Xen：Linux 虚拟机器软体

Xen：Linux 虛擬機器軟體作者：徐秉義（Albert Hsu）本文主要介紹Xen：一種使用在Linux/Unix 系統下「虛擬機器（Virtual Machine）軟體」。

虛擬機器（Virtual Machine）：將實體機器作虛擬化的動作，藉由軟體的模擬，使得一台實體機器能夠運行起來像是好多台電腦一樣，而「虛擬出來的機器」對於一般使用者來說，除非特別去調查，與「一般其他的實體機器」並不會感受到太大的差別。

底下列出一般常見的虛擬機器與其用途，提供參考：Xen 架構了解虛擬機器概念後，接著來談到我們的主角：『Xen』現階段主要運行於Linux/Unix 系統的Xen 虛擬機器，是一個注重效能的平行虛擬化（Paravirtualization）系統，雖然說Xen 能夠運行在許多Unix/Linux 系統，但因為考量介紹Xen 系統的方便性，以下主要以當紅的Linux 作業系統來探討Xen。

要使得Linux 支援Xen 必須從Linux Kernel 來做改造，也就是要重新編譯Linux Kernel，重新編譯Linux Kernel 聽起來似乎不是一件簡單的事情，所幸許多Linux Distribution 已經將支援Xen 的Linux Kernel 編譯好囉，所以我們只要直接使用Xen 的Kernel 來開機即可，另外要特別聲明Xen Kernel 有兩種『Xen0』（Domain-0）與『XenU』（Guest 系統）。

Xen0要跑Xen 的實體電腦需先跑Xen0 的Kernel 以後，再以Xen0 為基礎來執行多個XenU Guest 系統於Xen0 系統上，簡單說Xen0 是全部XenU 的母系統。

Note：意思是若Xen0 故障損壞，會影響到所有的XenU Guest 系統。

XenU您可以同時運行『多個』XenU Guest 系統在一個Xen0 的實體電腦上，且各個XenU 系統是獨立並且不互相影響，意思是若其中一個XenU 故障損壞亦不會影響到其他Xen 系統。

Xen 優點相對其他的虛擬機器軟體來說，Xen 最大優勢在於『高效能』（High Performance），因為Xen 採用Paravirtualization 而不是使用模擬（Emulation）、全系統模擬（full system simulation）方式，所以能夠使得Xen 系統效能優於其他虛擬機器軟體。

Tips：全系統模擬以VMware 為例，是模擬x86 PC，可以從BIOS 開機重新安裝作業系統，缺點是「效能」上就比不上Xen 使用Paravirtualization 方式，優點是可以隨性安裝Windows、Linux 或FreeBSD 這一類x86 的作業系統。

安全（Security）XenU Guest 系統之間除了正常管道外（例如：ssh、vnc 或NFS 這些網路服務等等），是無法互相影響彼此安全性，若是Xen0 有著多張網路介面卡，Xen 系統甚至能夠使得XenU 使用獨立網路卡（限制XenU 無法使用所有的網路卡），而且某個XenU 若是故障損壞了，也不會使得其他的XenU 或Xen0 故障。

Note：注重系統安全是虛擬機器基本功能之一。

Xen 缺點說到Xen 缺點應該算以『不能執行Windows 作業系統』這個問題最大，原因還是在於講求效能的Xen 採用Paravirtualization 虛擬技術必須更改WindowsKernel 才能執行Windows Guest 系統，當然Windows 並沒有提供我們來更改。

不過另外有個好消息，由CPU 大廠Intel 提供VT 技術（VirtualizationTechnology），使得虛擬機器軟體（例如Xen、VMware）透過「全虛擬」動作來運行許多不同的x86 作業系統，使得Xen 藉由Intel VT 作『全虛擬』在不修改Windows 核心下，也能跑Windows Guest 系統。

使用Intel VT 技術的另一個重點是：以往在沒有Intel VT 技術時，全虛擬Guest 系統效能低落，藉由Intel VT 技術，可使Guest 系統存取硬體效能更加快速與直接，大大增進Guest 系統效能與可用度。

Note：與Intel 同為CPU 大廠之一AMD 也推出類似的技術名稱為『Pacifica』。

Xen 與同性質軟體比較與『Xen』類似的虛擬機器軟體較知名有「VMware」、「微軟Virtual PC 與Virtual Server」與「Parallels Workstation」Xen 採用Paravirtualization 方式，主要是她主推效能至上，也就是以效能見長。

而其他採用全虛擬方式（例如VMware、Parallels Workstation）虛擬機器，主要是可以執行任何x86 作業系統，所以是以相容性見長。

而微軟Virtual PC 官方網站說明只支援Windows 系列Guest 系統，故比較封閉。

Note：全部x86 的虛擬機器系統，皆期待CPU 廠商「Intel VT」與「AMD Pacifica」技術來提昇虛擬出來的Guest 系統效能，屆時虛擬機器軟體會支援以上兩項技術，應該會大大提高虛擬機器技術的實用性。

