Xen虚拟化基础篇

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

2.安装xen-4.2.5版本的软件，更新内核版本到3.7.10

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；

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：

查看xen的xend服务开机启动项：

4.启动xend服务

可以查看一下现在运行的虚拟机：

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：

2）.格式化虚拟磁盘设备

3）.编译安装busybox为DomU虚拟机提供用户空间

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：

至此，虚拟磁盘就构建完成了。

4）.构建DomU虚拟机

下面进行初始化创建虚拟机：

5）.切换虚拟终端查看虚拟机状态

其ID号会在关机启动后自动增长，我们来测试一下：

其中State状态信息中的选项详解：

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；

如图所示：

登录终端查看桥接状态：

7）.将busybox虚拟机关联到这个桥接设备上

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：

复制完成后卸载虚拟机磁盘：

# umount /mnt

启动busybox这个虚拟机：

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；

2.创建虚拟机配置文件

3.创建虚拟机系统的磁盘IO设备文件

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；

访问测试如图：

5.启动虚拟机进入安装过程

#xm create –c busybox

选择语言：

我们通过URL安装：

配置静态的IP地址：

设置的IP地址如下：

配置我们设置的网络镜像路径：

开始准备：

显示欢迎界面：

出现了我们设置的磁盘文件，我们需要进行初始化：

选择时区：

设置root用户的密码：

使用全部磁盘空间：

进入安装过程：

安装完成后重启：

重启后会自动退出安装，而重启在后台已经执行了，我们需要将虚拟机destroy掉：

6.虚拟机启动配置

我们需要在其他虚拟终端上关闭虚拟机；

然后修改虚拟机配置文件，使用bootloader调用pygrub来启动我们安装的虚拟机，需要注释掉我们使用的kernel和ramdisk防止其再次进行系统安装，还需要加入我们重启和崩溃后的虚拟机自动的操作：

配置完成后我们就可以启动虚拟机了：

# xm create -c /etc/xen/centos6 

启动完成后如图：

查看完成后关闭虚拟机

至此，我们就实现了Xen部署CentOS 6.6系统。

五.通过VNC Server连接进入busybox这个虚拟机

1.安装和配置VNC Server

# yum install vnc-server

安装完成后设置vncpasswd，输入密码即可；

#vncpasswd

启动vncserver服务器：

#vncserver &

2.配置busybox虚拟机的配置文件：

3.通过windows客户端的vncviewer连接到Dom0服务器：

输入密码访问：

登录Xen的Dom0服务器：

然后通过图形化终端启动busybox这个简单的虚拟机：

这是通过sdl软件连接虚拟机的操作；

4.下面我们通过vnc来连接虚拟机：

5.我们在vncserver上安装vncviewer

# yum install -y tigervnc

6.通过windows的vncviewer连接到服务器的图形界面操作

#先启动busybox

#xm create -c busybox

#查看监听端口5900是否打开

#通过vncviewer连接到busybox

#vncviewer 127.0.0.1:5900

输入密码即可进入busybox的虚拟机：

注意：上述两种图形化界面服务都是由宿主机的qemu-dm提供；

至此，通过图形化界面连接到虚拟机的操作就实验完毕。

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