xen虚拟化基础篇

xen是一个开放的源代码虚拟机监视器，有剑桥大学研发。它打算在单个计算机上运行多达128个满足特征的操作系统，操作系统必须进行显示地修改(“移植”）以在Xen上运行(但是提供对用户应用的兼容性)。这使得无需特殊硬件支持，就能达到高性能的虚拟化。 Xen由三部分组成：

• 第一部分：Xen Hypervisor，又称虚拟机监控程序(Virtual Machien Monitor简称VMM），VMM工作原有linux系统内核位置，替代了linux系统内核，用于虚拟CPU、Memeory等；
• 第二部分：Xen Dom0，又称特殊区域；为vmm提供硬件驱动程序，用于协助vmm驱动各个底层硬件，同时又为Xen DomU提供模拟IO等功能；由于特殊原因Linux-2.6.37以后的内核才支持Xen Dom0，建议大家在使用xen时使用linxu-3.0以后的内核；
  • 第三部分：Xen DomU，非特权区域；实际生产中的操作系统

Xen虚拟技术分类：

• (1)完全虚拟化：DomU中的各个硬件都是由VMM和Dom0虚拟和模拟实现；
  • (2)半虚拟化：DomU中的CPU、Memory有VMM模拟实现，IO等设备分为前端(Front)和后端(Back)，前端工作在DomU中，而后端工作在Dom0中；

  

  DomU中的网卡eth0与Dom0中的viif#中的设备对应，不再由Dom0模拟，这大大提升了IO性能

• (3）借助于硬件设备的半虚拟化；例如Intel的vt-d技术

Xen Hypervisor分类：

• (1)default/xm(Xen-4.1)：需要依赖于xend守护进程
  • (2)defualt/xl(Xen-4.2)：无须启动xend服务进程

CPU虚拟化实现的方式：

• (1)模拟(emulation): 纯软件方式，性能较差
  • (2)虚拟化(Virtualization)：虚拟化由分为两类
    • 第一类：完全虚拟化 BT: VMware软件实现的技术；称为二进制翻译 HVM: 硬件辅助的虚拟化
    • 第二类：半虚拟化

Memroy虚拟化实现的方式：

• 在进程角度看memory是线性地址空间，而站在内核角度看memroy是物理地址空间； 虚拟化实现方式： Intel：Intel的Extended Page Table技术，简称为EPT AMD: AMD的Nested Page Table技术，简称为NPT

IO的虚拟化实现方式：

• (1)模拟：完全有软件来模拟真实的硬件来实现
  • (2)半虚拟化：借助于前端(front)和后端(back)实现
  • (3)IO透传(IO-Through): 例如Intel的VT-d技术，基于北桥硬件的辅助虚拟化

虚拟化网络：由TUN或TAP实现

• 在计算机网络中，TUN与TAP是操作系统内核中的虚拟网络设备。 不同于普通靠硬件网络板卡实现的网络设备，这些虚拟的网络设备全部用软件实现，并向运行于操作系统的软件提供与硬件的网络设备完全相同的功能。TAP等同 于一个以太网设备，它操作第二次数据包如以太网数据帧；TUN模拟了网络层设备，操作三层数据包比如IP数据包；操作系统通过TUN/TAP设备向绑定该 设备的用户空的程序发送数据，反之，用户空间的程序也可以像操作硬件网络设备那样，通过TUN/TAP设备发送数据，在后中情况下，TUN/TAP设备向 操作系统的网络栈投递(或”注入”)数据包，从而模拟从外部接受数据报的过程。 常见的方式有以下几类： - (1)nat mode； - (2)bridge mode； - (3)host-only； - 4)route mode； - (5)isolation mode: