Xen与虚拟化技术
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Xen虚拟化技术简介Xen是一种虚拟化技术,可用于创建和管理虚拟机。
它是一个开源的,基于x86架构的虚拟化解决方案。
Xen允许多个操作系统在同一台物理服务器上运行,并提供隔离和资源管理的功能。
本文将介绍Xen虚拟化技术的基本概念、架构和优势。
基本概念HypervisorHypervisor是Xen的核心组件,也是Xen与其他虚拟化技术的区别所在。
Hypervisor允许多个操作系统同时运行在宿主机上,每个操作系统都可以被认为是一个虚拟机。
Dom0是Xen虚拟化环境中的控制域。
它运行一个特殊的Xen内核,负责管理虚拟机的创建、销毁、资源分配等任务。
Dom0也可以运行其他操作系统,如Linux。
DomUDomU是Xen虚拟化环境中的客户域。
每个DomU都是一个独立的虚拟机,可以运行不同的操作系统,如Linux、Windows等。
DomU通过Hypervisor与Dom0进行通信和资源管理。
架构Xen虚拟化技术的架构可以分为四个层次:硬件层、Hypervisor层、Dom0层和DomU层。
硬件层是Xen虚拟化技术的底层,包括物理服务器、CPU、内存、存储等硬件设备。
Hypervisor层Hypervisor层是Xen的核心组件,负责虚拟化和资源管理。
它将物理硬件资源划分为多个虚拟资源,并为每个虚拟机提供独立的运行环境。
Dom0层Dom0层是控制域,运行一个特殊的Xen内核。
它负责管理虚拟机的创建、销毁、资源分配等任务,并提供管理接口供管理员使用。
DomU层是客户域,每个DomU都是一个独立的虚拟机。
DomU可以运行不同的操作系统,并通过Hypervisor与Dom0进行通信和资源管理。
优势Xen虚拟化技术相比其他虚拟化技术具有以下优势:高性能Xen采用了一种称为paravirtualization的虚拟化方式,它在虚拟机和物理硬件之间添加一层Hypervisor,使得虚拟机能够直接访问硬件资源,从而提高了性能。
服务器虚拟化技术Xen和KVM的比较在现代信息技术迅速发展的今天,服务器虚拟化技术成为企业及个人管理和应用服务器的重要工具和方法。
而Xen和KVM是目前应用较为广泛的两种服务器虚拟化技术。
本文将对它们的特点、优缺点以及适用场景进行比较和分析。
Xen是一种基于x86平台的开源虚拟化技术,由剑桥大学开发并于2003年发布。
Xen使用宿主机(Host)和客户机(Guest)的模式,即宿主机上运行宿主操作系统(Host OS),而客户机上则运行被虚拟化的操作系统(Guest OS)。
这种架构使得Xen可以实现高效的资源分配和管理,提供良好的隔离性和稳定性。
Xen采用了“半虚拟化”技术,它需要对Guest OS进行修改以适应虚拟化环境。
这一特点使得Xen相对于完全虚拟化技术来说,具有更高的性能和效率。
与Xen不同,KVM(Kernel-based Virtual Machine)是一种基于Linux内核的虚拟化技术,它于2006年由Red Hat公司发布。
KVM通过使用Linux内核的虚拟化功能,将宿主机作为一个虚拟机管理程序运行,从而提供了一种轻量级而高效的虚拟化解决方案。
KVM可以通过硬件的虚拟化扩展(Intel VT和AMD-V)来提供虚拟机的运行环境,同时它还能够利用Linux的丰富资源管理功能,实现更好的资源调度和利用效率。
相比于Xen的半虚拟化技术,KVM采用了全虚拟化技术,无需修改Guest OS,因此更加容易部署和维护。
就性能而言,Xen和KVM各有优势。
Xen的半虚拟化技术使得Guest OS可以直接访问物理硬件,因此在I/O密集型应用场景下具有较好的性能表现。
而KVM在处理CPU密集型任务时表现更加出色,因为它利用了硬件虚拟化扩展来提高CPU虚拟化的效率。
在可移植性方面,Xen相比于KVM更具优势。
Xen可以在多个操作系统平台上运行,包括Linux、Windows、FreeBSD等,这为多平台的应用提供了更好的支持。
Xen,VMware ESXi,Hyper-V和KVM等虚拟化技术的原理解析XEN 与 VMware ESXi,Hyper-V 以及 KVM 特点比较:XEN 有简化虚拟模式,不需要设备驱动,能够保证每个虚拟用户系统相互独立,依赖于 service domains 来完成一些功能;Vmware ESXI 与 XEN 比较类似,包含设备驱动以及管理栈等基本要素,硬件支持依赖于 VMware 创建的驱动;Hyper-V 是基于 XEN 管理栈的修改;KVM 与XEN 方式不同,KVM 是以Linux 内核作为管理工具得。
