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Xen系统基本原理分析简述Xen最初是由剑桥大学主持开发的一个开源虚拟化项目，当时是基于32位的x86体系结构设计开发，实现在单个服务器上运行多个Xen虚拟机以便运行多个服务器应用。后在2007年被Citrix公司收购。1.1 Xen体系结构在Xen系统中，存在一个轻量级的软件层，管理和控制物理硬件，并向运行在它之上的虚拟机提供虚拟硬件资源，同时分配和管理这些资源，并保证虚拟机之间的相互隔离。这个轻量级的软件层被称为虚拟机管理器(VMM)，或Xen hypervisor，而之上的虚拟机则被称为虚拟域(domain)。Xen采用混合模式，在众多domain中存在一个特权域来辅助xen hypervisor管理其他domain，以及提供其他domain对I/O设备的访问。这个特权domain称为Domain 0(Dom0), 其他则称为Domain U(DomU)。Xen体系结构如下图所示：图11.2 半虚拟化和全虚拟化在经典的虚拟化模型中，CPU的虚拟化通常采用“特权解除”和“陷入-模拟”技术。“特权解除”是指为了实现VMM对虚拟机的控制，降低Guest OS运行的特权级别，而将VMM运行在最高特权级的技术。解除了Guest OS的特权之后，Guest OS的大部分指令仍可以直接在硬件上执行，只有执行到特权指令时才“陷入”到最高级别的VMM中模拟执行，即实现“陷入模拟”技术。但早期的x86的架构并不适用上面这种模式，原因在于x86指令集的一些敏感指令在降低特权之后不会陷入异常(沉默的失败)，导致VMM不能感知到Guest OS的行为而无法进行模拟。在这种情况下，Xen采用了半虚拟化的技术来实现。半虚拟化是通过修改Guest OS的代码来实现，Guest OS知道自己运行在虚拟机中，将敏感指令替换成陷入指令以便VMM感知并模拟执行。在Xen中，是通过将各种敏感指令替换成对应的超级系统调用来实现。后来intel和AMD分别发布CPU的虚拟技术，对x86指令集进行了扩展，使x86也能支持上述“陷入-模拟”模式，这样在虚拟化时就不再需要修改Guest OS。目前Xen能支持上述两种虚拟化模式的虚拟机。对于半虚拟化和全虚拟化这2种模式，除了CPU的虚拟化外，内存、IO外设的虚拟化实现也不一样。1.3 虚拟机使用XEN采取混合模式，控制软件在Dom0上，因此对用户来说，直接面对的是Dom0。Dom0上运行的OS为经过修改的linux操作系统。1.3.1 xm命令Xen 虚拟机的管理通过xm命令来实现，其语法为xm subcommand [args]，常用subcommand有：create创建并运行一个虚拟机destroy销毁一个虚拟机shutdown 关掉虚拟机reboot重启虚拟机list查看所有虚拟机console连接虚拟机控制台top查看所有虚拟机运行状态更多命令可参见xm –help。1.3.2 虚拟机配置创建虚拟机需要一个配置文件，用来指定虚拟机的各项虚拟设备及属性，在/etc/xen/目录下有几个xmexample文件，可作为参考。配置文件中的主要参数解释为：name = zy_hvm #虚拟机名字#uuid = 35ded06e-f4c5-257c-7e9e-7775baa19de0 #虚拟机uuid，通常不指定，#自动生成maxmem = 512 #虚拟机最大内存memory = 512 #虚拟机初始运行时分配的内存大小vcpus = 1 #虚拟机的虚拟cpu个数builder = hvm #虚拟机类型，hvm表示全虚拟化虚拟机，#linux表示guest os为半虚拟化的linuxkernel = /usr/lib/xen/boot/hvmloader #虚拟机的加载器，在全虚拟化时虚拟机由#hvmloader来加载；半虚拟化时可直接指定#为需要运行在虚拟机上的linux Guest OSboot = c #虚拟机的启动方式，全虚拟化虚拟机使用。 #c表示从硬盘启动，d表示从光盘启动。# ramdisk = /home/zhangyi/xen/zy_1/initrd_cpio_glibc.gz #半虚拟化虚拟机使用，需要#使用ramdisk作为Guest OS的根文件系统的情况on_poweroff = destroy #虚拟机执行poweroff命令的动作为destroyon_reboot = restart #虚拟机执行reboot命令时的动作为restarton_crash = restart #虚拟机crash时的动作为restartdevice_model = /usr/lib/xen/bin/qemu-dm #虚拟机外设使用qemu设备模型disk = [tap:aio://home/zhangyi/xe