Xen 是一種開(kāi)源的、屬于類型1（裸金屬虛擬化，Baremetal Hypervisor）的虛擬化技術(shù)，它使多個(gè)同樣操作系統(tǒng)或不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)運(yùn)行在同一個(gè)物理主機(jī)節(jié)點(diǎn)上成為可能并實(shí)現(xiàn)。

Xen 是唯一的屬于類型1（裸金屬虛擬化，Baremetal Hypervisor）并且開(kāi)源的虛擬化技術(shù)，它被作為商業(yè)應(yīng)用或開(kāi)源應(yīng)用的基礎(chǔ)而加以使用，如服務(wù)器虛擬化、Infrastructure as a service（Iaas）、桌面虛擬化、安全應(yīng)用、嵌入式和硬件設(shè)備等。

Xen 虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵特性：

1） 輕便小型的設(shè)計(jì)：核心代碼有1MB左右，它使用了微小內(nèi)核設(shè)計(jì)，占用極少內(nèi)存，加上有限的接口設(shè)計(jì)，使得它比其他虛擬化技術(shù)更健壯、更安全。

2） 操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)性：Domain0 一般安裝在Linux 操作系統(tǒng)中，也可以使用其他操作系統(tǒng)代替。如NetBSD、OpenSolaris等。

3） 驅(qū)動(dòng)分離：Xen 虛擬化技術(shù)允許主要的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)運(yùn)行與虛擬機(jī)內(nèi)部，當(dāng)驅(qū)動(dòng)出現(xiàn) crash（宕機(jī)）或者報(bào)錯(cuò)時(shí)，包含該驅(qū)動(dòng)的虛擬機(jī)可以重啟，該驅(qū)動(dòng)也可以重啟，這樣不會(huì)影響其他的虛擬機(jī)。

4） 半虛擬化技術(shù)：運(yùn)行在半虛擬化技術(shù)上的虛擬機(jī)已經(jīng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，它們可以運(yùn)行得更加流暢，比運(yùn)行在需要硬件擴(kuò)展支持的全虛擬化管理程序（HVM）上的虛擬機(jī)更快。

Xen 虛擬化關(guān)鍵技術(shù)有3點(diǎn)（包括類型、Domain0、Toolstacks）

類型：Xen 虛擬機(jī)技術(shù)支持半虛擬化（Para-Virtualization，PV）和全虛擬化（Hardware-assisted Virtualization，HVM）兩種類型。

Domain0：Xen 虛擬化架構(gòu)中包含一個(gè)特殊的域（Domain0），其包括硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)和控制虛擬機(jī)的Toolstack。

Toolstacks：其涵蓋各種不同的Toolstack。

普及知識(shí)點(diǎn)：

裸金屬虛擬化（Baremetal Hypervisor），類型1：該類型的虛擬化技術(shù)直接運(yùn)行在物理主機(jī)節(jié)點(diǎn)硬件上設(shè)備上，并且管理虛擬機(jī)操作系統(tǒng)。

可托管的虛擬化（Hosted Hypervisor），類型2：該類型的虛擬化技術(shù)允許運(yùn)行在普通的操作系統(tǒng)上，和普通的計(jì)算機(jī)程序類似。

Xen 架構(gòu)的重點(diǎn)：

1） Xen 虛擬化管理程序是一個(gè)極小的軟件程序，包含大概15萬(wàn)行代碼。Xen 虛擬化管理程序本沒(méi)有I/O功能。

2） 虛擬機(jī)是一個(gè)虛擬化的環(huán)境，每個(gè)虛擬機(jī)都運(yùn)行著自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。Xen 支持兩種虛擬化模式：半虛擬化和全虛擬化模式。在同一個(gè)虛擬化管理程序上可以同時(shí)并行使用兩種虛擬化模式，也可以串行在全虛擬化模式上使用半虛擬化模式，以此保證半虛擬化和全虛擬化的連續(xù)性。虛擬機(jī)與硬件之間的完全隔離的，它們沒(méi)有任何權(quán)限可以訪問(wèn)底層的硬件和I/O設(shè)備等，因此它們也被叫做DomainU（Unprivileged Domain）。

3） Domain0：是一個(gè)特殊的虛擬機(jī)，其具備特殊的、足夠的權(quán)限直接訪問(wèn)底層的硬件設(shè)備，處理所有底層的I/O設(shè)備請(qǐng)求，并與其他虛擬機(jī)（DomainU）進(jìn)行交互通信。Domain0對(duì)外部開(kāi)放一個(gè)接口，使用戶可以控制整個(gè)系統(tǒng)。沒(méi)有Domain0，Xen 虛擬化管理程序是無(wú)法使用的，它是整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)后加載的第一個(gè)虛擬機(jī)。

4） Toolstack：包含在Domain0中，也叫作控制棧，其允許用戶管理虛擬機(jī)，包括虛擬機(jī)創(chuàng)建、刪除和配置等。

5） 終端是Toolstack 對(duì)外部開(kāi)放的一個(gè)接口，用戶可以通過(guò)命令行或圖形化界面控制整個(gè)系統(tǒng)，OpenStack 和CloudStack 中的編排服務(wù)也被支持。

6） Domain0 要求一個(gè)支持 Xen 虛擬化管理程序的內(nèi)核，半虛擬化的虛擬機(jī)（DomainU）要求一個(gè)支持半虛擬化的內(nèi)核。比較新的Linux 操作系統(tǒng)基本都支持，也包括Toolstack。

虛擬化類型

半虛擬化（PV）：

半虛擬化是由 Xen 虛擬化管理程序引入的一個(gè)輕量級(jí)、高效的虛擬化模式，之后被其他虛擬化平臺(tái)所被采用。半虛擬化不要求物理主機(jī)節(jié)點(diǎn)CPU具備擴(kuò)展性，但是其需要支持半虛擬化的內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)。因此，虛擬機(jī)能夠感知到虛擬化管理程序；同時(shí)，因?yàn)闆](méi)有硬件仿真，所以運(yùn)行非常高效。支持半虛擬化的內(nèi)核包括Linux、FreeBSD、NetBSD和OpenSolaris。

全虛擬化（HVM）：

全虛擬化需要物理主機(jī)節(jié)點(diǎn)CPU擴(kuò)展特性的支持，為此，Intel和AMD廠商提供了Intel VT和AMD-V技術(shù)。Xen 虛擬化管理程序使用QEMU 仿真硬件設(shè)備，包括BIOS、IDE磁盤(pán)控制器、VGA圖形適配器、USB控制器和網(wǎng)絡(luò)適配器等。硬件的擴(kuò)展特性提高了仿真性能，同時(shí)，全虛擬化模式下的虛擬機(jī)不再需要特殊內(nèi)核的支持，這也意味著Windows 操作系統(tǒng)在基于Xen全虛擬化的平臺(tái)也是被支持的。一般情況下，半虛擬化的虛擬機(jī)比全虛擬化的虛擬機(jī)性能表現(xiàn)更好，因?yàn)槿摂M化的虛擬機(jī)需要硬件仿真，會(huì)消耗一部分性能。在某些情況下，可以使用半虛擬化驅(qū)動(dòng)加速全虛擬化虛擬機(jī)的I/O性能。在Windows 虛擬機(jī)中，需要安裝合適的虛擬化驅(qū)動(dòng)。

全虛擬化模式+半虛擬化驅(qū)動(dòng)（PVHVM）

全虛擬化模式下的虛擬機(jī)可以使用指定的半虛擬化驅(qū)動(dòng)，以此達(dá)到增強(qiáng)系統(tǒng)性能的目的。這些驅(qū)動(dòng)是為全虛擬化環(huán)境而優(yōu)化的半虛擬化驅(qū)動(dòng)，繞過(guò)磁盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)的模式仿真，從而在全虛擬化模式下獲得更好的性能。這也就意味著在使用一些虛擬機(jī)操作系統(tǒng)時(shí)會(huì)獲得更好的性能。

基于Xen 虛擬化管理程序的半虛擬化虛擬機(jī)可以自動(dòng)使用半虛擬化驅(qū)動(dòng)，全虛擬化模式下使用的半虛擬化驅(qū)動(dòng)僅使用于全虛擬化模式的虛擬機(jī)。

半虛擬化+硬件擴(kuò)展特性（PVH）

Xen虛擬化管理程序4.4 版本中包含一種虛擬化模式，叫做基于DomainU的PVH；4.5版本又開(kāi)發(fā)了一種基于Domain0（Linux和BSD）的PVH虛擬化模式，其實(shí)質(zhì)是半虛擬化的虛擬機(jī)可以使用半虛擬化驅(qū)動(dòng)以提高I/O性能，也可以使用硬件擴(kuò)展特性提高系統(tǒng)性能，不需要硬件仿真。從本質(zhì)上講，PVH對(duì)兩種虛擬化模式進(jìn)行了合并，簡(jiǎn)化Xen虛擬化管理程序的架構(gòu)。

簡(jiǎn)而言之，PVH在linux和BSD中使用了極少的代碼和接口，從而減少了TCB和攻擊的可能性，降低了風(fēng)險(xiǎn)。一旦對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，它將具備更好的性能和更低的延遲，特別是在64位的操作系統(tǒng)上表現(xiàn)更優(yōu)。PVH要求虛擬機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)其提供支持，在配置文件中設(shè)置pvh=1即可啟用PVH支持。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Xen 虚拟化技术的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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