虚拟机的体系结构XEN 体系结构图 3. XEN 体系结构图一个XEN 虚拟机环境主要由以下几部分组成:XEN Hypervisor;Domain 0 —— Domain Management and Control(XEN DM&C);Domain U Guest(Dom U)下图4 显示除了各部分之间的关系:图 4. Xen 三部分组成之间关系图XEN Hypervisor :XEN Hypervisor 是介于操作系统和硬件之间的一个软件描述层。
它负责在各个虚拟机之间进行CPU 调度和内存分配。
XEN Hypervisor 不仅抽象出虚拟机的硬件,同时还控制着各个虚拟机的执行。
XEN Hypervisor 不会处理网络、存储设备、视频以及其他I/O. Domain 0:Domain 0 是一个修改过的Linux kernel,是唯一运行在Xen Hypervisor 之上的虚拟机,它拥有访问物理I/O 资源的权限,同时和系统上运行的其他虚拟机进行交互。
Domain 0 需要在其它Domain 启动之前启动。
Domain U:运行在Xen Hypervisor 上的所有半虚拟化(paravirtualized)虚拟机被称为“Domain U PV Guests”,其上运行着被修改过内核的操作系统,如Linux、Solaris、FreeBSD 等其它UNIX 操作系统。
虚拟化技术Xen及其应用[摘要]Xen是一个开放源代码,基于x86 CPU架构的虚拟机监视器(VMM),借助于Xen 可以在单个物理硬件上同时实现多个操作系统的运行。
主要介绍Xen 的特点和结构,实例演示以及应用领域。
[关键词]Xen虚拟机半虚拟全虚拟一、引言随着服务器整合需求不断的升温,虚拟化技术正越来越受到关注。
而伴随着现代计算机不断增强的处理能力,利用虚拟化技术实现多个不同的操作系统在同一台计算机上的高性能运行将带来广阔的发展前景。
利用Xen 可以在一台计算机实现多个操作系统的同时运行,Xen可以广泛应用于服务器整合领域以及软件开发过程中。
二、Xen简介Xen是一个开放源代码,基于x86 CPU架构的虚拟机监视器(VMM),借助于Xen 可以在单个物理硬件上同时实现多个操作系统的运行。
Xen支持x86/32, x86/64平台,其虚拟机的性能能够接近真实硬件环境,同时它实现了不同计算机间的虚拟机的动态迁移,即允许虚拟机操作系统以及其上的应用程序动态地在服务器间互相迁移,实现了服务器负载的均衡,最大限度的做到资源的合理应用。
Xen虚拟机能最大支持32个虚拟CPU(VCPU),并允许虚拟CPU的热插拔。
随着Intel和AMD在其CPU中增加辅助虚拟化技术(Intel VT和AMD-V),Xen已经实现全虚拟,即不用修改虚拟机操作系统即可实现对于系统的虚拟化,增加了Xen的应用范围。
从Xen3.0起Xen同时支持半虚拟(para-virtualization)和基于硬件的全虚拟(full virtualization)。
半虚拟化的Xen虚拟机主要为了实现系统的高性能,它需要通过修改客户操作系统来实现利用Xen提供的平台接口。
和半虚拟相比,全虚拟无须修改客户操作系统,但是它需要为客户操作系统提供一个完全虚拟化的平台。
三、Xen整体结构Xen 可以同时实现管理多个虚拟机客户操作系统的独立运行,通过Xen对各个域(Domain)的合理调度可以实现高效利用CPU资源。
服务器虚拟化平台比较HyperVvsXen 服务器虚拟化平台比较:Hyper-V vs Xen随着计算机技术的不断发展,服务器虚拟化成为了企业级IT基础设施中不可或缺的一部分。
虚拟化技术可以将一台物理服务器划分为多个虚拟机,从而提高服务器的利用率和灵活性。
在众多虚拟化平台中,Hyper-V和Xen是两个备受关注的候选者。
本文将对Hyper-V和Xen进行比较,并探讨它们的优势和不足之处。
一、Hyper-VHyper-V是微软推出的基于物理服务器的虚拟化平台。
作为Windows Server的一部分,Hyper-V提供了广泛的功能和易于使用的管理工具。
以下是Hyper-V的主要特点:1. 性能强大:Hyper-V能够在物理服务器上运行多个虚拟机,并为每个虚拟机提供高性能和快速的响应速度。
2. 多平台支持:Hyper-V不仅支持Windows虚拟机,还可以运行Linux和其他操作系统的虚拟机。
3. 管理工具:Hyper-V提供了丰富的管理工具,如Hyper-V管理器和System Center Virtual Machine Manager,使管理员能够轻松管理和监控虚拟机。
4. 安全性:Hyper-V提供了强大的安全功能,包括隔离和访问控制,以确保虚拟机之间的安全性。
尽管Hyper-V有许多优点,但它也存在一些限制。
例如,虚拟机的可移植性较差,因为Hyper-V主要针对Windows环境。
此外,Hyper-V 在某些方面的扩展性和灵活性上还有改进空间。
二、XenXen是一个开源的虚拟化平台,最初由剑桥大学开发。
