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Xen虚拟化基础篇第1/2页

程序员文章站 2022-03-18 12:53:16
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...

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虚拟化基础篇第1/2页

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:

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 centos6
baseurl=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=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 -h
total 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”:

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选择“build options”选项:

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以静态二进制创建busybox,不共享库文件:

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配置完成后点击exit,退出后点击yes保存:

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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
# 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,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 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 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).切换虚拟终端查看虚拟机状态

# 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 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 linux
s: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=172.16.31.1
netmask=255.255.0.0
gateway=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:

Xen虚拟化基础篇第1/2页

登录终端查看桥接状态:

# 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).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 = 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 /mnt
bin dev lib   media mnt proc sys
boot 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.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 -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)
#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.ko
initialising xen virtual ethernet driver.
#再次查看所有网卡设备,可以发现网卡设备;
/ # 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)
#设置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 
#我们来进行ping测试;
/ # 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 -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.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 = 1
disk = ['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 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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