• 虛擬機器的運作效率與實體機器的效能相當；

• 最多可支援到具有 32 顆以上 CPU 的主機環境；

• 支援 x86/32, x86/32 含 PAE 技術, 及 x86/64 的硬體平台環境；

• 良好的硬體驅動程式支援，幾乎支援所有的 Linux 裝置之驅動程式；

Xen 的半虛擬化技術主要是用在相同版本的 Linux 上面，也就是說，如果妳想要使用半虛擬化的方式啟動多個虛擬機器， 那麼那些虛擬機器全部都必須是相同的作業系統，甚至要求相同版本與相同核心的 Linux distribution 喔。

如果妳想要安裝不同版本的 Linux 或者是其他的 OS (例如 Windows XP) 時，就得要使用全虛擬化技術了。 但是全虛擬化技術是有其限制的，當你的硬體滿足下列需求時，全虛擬化技術才能夠動作：

• 你的硬體支援 Intel 的 VT 技術 (Virtualization Technology, Intel-VT)；

• 你的硬體支援 AMD 的 SVM 技術 (Secure Virtual Machine, AMD-SVM or, AMD-V)。

此外，上面提到的 PAE 指的是 Intel 的實體位址延伸技術 (Physical Addressing Extensions, PAE)， 這項技術可讓原本僅支援到 4GB 實體記憶體的 32 位元硬體平台，可支援到最大 64GB 的記憶體喔！ 而且， Xen 幾乎可以在所有的 P-II 以上等級的硬體平台上面跑半虛擬化任務，如果不跑全虛擬化的話，其實效能確實是 OK 的啦！

近來由於虛擬機器軟體的流行，加上 x86 電腦效能與 CPU 運算核心單元的增加，兩大 x86 CPU 製造商 Intel/AMD 都發表了新的整合到 CPU 的虛擬技術，分別是 Intel 的 Vanderpool 虛擬技術以及 AMD 的 Pacifica 技術。 這些技術有的也支援 Xen ，這讓 Xen 的效能增進不少呢！ ^_^

為了解決這個問題，Xen 也分成多個層級 (layer) 來執行。他將 Linux 的核心修改過後， 再使用這個修改過後的核心開機，而開機後先載入 Xen 的監督器 (Hypervisor) ， 並且啟動第一個在上頭的作業系統，我們稱他為 domain-0。 (在 Xen 上面所謂的一個 domain 就是一個虛擬機器囉！)

Domain-0 之所以要先被載入是因為 Domain-0 含有其他虛擬機器啟動所必須的控制指令， 並且 domain-0 也是控制虛擬裝置的重要主控系統。 在 domain-0 上頭最重要的就是一個 xend 的常駐程式，其他的 domain 都是由這個 xend 來管理的。 至於命名方面，除了 domain-0 之外的其他虛擬機器就依序被稱為 domain-1, domain-2 等等， 我們通稱為 domain-U 囉。這些咚咚的相關性有點像這樣：

圖 2-1、Xen Hypersvisor 的功能示意圖(註7)

由上圖我們知道 domain-0 真的是很重要的，因為他直接控制 Xen 的監督器 (Hypervisor)，而且掌握了實際的 Linux 驅動程式 (drivers)。而其他的虛擬機器 (domain-U) 則是透過 Xen 監督器來與實際的硬體以及 domain-0 達成溝通。而為了讓 domain-0 能夠與 Xen 結合，我們必須要修改 domain-0 的核心才能夠順利運作。並且需要使用 domain-0 的核心來開機才可以。 domain-0 是所有虛擬機器的來源，所以他可以盡量簡單一點，其他的個別服務則可以放置到不同的 domain 當中了。

那個 xend 也是很重要的咚咚，他可以管理 domain-0 與其他 domain 之間的啟動與溝通， 可以提供一個終端機 (console) 介面來讓 domain-0 登入其他的 domain ，所以我們也必須要啟動這玩意兒才行。

早期 Xen 尚未被各 distribution 整合到各自的版本中時，使用者必須要由 Xen 的官方網站下載原始碼， 然後自行重新編譯核心以及編譯 Xen 軟體才行。說實在的，玩個 Xen 這麼麻煩，倒不如不要玩！^_^。 然而在 RHEL 5 (CentOS 5) 以後， Xen 已經包含在原始釋出的套件中了，所以我們直接用 yum 就能夠安裝妥當！ 所以要搞定一部 Xen 的 domain-0 已經不再是不可能的任務囉！^_^

對於 Xen 的基本原理有一些認識之後，接下來就讓我們開始在 CentOS 5 上面進行一個小小的實驗吧！

• 半虛擬化 (Para-virtualization) 硬體需求：

  只要是 64 位元的 x86 主機 (x86_64) 都能夠支援半虛擬化的環境。如果是 32 位元的主機 (x86) 時， 該主機必須要支援的實體位址延伸技術 (PAE) 才能夠使用 xen 喔！那如何確認呢？很簡單，檢查 CPU 的參數即可：