它提供了一种高性能和灵活的虚拟化解决方案。
以下是Xen的主要特点:1. 性能优越:Xen采用了一种称为“典型模型”的虚拟化方式,可以实现接近原生性能的虚拟机性能。
2. 可扩展性:Xen支持将多个物理服务器组合成一个虚拟化集群,以提供更高的可用性和可扩展性。
3. 安全性:Xen具有强大的安全性功能,如虚拟机隔离和访问控制,以及全面的安全审计和监控机制。
服务器虚拟化平台比较XenvsVMware服务器虚拟化平台比较:Xen vs VMware服务器虚拟化技术是现代企业中广泛应用的一项重要技术,可以帮助企业提高服务器的利用率、降低运维成本,并提供灵活性和可扩展性。
在服务器虚拟化市场上,Xen和VMware是两个受欢迎的选择。
本文将比较Xen和VMware两种虚拟化平台的优势和特点。
一、Xen虚拟化平台Xen是一个开源的虚拟化平台,旨在提供高性能和可扩展性。
它基于虚拟机监视器(Hypervisor)的架构,能够将物理服务器划分为多个虚拟机,并在每个虚拟机上运行不同的操作系统。
以下是Xen虚拟化平台的几个关键特点:1. 性能优异:Xen具有较低的虚拟化开销和良好的性能隔离,可以实现接近原生硬件的性能。
2. 安全性高:Xen具有可靠的隔离机制,可以确保虚拟机之间的安全和隐私。
3. 社区活跃:作为一个开源项目,Xen有庞大的开发者社区支持,可以享受到最新的功能和改进。
4. 灵活性强:Xen可以在不同的硬件和操作系统上运行,提供更大的灵活性。
二、VMware虚拟化平台VMware是一家具有丰富经验的虚拟化技术提供商,其产品包括VMware vSphere和VMware ESXi等。
以下是VMware虚拟化平台的几个关键特点:1. 成熟稳定:VMware是市场上最早提供商之一,拥有广泛的用户基础和成熟的产品线。
2. 功能丰富:VMware提供了全面的管理工具和功能,例如vMotion和vCenter等,可以方便地管理和迁移虚拟机。
3. 兼容性强:VMware支持多种操作系统和硬件平台,并提供了广泛的驱动程序和兼容性支持。
4. 健壮性和可用性高:VMware的虚拟化平台具有高可用性和故障容错功能,可以确保持续性的业务运行。
三、Xen vs VMware通过对Xen和VMware虚拟化平台的比较,我们可以看到它们各自的优势和特点。
以下是Xen和VMware的比较:1. 性能和资源利用率:Xen在性能方面表现出色,与原生硬件执行效率接近。
xen和kvm,是开源免费的虚拟化软件。
vmware是付费的虚拟化软件。
hyper-v比较特别,是微软windows 2008 R2附带的虚拟化组件,如果你买了足够的授权,hyper-v(包括hyper-v 2008 core)都可以免费使用。
如果是vmware或hyper-v虚拟windows系统,不管是虚拟化软件本身,还是其中的子系统,都要支付许可费用。
如果是vmware或hyper-v虚拟linux,虚拟化软件本身要支付许可费用,子系统可以用linux来节省成本。
如果是xen或kvm虚拟windows,其中的子系统要支付许可费用。
如果是xen或kvm虚拟linux,那么虚拟化软件本身和其中的子系统无需产生任何费用。
从性能上来讲,虚拟windows,如果都能得到厂商的支持,那么,性能优化可以不用担心。
这几款软件全都能达到主系统至少80%以上的性能(磁盘,CPU,网络,内存),这时建议使用hyper-v来虚拟windows,微软自身的产品,虚拟windows 是绝对有优势的。
如果是虚拟linux,建议首先使用xen,支持linux的半虚拟化,可以直接使用主系统的cpu和磁盘及网络资源,达到较少的虚拟化调度操作,可以达到非常高的性能,但xen操作复杂,维护成本较高。
其次我们推荐kvm来虚拟linux,linux本身支持kvm的virtio技术,可以达到少量的虚拟化调度操作,得到较高的系统性能。
不推荐使用hyper-v来虚拟linux,太多的不兼容性导致linux基本无法在hyper-v上跑。
如果以上产品我们不打算买厂商支持,其中vmware和hyper-v,是不建议使用的,主要是授权问题。
这时就剩下kvm和xen了,如果虚拟windows,建议使用kvm,我们可以从redhat 那里免费拿到针对windows优化过的磁盘和网络的驱动程序,可以达到较高的性能(几乎与hyper-v性能持平)。
而xen的windows优化驱动不是那么容易就能拿到的(由于redhat以后不支持xen了,看看novell是否放水了,呵呵,就开放程度上来讲,redhat要好于novell)。
XEN 工作原理引言概述:XEN 是一种开源虚拟化技术,它允许在一台物理服务器上同时运行多个虚拟机。
本文将详细介绍 XEN 的工作原理,包括虚拟化类型、XEN 架构、虚拟机管理和资源调度等方面。
