Xen虚拟化基础篇第1/2页

技术  /  管理员 发布于 7年前   146

一.xen的简介

Xen是一个开放源代码虚拟机监视器，由剑桥大学开发。它打算在单个计算机上运行多达128个有完全功能的操作系统。
在旧（无虚拟硬件）的处理器上执行Xen，操作系统必须进行显式地修改（“移植”）以在Xen上运行（但是提供对用户应用的兼容性）。这使得Xen无需特殊硬件支持，就能达到高性能的虚拟化。

Xen的架构如图：

Xen虚拟机的组成：

Xen Hypervisor：
        虚拟化技术通过在现有平台(机器)上添加一层薄的虚拟机监控程序(Virtual Machine Monitor，简称 VMM)软件而实现对系统的虚拟化，如虚拟处理器，虚拟内存管理器(MMU)和虚拟 I/O 系统等。虚拟机监控程序又被称之为监管程序(Hypervisor)。
Domain（Dom0，DomU）：
特权虚拟机：Dom0；特权域
为Xen提供控制工具的；直接驱动IO硬件设备；

与DomU交互；

Linux-2.6.37内核开始直接运行在Dom0上；
其他普通虚拟机：DomU；非特权域
Linux-2.6.24+内核开始支持

Xen的虚拟化实现方式：

Type-I型：二级虚拟化技术；直接在硬件上安装hypervisor，直接接管硬件资源，运行在其上的系统都是虚拟机；
管理方面给彻底；必须让hypervisor驱动硬件，
出现的问题是必须开发驱动程序？
解决方案：Xen只是驱动CPU和内存，不驱动IO设备
当系统启动时，硬件设备加载后加载hypervisor，hypervisor拥有访问硬件权限，hypervisor加载完成后启动一个虚拟机，虚拟机有自己的内核和用户空间，这个虚拟机是 特权虚拟机，为底层hypervisor提供管理程序，能功能是为hypervisor提供IO设备硬件驱动 程序的；
我们新建的虚拟机调用IO设备硬件时，是通过特权虚拟机驱动程序连接硬件实现；

更加详细的说明请参考博文：http://www.uml.org.cn/embeded/201303201.asp

xen虚拟化实现在CentOS 6.6上安装所需要的条件：

1）.需要在物理机上安装CentOS 6.6操作系统
2）.安装Xen软件包
3）.安装3.7.10的内核，可以使Xen运行在Dom0上
4）.配置好grub，然后启动Xen
5）.在用户空间上安装虚拟机Guest OS即可；

注意：最新版本的xen在CentOS 6.6平台上是只有DomU可以使用，Dom0是不能通过CentOS 6.6的原有内核实现，我这里是安装的xen-4.2.5版本的xen，还有将内核版本更新到了3.7.10；
简单介绍一些XEN和KVM： 

Xen：CentOS4-CentOS5是支持的；后续就是xen了，但是在内核版本Linux 2.6.37将xen收录进内核，CentOS7收录进内核；可以实现内核直接运行在Dom0上；
KVM：2006才出现；CentOS5.8开始支持；但是不稳定，红帽的收购造成了KVM的发展；
CentOS6.6的内核为2.6.32，不直接支持内核运行Xen的Dom0特权域；

可以支持直接运行在DomU
    红帽为了支持KVM这个亲儿子的发展，将xen给赶出家门了。 -_-！
    后来意识到XEN的使用率还是很高，所以又在后来收录进内核。

二.xen的安装及Dom0的配置

1.配置xen的yum源

# vim /etc/yum.repos.d/xen4.repo[xen4]name=Xen4 For CentOS6baseurl=ftp://172.16.0.1/pub/Sources/6.x86_64/xen4centos/x86_64/gpgcheck=0进行清理yum缓存操作# yum clean all

2.安装xen-4.2.5版本的软件，更新内核版本到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
将xen设置为内核启动，而将CentOS的内核设置为Xen虚拟化平台的一个模块；

# vim /etc/grub.conf default=0timeout=5splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gzhiddenmenutitle 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_pincpufreq=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.imgtitle 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

配置完成后重新启动Linux系统，启动完成后自动进入了Xen的Dom0环境：
查看内核版本，已经升级到3.7.10：

复制代码 代码如下:
# uname -r
3.7.10-1.el6xen.x86_64

查看xen的xend服务开机启动项：

复制代码 代码如下:
# chkconfig --list xend
xend            0:off   1:off   2:off   3:on    4:on    5:on    6:off

4.启动xend服务
复制代码 代码如下:
# service xend start

可以查看一下现在运行的虚拟机：

复制代码 代码如下:
# xm list
Name                                        ID   Mem VCPUs      State   Time(s)
Domain-0                                     0  1024     1     r-----     21.9

三.xen虚拟机的安装和配置

上面安装好Dom0D虚拟机后，下面我们就可以在其之上配置安装DomU虚拟机了。

DomU虚拟机的安装问题思考：

1）.DomU虚拟机的内核文件存放位置。

我们是在Dom0上构建DomU虚拟机，所以我们的内核文件存放在Dom0上；
第二种方式就是我们将内核文件存放在DomU虚拟机的虚拟磁盘中；

2）.DomU虚拟机的创建：

内核kernel，ramdisk都由Dom0提供，而DomU只提供用户空间；
由于Dom0虚拟机有完整的用户空间，我们可以将其复制进DomU虚拟机上使用；

1.简单DomU虚拟机构建
内核kernel和ramdisk都由Dom0提供，使用busybox为DomU虚拟机提供简单的用户空间；
1）.模拟创建虚拟机磁盘设备，构建本地环回文件：

创建虚拟磁盘存放目录：# mkdir /xen/images -pv进入目录后创建虚拟机磁盘设备：# cd /xen/images/# dd if=/dev/zero of=./busybox.img bs=1M oflag=direct seek=2047 count=1查看设备大小，可以发现实际大小才1MB：# ll -htotal 1.0M-rw-r--r-- 1 root root 2.0G Feb 6 20:15 busybox.img

2）.格式化虚拟磁盘设备

# 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 #选择y信息略...挂载磁盘设备，等待后续操作：# mount -o loop /xen/images/busybox.img /mnt

3）.编译安装busybox为DomU虚拟机提供用户空间

编译环境需要开发包组支持：# yum groupinstall -y Development tools # yum install -y ncurses-devel glibc-static获取busybox软件：busybox-1.22.1.tar.bz2编译安装busybox：# tar xf busybox-1.22.1.tar.bz2 # cd busybox-1.22.1# make menuconfig

配置如下图所示：
选择“Busybox settings”：

选择“Build options”选项：

以静态二进制创建busybox，不共享库文件：

配置完成后点击exit，退出后点击yes保存：

设置完成后进行编译和安装：

# make && make install

编译安装busybox完成后在这个目录会生成安装好的文件_install目录，我们将_install目录拷贝到挂载的虚拟磁盘中：

# cp -a _install/* /mnt# cd /mnt# lsbin 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，虚拟磁盘就构建完成了。

4）.构建DomU虚拟机

创建虚拟机配置文件：# cd /etc/xen# vim busyboxkernel = "/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 = 1disk = ['file:/xen/images/busybox.img,xvda,w',]root = "/dev/xvda ro"extra = "selinux=0 init=/bin/sh"

下面进行初始化创建虚拟机：

# xm create -c /etc/xen/busybox Using config file "/etc/xen/busybox".Started domain busybox (id=2)        Initializing cgroup subsys cpusetInitializing cgroup subsys cpuLinux version 2.6.32-504.el6.x86_64 ([email protected]) (gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-11) (GCC) ) #1 SMP Wed Oct 15 04:27:16 UTC 2014Command line: root=/dev/xvda ro selinux=0 init=/bin/sh信息略......device-mapper: ioctl: 4.27.0-ioctl (2013-10-30) initialised: [email protected]: starting version 147dracut: Starting plymouth daemonxlblk_init: register_blkdev major: 202 blkfront: xvda: barriers disabled xvda: unknown partition tableEXT4-fs (xvda): mounted filesystem with ordered data mode. Opts: dracut: Mounted root filesystem /dev/xvdadracut: Switching root/bin/sh: can't access tty; job control turned off/ # lsbin   dev   lib   media  mnt   proc  sysboot  etc   lost+found misc  opt   sbin  usr

5）.切换虚拟终端查看虚拟机状态

# xm listName          ID Mem VCPUs  State Time(s)Domain-0          0 1024  1  r----- 197.9busybox          2 512  1  -b----  1.4

其ID号会在关机启动后自动增长，我们来测试一下：

关闭虚拟机：# xm destroy busybox启动虚拟机：# xm create -c busybox 然后查看虚拟机列表的信息，可以发现ID号自动增长：# xm listName          ID Mem VCPUs  State Time(s)Domain-0          0 1024  1  r----- 201.4busybox          3 512  1  -b----  1.2