  [root@linux ~]# cat /proc/cpuinfo | grep flags flags : fpu tsc msr pae mce cx8 mtrr mca cmov pat pse36 mmx fxsr sse up

  嘿嘿！這一部主機是鳥哥的 P-III 800 主機，看吧！確實有支援 PAE 喔！所以當然可以玩 Xen 囉。

• 全虛擬化 (Fully-virtualization) 硬體需求：

  如果妳需要全虛擬化的技術支援時，此時需要硬體有支援虛擬化技術才行。 目前在 x86 的主機當中， Intel 提供 VT 技術， AMD 則提供 SVM 技術。 這兩種技術在 CPU 的旗標分別是： Intel (vmx) 與 AMD (svm) 。 鳥哥在 Core Duo 主機上面的測試可以發現：

  在 Intel Core 2 Duo 的 CPU 主機上面測試 CPU 旗標： [root@linux ~]# cat /proc/cpuinfo | grep flags flags : fpu tsc msr pae mce cx8 apic mtrr mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe nx lm constant_tsc up pni monitor ds_cpl vmx est tm2 cx16 xtpr lahf_lm # 瞧！是有那個 vmx 的支援啦！

  至於 AMD 的主機旗標則是：(下表感謝donyingle兄的提供！)

  在 AMD Athlon(tm) 64 X2 的 CPU 主機上面測試 CPU 旗標： [root@linux ~]# cat /proc/cpuinfo | grep flags flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ht syscall nx mmxext fxsr_opt rdtscp lm 3dnowext 3dnow pni cx16 lahf_lm cmp_legacy svm extapic cr8legacy 3dnowprefetch ts fid vid ttp tm stc 100mhzsteps # 瞧！是有那個 svm 的支援啦！

  如果確定你的 CPU 有支援上述的條件後，嘿嘿！那我們就可以開始底下的遊戲啦！如果沒有支援呢？ 那很抱歉，底下的資料看看就好！

約略談了一下 Xen 的原理、特色之後，在開始玩弄 Xen 之前，我們得瞭解運作 Xen 所需要的各項套件，並且順利安裝後，才能夠使用的啊！ ^_^。如同前一小節提到的， 要使用 Xen 半虛擬化 (Para-virtualization) 必須要修改核心才能夠順利的運作。 在以前的版本妳需要重新編譯核心，不過，在新的版本，例如 CentOS 5.x 底下，就已經將 Xen 的核心幫妳編譯好了！妳可以直接安裝即可。所以，妳需要安裝的套件主要有：

• kernel-xen：修改的 Linux 核心，使可以跑 Xen 的環境；

• xen：主要的 xen 套件，包括設定檔、啟動腳本、所需的基本函式庫等；

• xen-libs：Xen 所需要的函式庫等；

• python-virtinst：提供終端機安裝的軟體；

• virt-manager：為一個圖形使用者介面軟體，可在圖形介面管理 xen 喔！

在 CentOS 5.x 的環境下，妳可以使用 yum 直接來安裝這幾個套件。安裝完畢後請務必使用新的核心開機！ 以鳥哥的例子來說，我安裝了數個核心，包括 kernel-2.6.18-8.1.14.el5 及 kernel-xen-2.6.18-8.14.el5 ， 所以在 grub 的設定檔當中會像這樣：

[root@linux ~]# vi /boot/grub/menu.lstdefault=0
timeout=5
splashp_w_picpath=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.18-8.1.14.el5xen)        root (hd0,0)        kernel /boot/xen.gz-2.6.18-8.1.14.el5        module /boot/vmlinuz-2.6.18-8.1.14.el5xen ro root=/dev/hda1 rhgb quiet        module /boot/initrd-2.6.18-8.1.14.el5xen.img
title CentOS (2.6.18-8.1.14.el5)root (hd0,0)kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.1.14.el5 ro root=/dev/hda1 rhgb quietinitrd /boot/initrd-2.6.18-8.1.14.el5.img

妳必須要注意到，鳥哥使用的開機選單為第0個，亦即是 2.6.18-8.1.14.el5xen 那一個！ 然後重新啟動這部 Linux 主機喔！啟動完成後，應該再次的確認一下是否為 xen 的核心才行！