一、虚拟化类型1.1 全虚拟化全虚拟化是指在虚拟机中运行的操作系统与物理服务器上的硬件没有直接的联系。
在 XEN 中,全虚拟化通过 Hypervisor 层来实现。
Hypervisor 直接管理硬件资源,并为每一个虚拟机提供一个虚拟的硬件环境,使得虚拟机可以独立运行。
1.2 半虚拟化半虚拟化是指虚拟机中的操作系统知道自己运行在虚拟化环境中,并与Hypervisor 进行通信。
在 XEN 中,半虚拟化通过修改操作系统内核来实现。
操作系统通过与 Hypervisor 交互,可以有效地共享硬件资源,并提高整体系统的性能。
1.3 增强型虚拟化增强型虚拟化是指在硬件层面上对虚拟化进行支持,而无需修改操作系统内核。
XEN 使用硬件辅助虚拟化技术,如 Intel VT 或者 AMD-V,来提供增强型虚拟化。
这种虚拟化类型在性能上比半虚拟化更高效。
二、XEN 架构2.1 HypervisorXEN 的核心是 Hypervisor,它是一个轻量级的虚拟机监控程序,负责管理和控制虚拟机的创建、销毁和资源分配。
Hypervisor 提供了一组接口,使得虚拟机可以与硬件进行交互。
2.2 虚拟机在 XEN 中,每一个虚拟机都运行在一个称为 Domain 的隔离环境中。
每一个Domain 都有自己的操作系统和应用程序。
Hypervisor 负责在物理服务器上创建和管理这些虚拟机,并为它们提供资源。
2.3 控制域控制域是一个特殊的 Domain,它运行一个特殊的操作系统,被用于管理和监控其他虚拟机。
控制域可以通过 Xenstore 和 Hypervisor 进行通信,并对其他虚拟机进行管理操作,如创建、销毁和迁移等。
三、虚拟机管理3.1 虚拟机创建在 XEN 中,通过控制域可以使用 Xenstore 和 Hypervisor 创建新的虚拟机。
了解服务器虚拟化技术VMware、HyperV和Xen服务器虚拟化技术是当今IT领域中非常重要的一项技术,它可以帮助企业提高服务器资源的利用率,降低成本,提高灵活性和可靠性。
在众多的服务器虚拟化技术中,VMware、HyperV和Xen是三大知名的虚拟化平台。
本文将分别介绍这三种虚拟化技术,帮助读者更好地了解它们的特点和应用场景。
VMware虚拟化技术是目前市场上应用最为广泛的虚拟化技术之一。
VMware公司是虚拟化技术的领军企业,其产品包括VMware vSphere、VMware Workstation等。
VMware vSphere是一套完整的虚拟化解决方案,包括VMware ESXi(用于虚拟化服务器)、VMware vCenterServer(用于集中管理虚拟化环境)、VMware vSphere Client等组件。
VMware虚拟化技术具有良好的稳定性和性能,支持多种操作系统和应用程序的虚拟化,并且提供了丰富的管理工具和功能,可以满足企业各种虚拟化需求。
HyperV是微软推出的虚拟化平台,是Windows Server操作系统的一部分。
HyperV提供了一套完整的虚拟化解决方案,包括HyperV虚拟化服务器、HyperV管理工具等。
HyperV虚拟化技术与Windows Server 操作系统深度集成,可以方便地部署和管理虚拟化环境。
HyperV虚拟化技术在Windows生态系统中具有一定的优势,可以无缝集成WindowsServer、Active Directory等Microsoft产品,适合那些已经使用Microsoft产品的企业。
Xen是一种开源的虚拟化技术,由剑桥大学开发并开源。
Xen虚拟化技术具有良好的性能和安全性,被广泛应用于云计算、大型数据中心等领域。
Xen虚拟化技术支持多种硬件架构和操作系统,可以在不同平台上运行,具有很好的灵活性和可移植性。
Xen虚拟化技术还支持虚拟机的Live Migration功能,可以在不中断服务的情况下将虚拟机迁移到其他物理服务器,提高了系统的可用性和可靠性。
服务器虚拟化技术了解KVM、Xen、VMware等常见方案服务器虚拟化技术是当今互联网时代中不可或缺的重要技术之一,它可以帮助企业提高服务器资源的利用率,降低硬件成本,简化管理维护,提高灵活性和可靠性。
在众多的服务器虚拟化技术中,KVM、Xen和VMware是比较常见的方案。
本文将对这三种常见的服务器虚拟化技术进行介绍和比较,帮助读者更好地了解它们的特点和适用场景。
一、KVM(Kernel-based Virtual Machine)KVM是一种基于Linux内核的开源虚拟化技术,它将Linux内核转变为一个虚拟化的hypervisor,可以让Linux作为主机操作系统来运行多个虚拟机。
KVM支持硬件虚拟化,可以充分利用现代处理器的虚拟化扩展功能,提供接近原生性能的虚拟化体验。
KVM的优点:1. 性能优秀:KVM利用硬件虚拟化技术,可以实现接近原生性能的虚拟化,适合对性能要求较高的应用场景。
