Virtualización con Xen

Xen

Índice

Breve introducción a Xen

Sistemas de virtualización.

Ventajas y desventajas.

Ámbitos de aplicación.

Componentes de Xen, arquitectura

Requisitos hardware

Instalación: modo sencillo

Instalación de paquetes

Administración vía consola

Configuración

Ejemplos

Instalación: modo hacker

Uso del kernel original de XenSource

Distintos kernels

Introducción a Xen

Monitor de máquinas virtuales (hypervisor)

Varios SO distintos en el mismo hardware

Abstracción de recursos físicos

Interface uniforme para el hardware -> portabilidad

Funciona en hardware 'barato' *

Para sacarle todo el partido -> extensiones de Intel y AMD.

Rápido, escalable

Característivas avanzadas

PCI passtrough

Live migration

Es Software Libre!!

Sistemas de Virtualización

Xen soporta las siguientes formas de virtualización:

Full Virtualization:

Parecido a la emulación.

Los SO se quedan sin modificar.

Solo funcionan sobre la misma arquitectura que el hardware real.

Necesarias las extensiones Intel VT o AMD V.

Simplifica instrucciones x86.

Traducción de instrucciones binarias 'al vuelo'.

Paravirtualización:

El sistema operativo huésped ha de estar modificado.

La comunicación con el hardware se realiza a través del hypervisor.

Dificultades con SO cerrados.

Ventajas: rendimiento, escalabilidad.

Ventajas y desventajas

Full Virtualization:

No hay que modificar el sistema operativo huésped

Muchas instrucciones se ejecutan directamente en el hardware.

Paravirtualización:

Mejor rendimiento.

Las modificaciones en el kernel huésped ayudan a una ejecución más eficiente.

A la hora de elegir el sistema hay que tener en cuenta que cuando mayor sea el aislamiento entre máquinas virtuales menor será el rendimiento.

Xen en un entorno paravirtualizado obtiene un perfecto equilibrio entre rendimiento y aislamiento.

Ámbitos de aplicación

Mantener varios sistemas paralelamente

Desarrollo + producción

Tener entornos de ejecución aislados

Aunar servidores para ahorrar costes y espacio

Pruebas de servicios

Just 4 fun!!

Componentes de Xen, arquitectura

Componentes de Xen, arquitectura (2)

Sistema servidor (dom0)

Kernel modificado para que se comunique con el hypervisor (oficial: 2.6.18 de XenSource).

Hypervisor y utilidades de Xen instaladas.

Hardware real.

Sistema huésped (domU)

Kernel modificado para interactuar con el hypervisor (dom0). Soporte en el mainline del kernel desde la versión 2.6.23

Resto del sistema operativo y aplicaciones sin modificar.

Posibilidad de acceso exclusivo a hardware real: pci passthrough.

Arquitectura de red

Modalidades de funcionamiento:

Modo bridge

NIC virtual en el domU

Bridge Ethernet con la interfaz real del dom0

El domU aparece como un host más de la red

Modo routing

2 redes diferentes: la red real y la virtual.

Routing IP entre ambas redes

Modo NAT

Segmento de red virtual NO accesible desde el exterior

Routing entre el segmento de red virtual oculto mediante NAT.

Cada guest puede tener hasta 3 VIFs, + las 'reales'.

Requisitos hardware

Se recomienda la arquitectura x86, es donde mejor funciona.

Para poder trabajar con HVM, necesario procesador con extensiones de virtualización:

Intel-VT

cat /proc/cpuinfo | grep vmx

AMD-V

cat /proc/cpuinfo | grep svm

Disco duro

Todos los guests accediendo al mismo tiempo

RAM

Los domU se la 'roban' al dom0

Instalación: modo sencillo

Instalación de paquetes necesarios

apt-get install bridge-utils libc6-xen libxen3 linux-xen python-xen-3.2 xen-docs-3.2 xen-hypervisor-3.2 xen-tools xen-utils-3.2

Debería funcionar un simple apt-get install ubuntu-xen-desktop pero actualmente en Hardy esta roto (¿no era LTS?)

Reiniciar y arrancar con el nuevo Kernel.

Welcome to Xen!

