(jī)構(gòu)建
內(nèi)核kernel和ramdisk都由Dom0提供,使用busybox為DomU虛擬機(jī)提供簡單的用戶空間;
1).模擬創(chuàng)建虛擬機(jī)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(jìn)入目錄后創(chuàng)建虛擬機(jī)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(shí)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(jī)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(xiàng):
以靜態(tài)二進(jìn)制創(chuàng)建busybox,不共享庫文件:
配置完成后點(diǎn)擊exit,退出后點(diǎn)擊yes保存:
設(shè)置完成后進(jìn)行編譯和安裝:
# make && make install
編譯安裝busybox完成后在這個(gè)目錄會(huì)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(jī)
創(chuàng)建虛擬機(jī)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(jìn)行初始化創(chuàng)建虛擬機(jī):
# 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(jī)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(hào)會(huì)在關(guān)機(jī)啟動(dòng)后自動(dòng)增長,我們來測試一下:
關(guān)閉虛擬機(jī): # xm destroy busybox 啟動(dòng)虛擬機(jī): # xm create -c busybox 然后查看虛擬機(jī)列表的信息,可以發(fā)現(xiàn)ID號(hào)自動(dòng)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(xiàng)詳解:
r:running,虛擬機(jī)處于運(yùn)行態(tài) b:blocked,被阻塞,當(dāng)前虛擬機(jī)等待任務(wù)完成; p:pause,暫停態(tài),當(dāng)前虛擬機(jī)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(jī)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(jī)過程中;
Time(s):表示域累計(jì)占用的CPU的時(shí)長
6).虛擬機(jī)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(jī)關(guān)聯(lián)到這個(gè)橋接設(shè)備上
需要配置虛擬機(jī)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(gè)用戶空間能夠設(shè)置網(wǎng)卡,我們還需要加載xen-netfront.ko進(jìn)入虛擬機(jī)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(jìn)虛擬機(jī)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(jī)磁盤:
# umount /mnt
啟動(dòng)busybox這個(gè)虛擬機(jī):
# 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(jìn)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(gè)簡單的虛擬機(jī)的創(chuàng)建就完成了。
四.實(shí)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(jī)
# 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(jī)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(jī)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(jī)上構(gòu)建Xen虛擬化,需要提供一個(gè)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(shí)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(dòng)默認(rèn)的httpd服務(wù): # service httpd start
訪問測試如圖:
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