2. 安全可靠:KVM作为Linux内核的一部分,得到了广泛的社区支持和更新,具有较高的安全性和稳定性。
3. 成本低廉:KVM是开源软件,免费使用,可以帮助企业降低虚拟化成本。
KVM的缺点:1. 管理复杂:KVM的管理工具相对较为简陋,对于初学者来说可能需要一定的学习成本。
2. 生态相对较弱:相比商业虚拟化解决方案,KVM的生态系统相对较弱,可能无法提供完善的支持和解决方案。
二、XenXen是一种开源的虚拟化软件,最初由剑桥大学开发,后来成为Linux Foundation的项目之一。
Xen采用裸机hypervisor的架构,可以在硬件和操作系统之间提供一个独立的虚拟化层,实现多个虚拟机的隔离运行。
Xen的优点:1. 高性能:Xen采用裸机hypervisor的设计,可以实现接近原生性能的虚拟化,适合对性能要求较高的应用场景。
2. 安全稳定:Xen具有较高的安全性和稳定性,可以提供可靠的虚拟化环境。
3. 灵活性:Xen支持多种虚拟化模式,可以根据不同的需求选择适合的虚拟化方式。
•Xen是由剑桥大学开发的开放源代码的I型虚拟化软件。
•I型:虚拟机直接运行在系统硬件上,创建硬件全仿真实例,被称为“裸机”型。
•II型:虚拟机运行在传统操作系统上,同样创建的是硬件全仿真实例,被称为“托管(宿主)”型。
•Ⅲ型:虚拟机运行在传统操作系统上,创建一个独立的虚拟化实例(容器),指向底层托管操作系统,被称为“操作系统虚拟化”。
•Xen hypervisor直接运行在硬件之上,负责对CPU、Memory、以及I/O的操作。
它是在退出引导装载程序后的第一个运行的程序。
在顶部运行了多个虚拟机,每一个运行的虚拟机实例被称为domain或者guest。
有一个非常特殊的域就是domain 0,它包含所有的系统设备驱动,以及用来创建、销毁和配置虚拟机的控制权。
•Xen hypersvisor是一个非常小(小于150000行代码)的的软件层,它直接运行在硬件之上,负责CPU、内存、以及I/O的管理。
它是在设备引导装载后第一个运行的程序。
Hypervisor本身没有输入、输出的功能,就像网络和存储。
•Guest Domain/Virtual Macheine 是一个虚拟化的环境,都运行自己的操作系统和应用程序。
Xen支持两种不同的虚拟化模式,分别是半虚拟化(PV)和完全虚拟化(HVM)。
两种模式可以同时运行在同一个Xen系统中。
也可以在完全虚拟化环境中使用半虚拟化的技术:从本质上在PV和HVM之间创建一个连续的统一体。
这种技术被称为PV on HVM。
Xen Guest是与硬件完全的独立的:也就是说,它们没有访问硬件和I/O功能的特权。
因此它们又被称为无特权域(unprivileged domain/ Domu)。
•控制域(Domain 0)是一个非常特殊的虚拟机,它拥有直接访问硬件,控制系统I/0功能,以及和其他的虚拟机进行交互。
它还可以通过被控制的系统提供了一个和外部设备连接的接口。
但是,并不是在没有控制域(Domain 0)的情况下,Xen hypervisor就没有任何的作用,它只是被系统启动的第一个虚拟机。
OpenVZ介绍OpenVZ是基于Linux内核和作业系统的操作系统级虚拟化技术。
OpenVZ允许物理服务器运行多个操作系统,被称虚拟专用服务器(VPS,Virtual Private Server)或虚拟环境(VE, Virtual Environment)。
与VMware这种虚拟机和Xen虚拟化技术相比,OpenVZ的host OS和guest OS都必需是Linux(虽然在不同的虚拟环境里可以用不同的Linux发行版)。
但是,OpenVZ 声称这样做有性能上的优势。
根据OpenVZ网站的说法,使用OpenVZ与使用独立的服务器相比,性能只会有1-3%的损失。
Xen介绍Xen 是一个开放源代码虚拟机监视器,由剑桥大学开发。
它打算在单个计算机上运行多达100个满特征的操作系统。
操作系统必须进行显式地修改(“移植”)以在Xen上运行(但是提供对用户应用的兼容性)。
这使得Xen无需特殊硬件支持(Xen HVM必须要CPU 支持虚拟化特征),就能达到高性能的虚拟化。
Kvm介绍KVM是Kernel Virtual Module的简写。
KVM是红帽5.4发行版中推出的最新虚拟化技术。
KVM是进入Linux内核的虚拟化项目,它刚刚起步,还不为众人所熟知。
但随着RedHat下一步推广KVM力度的加大,相信不久的将来KVM会逐渐占据市场的主要位置。
现在所说的虚拟化,一般都是指在CPU硬件支持基础之上的虚拟化技术。
KVM也同hyper-V、Xen一样依赖此项技术。
没有CPU硬件虚拟化的支持,KVM是无法工作的。
准确来说,KVM是Linux的一个模块。
可以用modprobe去加载KVM模块。
加载了模块后,才能进一步通过其他工具创建虚拟机。