[root@linux ~]# uname -r
2.6.18-8.1.14.el5xen# 仔細看，鳥哥的核心為新的 xen 的核心喔！[root@linux ~]# chkconfig --list | grep xen
xend        0:off  1:off  2:on   3:on  4:on  5:on  6:off
xendomains  0:off  1:off  2:off  3:on  4:on  5:on  6:off
# Runlevel 3/5 的 xen 相關服務是有啟動的才行！[root@linux ~]# pstree -p | grep xen|            |-xenbus(10)|            `-xenwatch(9)|-xenconsoled(2348)---{xenconsoled}(2349)|-xenstored(2340)
# 這樣看來，應該確實是有啟動的樣子喔！繼續最後一個確認！[root@linux ~]# xm list
Name                  ID Mem(MiB) VCPUs State   Time(s)
Domain-0               0      462     1 r-----     49.2
# xm 為 Xen 的重要指令，list 為列出已經在跑的 xen 系統，預設有 domain-0 存在！

透過上面的測試，我們會知道 xen 確實已經順利的啟動，而且也啟動前面談到的那個重要的 domain-0 囉！ 接下來我們再來聊一聊那 xen 的設定檔在哪裡？

• xen 的套件結構

  我們前面談到過， Xen 在 domain-0 是由一個 xend 的服務所管理的，他可以用來啟動、關閉與連結到其他的 domain-U 當中。此外， Xen 亦提供許多的指令來讓系統管理員管理他們的 domain-U 啊！這些重要的啟動執行檔為：

  • /usr/sbin/xend：就是 xend 的啟動腳本，使用 python 程式語言寫成的；

  • /usr/sbin/xm：重要的管理 xen 的指令，可輸入 xm help 查詢用法。

  至於與 xen 有關的設定檔，包括一些模擬元件的啟動腳本都在 /etc/xen 底下，在這個目錄下的許多資料為：

  • /etc/xen/xend-config.sxp：這個重要！是 xend 的設定檔！內容包括 domain-0 的類型、網路的連結方式、 domain-0 的記憶體與CPU等資源配置、是否使用 vnc 作為 domain-U 的連線方式等等。 不過，鳥哥覺得，這個檔案不太需要更動，使用預設值就很夠用了。

  • /etc/xen/：裡面含有數個 domain-U 的設定檔範本，包括：xmexample1, xmexample.hvm。 其中，那個 xmexample.hvm 可作為完整模擬的參考範本喔！

  • /etc/xen/auto：如果妳想要在系統開機時就自動啟動某個 domain-U 的話，可以將該設定檔指定連結到這個目錄中。 舉例來說，如果妳要在開機後立即使用 /etc/xen/xmexample.hvm 設定檔來啟動某個 domain-U ， 那可以這樣做：

    [root@linux ~]# cd /etc/xen/auto [root@linux auto]# ln -s ../xmexample.hvm .# 這只是個範例，妳可不要跟著做！因為 xmexample.hvm 還需要修改才能運作！

  • /etc/xen/scripts：這目錄有趣了！包括虛擬設備的啟動、虛擬網路的啟動、 虛擬橋接器的啟動等等，都是透過這目錄底下的所有檔案來達成的！

  在妳安裝完畢，並且使用新核心啟動後，接下來讓我們開始來處理一個小案例吧！

• step 1: 按下電源，主機開始讀取 BIOS 資料；

• step 2: 取得開機的裝置順序，並由 MBR 取得開機選單與開機管理程式；

• step 3: 由開機管理程式載入 Linux kernel 及虛擬磁碟 (initrd)；

• step 4: Kernel 偵測硬體載入適當的驅動程式，並掛載根目錄以讀取核心模組；

• step 5: 開始由 /sbin/init 程式設定主機的環境。

由上述的動作，我們可以知道 Linux 開機的重點在於 1. 核心 2. 虛擬磁碟 (initrd) 及 3. 根目錄 (/) 了。 雖然核心與虛擬磁碟我們的 CentOS 5 已經提供了，但是預設的虛擬磁碟好像並未主動的加入 Xen 的某些驅動程式， 因此我們得需要針對虛擬磁碟進行設定才好。此外，每個 Xen domain 的根目錄也很傷腦筋的！因為根目錄需要很多資料，而且還需要掛載類似 /sys, /proc, /dev, /selinux 等特殊的檔案系統哩！ 那該如何處理根目錄呢？底下就讓我們來處理處理：

• 硬體支援性

  就如同前面幾個小節談到的，如果我們的硬體並不支援 xen 所必須要的功能，那麼妳是無法建立好你的 domain-U 的！ 在這個泛用案例當中我們的重點是測試半虛擬化，因此妳只要具有 PAE 的支援即可。 鳥哥以較低階的 P-III 800 來進行測試，硬體檢查的結果是這樣的：

  [root@linux ~]# cat /proc/cpuinfo | grep flags flags : fpu tsc msr pae mce cx8 mtrr mca cmov pat pse36 mmx fxsr sse up