Administración vía consola

Comandos de administración:

Arrancar domU y acceder a su consola: xm create /etc/xen/farsa.cfg -c

Arrancar un domU y dejarlo en background: xm create /etc/xen/farsa.cfg

Conectarse a la consola de un domU: xm console farsa

Reiniciar domU: xm reboot farsa

Apagar domU: xm shutdown farsa

Apagar (malamente) domU: xm destroy farsa

Todas las opciones de xm: xm help

Administración vía consola (2)

Estado del sistema: xentop

Mensajes de arranque de Xen: xm dmesg

Listado de guests arrancados: xm list

Configuración (1)

Configuración general de Xen:

/etc/xen/xend-config.sxp # Configuración del tipo de red (network-script network-bridge) (vif-script vif-bridge) # Hardware para el dom0 (dom0-min-mem 256) (dom0-cpus 0) # Acceso VNC (vnc-listen '0.0.0.0') (vncpasswd '')

Configuración (2)

Configuración de un domU (paravirt) [ejemplo]

/etc/xen/farsa.cfg kernel = '/boot/vmlinuz-2.6.24.3' ramdisk = '/boot/initrd.img-2.6.24.3' extra = 'console=hvc0 nomce' memory = '128' root = '/dev/xvda1 ro' disk = [ 'phy:/dev/sdb1,xvda1,w', 'file:/var/xen/swp.img,xvda2,w' ] name = 'lvmbase' vif = [ '' ] on_poweroff = 'destroy' on_reboot = 'restart' on_crash = 'restart'

Configuración (3)

Configuración de un domU (HVM) [ejemplo]

/etc/xen/farsa.hvm kernel = "/usr/lib/xen/boot/hvmloader" builder='hvm' memory = 128 name = "debian-hvm" vif = [ 'type=ioemu,bridge=xenbr0' ] disk = [ 'file:/var/xen/debian.img,hda,w', 'file:/var/xen/debian.iso,hdb:cdrom,r' ] on_poweroff = 'destroy' on_reboot = 'restart' on_crash = 'restart' device_model = '/usr/' + arch_libdir + '/xen/bin/qemu-dm' boot="dc" sdl=0 vnc=1 nographici=0 stdvga=0 serial='pty' localtime=1 keymap='es'

Creación de un domU

Paravirtualización

Se puede hacer diréctamente con Debootstrap, pero xen-tools automatiza el proceso:

/etc/xen-tools/xen-tools.cfg dir = /var/xen-gests #donde se almacenan las máquinas virtuales debootstrap = 1 #indicamos que haremos deboot size = 2Gb #tamaño del disco memory = 128Mb #cuanta memoria queremos utilizar swap = 128Mb #tamaño de la swap fs = ext3 #tipo de sistema de ficheros dist = etch #distribución de GNU/Linux arch = i386 #arquitectura passwd = 1 #indicar si se pedirá contraseña mirror = http://ftp.es.debian.org/debian/ #mirror gateway = 192.168.1.100 #puerta de enlace netmask = 255.255.255.0 #mascara de subred kernel = /boot/vmlinuz-2.6.24.3 #el kernel que creamos

Creación de un domU (2)

Para crear un nuevo domU con xen-tools: xen-create-image --hostname=base-domU –ip=192.168.1.25

Full Virtualization (HVM)

Para crear un domU basta con lanzar el domU y seguir con la instalación.

Ejemplos

Arranque de domU paravirtualizado: Debian Etch 4.0

Arranque de domU paravirtualizado: FreeBSD 7

Inicio de instalación de Debian Etch (HVM)

Inicio de instalación de Windows XP (HVM)

Instalación: modo 'hacker'

La instalación sencilla utilizaba el mismo Kernel para todo.

Poca flexibilidad.

Imposibilidad de realizar cambios en la configuración del Kerne.

En ocasiones puede ser necesario utilizar Kernels distintos para el dom0 y para los domU

Necesidad de realizar cambios en la configuración del Kernel.

Compilación de Xen y del Kernel desde las fuentes

Instalación: modo 'hacker' (2)

Instalación de dependencias necesarias: apt-get install iproute bridge-utils python-twisted binutils zlib1g-dev python-dev transfig bzip2 screen ssh debootstrap libcurl3-dev libncurses5-dev x-dev build-essential gettext gawk mercurial yaird bcc libsdl1.2debian-all libsdl1.2-dev libx86-dev libvncserver-dev

Descarga del Xen Hypervisor y las utilidades Xen wget http://bits.xensource.com/oss-xen/release/3.2.1/xen-3.2.1.tar.gz

Descargamos el Kernel parcheado de XenSource hg clone http://xenbits.xensource.com/linux-2.6.18-xen.hg

Instalamos el hypervisor y las herramientas Xen # tar zxvf xen-3.2.1.tar.gz # cd xen-3.2.1 # make xen # make install-xen # make tools # make install-tools

Compilamos el Kernel de Xen. No podemos usar make-kpkg porque actualmente (en Debian Etch) no esta soportada la arquitectura Xen en make.kpkg # cd linux-2.6.18-xen.hg # make menuconfig

Cuidado al habilitar las cosas, este es el Kernel del dom0!