但仅有KVM模块是远远不够的,因为用户无法直接控制内核模块去作事情:还必须有一个用户空间的工具才行。
这个用户空间的工具,开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件QEMU。
说起来QEMU也是一个虚拟化软件。
服务器虚拟化技术VMwareHyperV和Xen的比较服务器虚拟化技术VMware、Hyper-V和Xen的比较虚拟化技术在当今的企业网络环境中起着至关重要的作用。
它可以将一台物理服务器分割成多个虚拟服务器,从而利用更少的硬件资源运行更多的应用程序和任务。
在众多虚拟化平台中,VMware、Hyper-V和Xen是最为知名和广泛使用的。
本文将比较这三种主要的服务器虚拟化技术,包括其特点、功能、性能和适用场景。
一、VMware虚拟化技术VMware是业界最早、最成熟的虚拟化技术提供商之一,其虚拟化平台拥有广泛的功能和灵活性。
VMware提供两种主要的虚拟化产品:VMware Workstation用于桌面虚拟化,VMware ESXi用于服务器虚拟化。
1. 特点VMware具有强大的虚拟化管理和集中管理功能,可通过VMware vCenter对虚拟机进行管理和监控。
它支持多种操作系统,兼容性较好。
VMware还提供高级的功能,如实时迁移(vMotion)、容错(Fault Tolerance)和高可用性(High Availability)等,可确保虚拟机的持续可用性和性能。
2. 功能VMware提供了丰富的功能和工具,如虚拟机快照、动态资源调整、存储虚拟化、网络虚拟化等。
其管理界面直观易用,提供了丰富的选项和配置。
3. 性能VMware在性能方面表现出色,具有低延迟、高吞吐量和稳定性。
其虚拟机性能接近于物理机,能够满足大部分应用程序的要求。
4. 适用场景由于VMware具备广泛的功能和灵活性,适用于大中型企业和具有复杂IT环境的组织。
VMware在安全性、可靠性和性能方面都有较高的要求的场景中表现出色。
二、Hyper-V虚拟化技术Hyper-V是微软推出的一种虚拟化技术,旨在为Windows平台提供强大的虚拟化解决方案。
1. 特点Hyper-V作为Windows Server操作系统的一部分,具有良好的与其他微软产品的集成性。
目录2010-6-211.虚拟化发展历史 (2)1.1硬件虚拟化 (2)1.2处理器虚拟化 (2)1.3指令集虚拟化 (2)2.虚拟化技术的类型 (3)2.1硬件仿真 (3)2.2完全虚拟化 (3)2.3超虚拟化 (3)2.4操作系统级的虚拟化 (4)2.5内核虚拟机(Linux KVM) (4)3.与Linux相关的虚拟化项目 (5)4.Xen (6)4.1Xen的体系架构 (6)4.2Xen Hypervisor,操作系统,应用程序 (8)4.3Xen的半虚拟化和全虚拟化 (9)4.4Xen的网络架构 (11)4.4.1Xen支持三种网络工作模式 (11)4.4.2Xen Domain U Guests发送数据包处理流程 (12)4.4.3xen中虚拟网卡与物理网卡之间的关系 (12)5.Xen的配置和管理 (13)5.1Xen相关配置文件 (13)5.2/etc/xen/下的配置文件 (14)1.虚拟化发展历史1.1硬件虚拟化IBM早在20世纪60年代开发System/360™Model67大型机时就开始使用该技术。
Model67通过VMM(Virtual Machine Monitor)对所有的硬件接口都进行了虚拟化。
在早期计算机中,操作系统被称为supervisor。
能够在其他操作系统上运行的操作系统被称为hypervisor(这个术语是在20世纪70年代出现的)。
VMM可以直接在底层硬件上运行,允许运行多个虚拟机(VM)。
每个VM都可以运行一个自己私有操作系统的实例——称为CMS(Conversational Monitor System)1.2处理器虚拟化虚拟化早期的另外一种用法是P-code(或伪码)机。
P-code是一种机器语言,运行于虚拟机而不是实际硬件。
它将Pascal程序编译成P-code,然后在一个P-code虚拟机上运行。
这就使P-code程序具有了高度的可移植性,而且,只要有可用的P-code虚拟机,P-code 程序就可以运行。
Java语言的虚拟机沿用了这种P-code模型。
1.3指令集虚拟化虚拟化最新的发展称为指令集虚拟化,或者二进制转换。
在这种模型中,虚拟指令集被转换成底层硬件的物理指令集,这个过程通常都是动态的。
当代码执行时,就会对代码的某个段进行转换。
如果出现分支情况,就会导入新代码集并进行转换。
这使它与缓存操作非常类似,后者是将指令块从内存移动到本地快速缓存中执行。
2.虚拟化技术的类型2.1硬件仿真最复杂的虚拟化实现技术。
可以在宿主系统上创建一个硬件VM来仿真所想要的硬件。