其中State状态信息中的选项详解：

r：running，虚拟机处于运行态b：blocked，被阻塞，当前虚拟机等待任务完成；p：pause，暂停态，当前虚拟机暂停在内存中；恢复使用unpause：如#xm unpause linuxs：shutdown，正处于关闭过程中，正在关机状态c：crashed，正处于崩溃过程/崩溃后重启过程中；d：dying，正处于关机过程中；

Time（s）：表示域累计占用的CPU的时长

6）.虚拟机加入网卡设备
需要先给Dom0设置桥设备，方便DomU桥接到Dom0上；

添加网卡桥设备文件：# cd /etc/sysconfig/network-scripts/# cp ifcfg-eth0 ifcfg-xenbr0配置桥接设备：# vim ifcfg-xenbr0 DEVICE="xenbr0"BOOTPROTO="static"NM_CONTROLLED="no"ONBOOT="yes"TYPE="Bridge"IPADDR=172.16.31.1NETMASK=255.255.0.0GATEWAY=172.16.0.1配置网卡设备：# 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"配置桥接模式需要将NetworkManager服务关闭：#chkconfig NetworkManager off#service NetworkManager stop配置完成后重启网络服务：#service network restart

如图所示：

登录终端查看桥接状态：

# ifconfigeth0  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）.将busybox虚拟机关联到这个桥接设备上

需要配置虚拟机配置文件没加入桥设备名称：# 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 = 1disk = ['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这个用户空间能够设置网卡，我们还需要加载xen-netfront.ko进入虚拟机磁盘的指定目录：

# xm destroy busybox# mount -o loop /xen/images/busybox.img /mnt# ls /mntbin dev lib   media mnt proc sysboot etc lost+found misc opt sbin usr我们将Dom0中的xen-netfront.ko模块复制进虚拟机磁盘的lib/modules/目录中：# cd /lib/modules/2.6.32-504.el6.x86_64/kernel/drivers/net/需要查看模块依赖关系：# modinfo xen-netfront.ko filename:  xen-netfront.koalias:   xennetalias:   xen:viflicense:  GPLdescription: Xen virtual network device frontendsrcversion:  5C6FC78BC365D9AF8135201depends:  vermagic:  2.6.32-504.el6.x86_64 SMP mod_unload modversions 可以发现无依赖关系，我们可以直接使用：# cp xen-netfront.ko /mnt/lib/modules/

复制完成后卸载虚拟机磁盘：
# umount /mnt

启动busybox这个虚拟机：

# xm create -c busybox信息略....../ # ifconfig -alo  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)#发现只存在lo环回设备，我们还未加载xen-netfront模块，我们加入网卡模块；/ # insmod /lib/modules/xen-netfront.koInitialising Xen virtual ethernet driver.#再次查看所有网卡设备，可以发现网卡设备；/ # ifconfig -aeth0  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)#设置IP地址；/ # ifconfig eth0 172.16.31.100 up/ # ifconfigeth0  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 #我们来进行ping测试；/ # ping 172.16.31.1 -c 2PING 172.16.31.1 (172.16.31.1): 56 data bytes64 bytes from 172.16.31.1: seq=0 ttl=64 time=2.955 ms64 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 lossround-trip min/avg/max = 0.605/1.780/2.955 ms

至此，一个简单的虚拟机的创建就完成了。

四.实现Xen部署CentOS 6.6系统

1.先关闭我们先前创建的busybox虚拟机
# xm destroy busybox

我们部署安装CentOS 6.6系统，其内核kernel和ramdisk文件由光盘文件提供，选择光盘中isolinux目录下的vmlinuz和initrd.img文件即可；

# ll -htotal 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.创建虚拟机配置文件

# cd /etc/xen/# cp busybox centos6# vim centos6 kernel = "/tmp/vmlinuz"ramdisk = "/tmp/initrd.img"name = "CentOS6"memory = "512"vcpus = 1disk = ['file:/xen/images/centos6.img,xvda,w',]root = "/dev/xvda ro"vif = ['bridge=xenbr0',]

3.创建虚拟机系统的磁盘IO设备文件

# cd /xen/images/# qemu-img-xen create -f qcow2 -o preallocation=metadata centos6.img 120GFormatting 'centos6.img', fmt=qcow2 size=128849018880 encryption=off cluster_size=65536 preallocation='metadata' # ll -htotal 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.由于我是在虚拟机上构建Xen虚拟化，需要提供一个能够能够安装CentOS系统的环境，我选择的是http服务提供系统ISO存放，在安装系统时通过URL安装；

挂载CentOS6.6系统的光盘：# mkdir /var/www/html/centos# mount -t iso9660 /dev/sr0 /var/www/html/centos启动默认的httpd服务：# service httpd start

访问测试如图：

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