Habilitar soporte para Xen dom0. # make # make modules # make modules_install # make install

Creamos en initrd y lo incluimos en el GRUB: # depmod 2.6.18.8 # mkinitrd.yaird -o /boot/initrd.img-2.6.18.8 2.6.18.8 # update-grub

Ejemplo de entrada generada en GRUB: title Xen 3.2.0 / Debian GNU/Linux, kernel 2.6.18.8 root (hd0,0) kernel /boot/xen-3.2.0.gz module /boot/vmlinuz-2.6.18.8 root=/dev/sda1 ro module /boot/initrd.img-2.6.18.8 savedefault

Para finalizar, automatizamos el arranque del demonio de control de Xen y el gestor automático de domUs. # update-rc.d xend defaults 20 21 # update-rc.d xendomains defaults 21 20

Para hacer que un domU arranque automáticamente al iniciar el sistema, basta con situar el fichero de configuración en /etc/xen/auto/ # ln -s /etc/xen/farsa.cfg /etc/xen/auto/farsa.cfg

Distintos Kernels:

Se compilan igual que el Kernel del dom0 (make, make modules, ...)

Habilitar Xen domU (Paravirtualization -> Xen Guest)

Seleccionar Kernel que queremos en el fichero de configuración.

Acceso a los domU

Acceso sin X

xm console

SSH

Acceso con X

Tarjeta gráfica real, PCI passthrough

VNC

SDL

Virtualización de Hardware

Virtualizar/paravirtualizar hardware es más sencillo que virtualizar la CPU

Xen utiliza el modelo de paravirtualización también para el resto del hardware

Interfaz más sencilla de comunicación.

Mayor independencia del hardware real (mejor a la hora de hacer migraciones).

Virtualización completa

Emulación

Paravirtualización

Drivers específicos

Mejora de rendimiento

Virtualización de Hardware (2)

SIN virtualización!

Hardware real!

Ocultamos el dispositivo PCI al dom0 y de lo damos a un domU -> PCI passthrough En la configuración del GRUB (dom0): pciback.permisive pciback.hide=(02:03.0)(0000:02:03.1) En el fichero de configuración del domU: pci=['02:03.0', '02:03.1']

Salvar, recuperar y migrar un domU

Salvar el estado de un domU

Como la función hibernar en los portátiles.

Facilita un arranque rápido.

xm save

Recuperar el estado de un domU

xm restore

Migración

Estática

Suspender -> Migrar -> Recuperar

Live

No se interrumpe el funcionamiento del domU.

xm migrate

Salvar, recuperar y migrar un domU (2)

Live migration

Los 2 hosts con xend corriendo y configurado para escuchar peticiones de reubicación: /etc/xen/xend-config.sxp (xend-relocation-server yes) (xend-relocation-port 8002) (xend-relocation-address '') (xend-relocation-hosts-allow '')

Sistema de almacenamiento compartido entre ambos hosts.

Misma versión de Xen en ambos hosts.

Fichero de configuración para el domU en los 2 hosts.

Administración mediante GUI: ConVirt

ConVirt, anteriormente XenMan, es una utilidad gráfica de administración de Xen.

http://xenman.sourceforge.net

Instalación de dependencias:

apt-get install python-glade2 python-gtk2 python-paramiko python-rpm python-vte yelp

No hay ni que compilar.

Descomprimir

./ConVirt

Administración mediante GUI: ConVirt (2)

Tips & Tricks

Elegir un hardware super-compatible, no vamos a complicarnos desde el principio...

La RAM esta barata... :)

El rendimiento global es mejor con dispositivos físicos

LVM

Si no vamos a hacer nada raro no necesitamos Kernels distintos...

Para aprender, no es necesario complicarse

apt es tu amigo!!

Referencias

Libro: Running Xen (Prentice Hall)

http://wiki.xensource.com/xenwiki/

http://jailtime.org/

http://del.icio.us/saghul/xen

Licencia

Saúl Ibarra Corretgé - http://www.saghul.net

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