每条指令都必须在底层硬件上进行仿真,因此速度会减慢100倍甚至1000倍。
但优点是可以在一个ARM处理器主机上运行为PowerPC设计的操作系统,而不需要任何修改。
主要应用在硬件开发。
2.2完全虚拟化也称为原始虚拟化,是另外一种虚拟化方法。
这种模型使用一个虚拟机,它在客户操作系统和原始硬件之间进行协调。
“协调”在这里是一个关键,因为VMM在客户操作系统和裸硬件之间提供协调。
特定受保护的指令必须被捕获下来并在hypervisor中进行处理,因为这些底层硬件并不由操作系统所拥有,而是由操作系统通过hypervisor共享。
完全虚拟化的最大优点是操作系统无需任何修改就可以直接运行。
惟一的限制是操作系统必须要支持底层硬件。
有些比较老的硬件,例如x86,会给完全虚拟化带来一些问题。
例如,需要VMM处理的一些特定敏感指令并没有捕获。
因此,hypervisor必须要动态扫描并捕获这些特权模式代码来解决这一问题。
2.3超虚拟化超虚拟化(paravirtualization)也称为半虚拟化。
是另外一种流行的虚拟化技术,它与完全虚拟化有一些类似。
这种方法使用了一个hypervisor来实现对底层硬件的共享访问,还将与虚拟化有关的代码集成到了操作系统本身中。
这种方法不再需要重新编译或捕获特权指令,因为操作系统本身在虚拟化进程中会相互紧密协作。
超虚拟化技术需要为hypervisor修改客户操作系统,这是它的一个缺点。
但是超虚拟化提供了与未经虚拟化的系统相接近的性能。
2.4操作系统级的虚拟化它使用的技术与前面所介绍的有所不同。
这种技术在操作系统本身之上实现服务器的虚拟化。
这种方法支持单个操作系统,并可以将独立的服务器相互简单地隔离开来。
操作系统级的虚拟化要求对操作系统的内核进行一些修改,但是其优点是可以获得原始性能。
2.5内核虚拟机(Linux KVM)KVM是一种完全虚拟化解决方案,它有一个方面非常独特:它将Linux内核转换为一个使用内核模块的hypervisor。
这个模块允许使用其他客户操作系统,然后在宿主Linux 内核的用户空间中运行。
内核中的KVM通过/dev/kvm字符设备来公开虚拟化后的硬件。
客户操作系统使用为PC硬件仿真修改过的QEMU进程与KVM模块接口。
KVM模块向内核中引入了一个新的执行模块。
普通内核支持内核模式和用户模式,而KVM则引入了一种客户模式。
客户模式用来执行所有非I/O客户代码,而普通用户模式支持客户I/O。
3.与Linux相关的虚拟化项目项目名称类型Bochs硬件仿真QEMU硬件仿真VMware完全虚拟化z/VM完全虚拟化Kvm完全虚拟化(内核虚拟化)Xen超虚拟化UML超虚拟化Linux-Vserver操作系统级虚拟化OpenVZ操作系统级虚拟化4.XenXen采用超虚拟化技术和完全虚拟化技术。
一个Xen虚拟化环境由以下部件构成:1)Xen Hypervisor2)Domain0(包括Domain管理和控制工具)3)Domain U(Domain U PV客户系统和Domain U HVM客户系统)4.1Xen的体系架构Xen的VMM(Xen Hyperviso)位于操作系统和硬件之间,负责为上层运行的操作系统内核提供虚拟化的硬件资源,负责管理和分配这些资源,并确保上层虚拟机(称为域)之间的相互隔离。
Xen采用混合模式,因而设定了一个特权域用以辅助Xen管理其他的域,并提供虚拟的资源服务,该特权域称为Domain0,而其余的域则称为Domain U。
Xen的体系架构如图所示。
Xen向Domain提供了一个抽象层,其中包含了管理和虚拟硬件的API。
Dom0内部包含了真实的设备驱动(原生设备驱动),可直接访问物理硬件,负责与Xen提供的管理API交互,并通过用户模式下的管理工具来管理Xen的虚拟机环境。
xen2.0之后,引入了分离设备驱动模式。
该模式在每个用户域中建立前端(front end)设备,在特权域(Dom0)中建立后端(back end)设备。
所有的用户域操作系统像使用普通设备一样向前端设备发送请求,而前端设备通过IO请求描述符(IO descripror ring)和设备通道(device channel)将这些请求以及用户域的身份信息发送到处于特权域中的后端设备。
这种体系将控制信息传递和数据传递分开处理。
在xen体系结构设计中,后端设别运行的特权域被赋予一个特有的名字---隔离设备域(Isolation Device Domain,IDD),而在实际设计中,IDD就处在Dom0中。
所有的真实硬件访问都由特权域的后端设备调用本地设备驱动(native device drive)发起。
前端设备的设计十分简单,只需要完成数据的转发操作,由于它们不是真实的设备驱动程序,所以也不用进行请求调度操作。