Xen 系統實戰演練硬體準備及基本需求一台個人電腦，搭配最少需『超過』512 MB 記憶體（256 MB 給Domain-0 的Xen0 使用、256 MB 給test 的XenU 使用），特別注意因為Linux Kernel 啟動時會使用部份記憶體，導致若剛好512 MB 記憶體會無法安裝XenU Guest 系統（記憶體不足256 MB）建議記憶體768 MB 以上。

磁碟空間建議使用20GB 以上硬碟。

測試期間最大磁碟用量為：「2 個Fedora core5 完整安裝」＋「Fedora Core 5 安裝來源檔案」（2 x 9G + 3G = 21G 左右）「Fedora Core 5 安裝來源檔案」是使用於網路安裝XenU Guest 系統。

Note：當您使用Xen Kernel 時，每個Fedora Core 5 最少需要256 MB 記憶體才能夠正常啟動，此與Fedora Core 5 預設最低需求128 MB 不同。

Tips：避免使用完整安裝，以減少安裝時所花費的測試時間。

下表為筆者此次測使所使用硬體規格表：（可以同時啟動一個Xen0 與兩個XenU）Note：筆者測試環境有DHCP 伺服器能夠提供Xen0 與XenU 的IP 設定，若是讀者測試環境沒有DHCP 伺服器也沒有關係，只要將Xen0 與XenU 的IP 設定成同網段（NetID）能夠互相連線即可，例Xen0 192.168.2.2/24、XenU 192.168.2.3/24（24 的意思是255.255.255.0）。

Tips：另外筆者測試環境還有DNS 伺服器能夠提供Xen0 與XenU 的主機名稱解析，若是讀者測試環境沒有DNS 伺服器也沒有關係，只要將底下範本使用主機名稱的部份，將之改成IP 即可，以下筆者此次主機名稱與IP 的資訊。

軟體準備Fedora Core 5 安裝光碟共五片，DVD 版本也可以。

操作開始-建置Xen0第一步：以標準步驟安裝Fedora Core 5使用光碟開機後開始安裝Fedora Core 5，大多使用預設值按下『下一步』，在軟體選擇方面可省略「Office and Productivity」（辦公與出版）軟體，以此方式安裝好Fedora Core 5 大約使用2GB 左右磁碟空間。

Note：安裝期間語系選擇「中文」或「英文」並不會影響到Xen 測試。

Tips：安裝時期關於『Firewall』、『SELinux』設定皆使用預設值即可，需注意有些早期版本Xen 必須關閉SELinux 才能運作（例如Fedora Core 4）若使用Fedora Core 5 則不需要關閉SELinux，防火牆的部份可以在有需要關閉時才關閉即可。

第二步：安裝Xen 相關軟體Xen 相關軟體有三個，列表如下：以上雖然列出三個與Xen 相關的套件，事實上若作為Xen0 系統只需安裝xen與kernel-xen0 套件，操作如下：在Xen0 主機（筆者的為r7-101.ol 主機）使用指令「rpm -ivh xen-3.0.1-4.i386.rpm bridge-utils-1.0.6-1.2.i386.rpm sysfsutils-1.3.0-1.2.1.i386.rpm」來安裝xen 套件。

Note：xen 套件相依bridge-utils 與sysfsutils 套件，請一併安裝。

接下來使用指令「rpm -ivh kernel-xen0-2.6.15-1.2054_FC5.i686.rpm」來安裝kernel-xen0 套件。

Tips：Fedora Core 5 套件都放在光碟片Fedora/RPMS 目錄中。

Note：作為XenU 系統只需安裝kernel-xenU 稍待會在XenU 建置過程中自動安裝。

第三步：使用Xen0 核心開機重開機於GRUB 選單下，於秒數尚未讀完前，按方向鍵『上下鍵』，會發現多一個選擇，即『Xen0 核心開機』選項。

接下來選擇『Xen0』核心開機。

特別注意：筆者嘗試三台電腦，有兩台電腦使用Xen0 核心開機都會卡在「Checking for hardware changes」（檢查硬體變更）猜測是此版Xen0 臭蟲，或許更新到新版Xen0 可解決這個問題。

筆者的解決方法是先換回原本預設核心開機後，輸入指令「chkconfig kudzu off」關閉開機硬體檢查的動作後，再度重新開機使用Xen0 核心即可。

Note：「Checking for hardware changes」動作是由『kudzu』這個服務啟動。

第四步：設定開機預設使用Xen0 核心（建議）已經使用Xen0 核心正常開機成功後，建議您將開機預設值改成使用『Xen0 核心』。

使用指令「vim /boot/grub/menu.lst」修改GRUB 設定檔案，將「default=1」改成「default=0」。

Tips：GRUB 設定檔menu.lst 的default 參數若是0 代表第一個title（Xen0 核心）、若是 1 代表第二個title（Fedora Core 5 預設核心）。

進階學習：您可使用指令「uname -a」來確認正在使用的核心版本號碼。

準備XenU 之網路安裝伺服器Fedora Core 5 安裝XenU Guest 系統已支援從anaconda 安裝（「anaconda」是RedHat、Fedora 預設使用的圖形安裝程式），接下來使用網路安裝（透過NFS、HTTP、FTP）我們會先將安裝來源（也就是光碟片內容）放在Xen0 主機，透過網路來安裝XenU Guest 系統，以下為準備網路安裝伺服器步驟。