  妳可以發現確實存在那個 pae 的關鍵字，因此我們這個系統是可以玩 Xen 的半虛擬化技術的！ 所以讓我們繼續進行工作吧！

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• 根目錄所需磁碟槽

  根目錄所需磁碟槽的來源可以有兩個，一個是實體硬碟，一個是利用 dd 建立一個大檔案來使用。 鳥哥比較傾向利用 dd 來處理你的根目錄喔！妳可以這樣做：

  範例：建立一個 5GB 的大檔案 [root@linux ~]# mkdir -p /disk2/xen# 因為鳥哥的 /disk2 為一顆額外的硬碟，所以容量比較大啦！[root@linux ~]# cd /disk2/xen [root@linux xen]# dd if=/dev/zero of=xen.img bs=1M count=5000 5000+0 records in 5000+0 records out 5242880000 bytes (5.2 GB) copied，178.482 秒，29.4 MB/s # 這個時候會開始創造一個 5GB 左右的檔案，由於硬碟速度快慢的關係，# 這個動作可能會消耗數分鐘到數十分鐘不等。[root@linux xen]# ll /disk2/xen -rw-r--r-- 1 root root 5242880000 Oct 10 00:30 xen.img

  檔案是建立起來了，不過如果你的 Linux 有啟動 SELinux 的話，還需要一些類型的改變才可以！ 其實動作也不難，這樣做就對了！

  [root@linux xen]# chcon -t xen_p_w_picpath_t -R /disk2/xen [root@linux xen]# ll -aZ /disk2 drwxr-xr-x root root user_u:object_r:xen_p_w_picpath_t . drwxr-xr-x root root system_u:object_r:file_t .. -rw-r--r-- root root user_u:object_r:xen_p_w_picpath_t xen.img # 如果妳有啟動 SELinux 才需要這麼做，否則就略過。# 反正你要記得 Xen 的檔案必須要是 xen_p_w_picpath_t 的安全內容類型。

  檔案建立起來後，就需要進行格式化囉～格式化的方法為：

  範例：將剛剛建立的大檔案格式化為 ext3 的檔案格式 [root@linux xen]# mke2fs -j /disk2/xen/xen.img mke2fs 1.39 (29-May-2006) /disk2/xen/xen.img is not a block special device. Proceed anyway? (y,n) y Filesystem label= OS type: Linux Block size=4096 (log=2) ....底下省略....

  由於這是檔案不是磁碟分割槽，所以會有上述的警告訊息，妳按下『y』就對啦！

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• 複製或安裝根目錄

  由於 domain-U 與 domain-0 其實是一樣的系統，因為是半虛擬化嘛！所以，最簡單的根目錄製作方法， 就是將原本的 domain-0 的根目錄複製到新的分割槽內就對了！ 以鳥哥的例子來說，妳可以簡單的這樣做：

  [root@linux ~]# mount -o loop /disk2/xen/xen.img /mnt# 先將剛剛製作出來的資料給他掛載起來，這是特殊掛載法喔！[root@linux ~]# cp -ax /{root,dev,var,etc,usr,bin,sbin,lib} /mnt# 這幾個目錄的資料是一定需要複製的！粉重要！。[root@linux ~]# mkdir /mnt/{proc,sys,home,tmp,selinux}# 這幾個目錄與虛擬檔案系統有關，包括程序、核心資料等目錄，所以要先建立[root@linux ~]# vi /mnt/etc/fstab/dev/sda1 / ext3 defaults 1 1 devpts /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0 tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0 proc /proc proc defaults 0 0 sysfs /sys sysfs defaults 0 0 # 我這裡假設我的根目錄所在磁碟槽為 SATA 硬碟的第一個分割槽，# 所以是 /dev/sda1 。此外，其他的檔案系統如 proc, sysfs 都必須要寫入！# 至於原本在 domain-0 的其他裝置，就給他拿掉吧！[root@linux ~]# vi /mnt/etc/sysconfig/network NETWORKING=yes NETWORKING_IPV6=no HOSTNAME=xen.test.hostname# 這裡設定一下妳的主機名稱啦！[root@linux ~]# vi /mnt/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0DEVICE=eth0BOOTPROTO=noneIPADDR=192.168.0.123NETMASK=255.255.255.0ONBOOT=yes# 建議將 IP 也設好。但是要注意那個 HWADDR 最好能夠拿掉不設定！[root@linux ~]# umount /mnt# 記得將掛載的資料給他卸載掉

  基本上，根目錄的設定到這裡就算結束了！不過，妳會發現由於 domain-U 的資料都是由 domain-0 來的， 而不同的主機其實設定不會相同，所以使用上述的作法妳會發現有幾個小問題：

  • 妳必須要手動處理一些小設定，包括主機名稱, /etc/fstab, IP 參數等等；

  • 即使手動處理過上述的資料，還是很可能會無法成功的啟動 domain-U ；

  • 由於 domain-0 可能會安裝比較多的套件，這些資料又在 domain-U 當中用不著，徒然造成硬碟容量的浪費。