而运行在IDD中的后端设备,可以利用linux的现有设备驱动来完成硬件访问,需要增加的只是IO请求的桥接功能---能完成任务的分发和回送。
xen的实际体系架构如下:为了提升IO操作的性能,xen采用零拷贝的策略处理数据传递。
当数据从用户域送出时,用户域允许IDD域中的设备驱动程序将包含数据的页面映射到IDD得地址空间并用于DMA 传输,从而避免了从用户域到IDD,从IDD再到设备的多次拷贝。
当IDD域将数据送往用户域时,xen通过页面交换重映射操作,将IDD域中的数据页面和用户域提供的一个空白页进行也表交换。
交换之后,空白页面进入到设备域中,而数据页面进入到用户域中,该技术也称为page-flipping方法。
4.2Xen Hypervisor,操作系统,应用程序IA-32X86-644.3Xen的半虚拟化和全虚拟化半虚拟化:子操作系统使用一个专门的API与VMM通信,VMM则负责处理虚拟化请求,并将这些请求递交到硬件上,由于有了这个特殊的API,VMM不需要去做好为资源的指令翻译工作。
而且使用准虚拟化API时,虚拟操作系统能够发出更有效的指令。
优点:使用准虚拟化API时,虚拟操作系统能够发出更有效的指令,效率更高。
缺点:需要修改包含这个特殊API的操作系统,而且这个缺点对于某些操作系统(主要是Windows)来说是致命的,因为它们不提供这种API。
完全虚拟化:虚拟机与虚拟机监控器(VMM)的部件进行通信,而VMM则与硬件平台进行通信,要在Xen中利用完全虚拟化方法,需要一个特殊的CPU,此CPU能解释虚拟操作系统发出的未修改的指令,如果没有这样的特殊CPU功能,是不可能在Xen中使用完全虚拟化的。
优点:完全虚拟化的优势在于,它安装了一个未修改的操作系统,这意味着运行于同样架构的所有操作系统都可以被虚拟化。
缺点:因为在Xen方法中不是每条虚拟操作系统发出的指令都可以被翻译为每个CPU都能识别的格式,因为这非常耗资源。
运行在xen上的半虚拟化虚拟机被称为“Domain U PV Guests”,全虚拟化虚拟机被称为“Domain U HVM Guests”。
Domain0中包含两个驱动:Domain U PV Guests中包含两个驱动:Domain U HVM Guests中没有PV Drivers,而是在Domain0中为每一个HVM Guests 启动一个特殊的守护进程Qemu-dm,由Qemu-dm负责HVM Guest的网络和磁盘操作请求。
4.4Xen的网络架构4.4.1Xen支持三种网络工作模式1)Bridge安装虚拟机时默认使用Bridge模式2)Route3)NATBridge模式下,Xend启动时的流程:1)创建虚拟网桥xenbr02)停止物理网卡eth03)物理网卡eth0的MAC地址和IP地址被复制到虚拟网卡veth04)物理网卡eth0重命令为peth05)Veth0重命名为eth06)Peth0的MAC地址更改(FE:FF:FF:FF:FF:FF),ARP功能关闭7)连接peth0、vif0.0到网桥xenbr08)启动peth0、vif0.0、xenbr0Domain U启动时的流程:1)vif<domainID>.0连接到xenbr02)启动vif<domainID>.0Route模式下,xend启动时的流程1)开启Domain0的IP forwardDomain U启动时的流程:1)创建vif<domainID>.0,dom U eth0的IP地址被拷贝到vif<domainID>.0 2)启动vif<domainID>.03)为domU的配置文件中指向虚拟接口vif.0分配的IP地址增加静态路由NAT模式(不清楚)NAT模式会使用虚拟局域网virbr04.4.2Xen Domain U Guests发送数据包处理流程4.4.3xen中虚拟网卡与物理网卡之间的关系安装了xen的Linux机器,在Dom0中能看到以下几类网卡(网络接口设备):(X,Y都为数字)pethYethYxenbrYvirbrYvifX.Y(X为DomaiID,Y表示该虚拟网卡是该Domain的第几块虚拟网卡)vethY(一般在xend启动完成以后就不存在了)这些网络接口设备之间的关系如下:5.Xen的配置和管理5.1Xen相关配置文件Xen以及支持Xen的linux内核:/boot/内核模块:/lib/modules/Xen配置文件:/etc/xen/Xen守护进程:/etc/init.d/xend(bash脚本)Domain启动脚本:/etc/init.d/xendomains负责第一个虚拟机Domain0以及其他Domain U 启动,非守护进程Xen相关可执行命令:/usr/sbin/xm、brct1、virt-clone命令5.2/etc/xen/下的配置文件vm000vm001vm002vm003vm004都是虚拟机Domain U的配置文件,文件名与创建虚拟机时虚拟机的名字对应。