Este documento proporciona una breve introducción a Xen, un sistema de virtualización de código abierto. Explica los componentes clave de Xen y su arquitectura, los requisitos hardware, las formas de instalación y configuración, y ejemplos de uso como la creación y administración de máquinas virtuales. También cubre temas avanzados como la migración en vivo de máquinas virtuales entre servidores.

1. Xen

2. Índice Breve introducción a Xen Sistemas de virtualización. Ventajas y desventajas. Ámbitos de aplicación. Componentes de Xen, arquitectura Requisitos hardware Instalación: modo sencillo Instalación de paquetes Administración vía consola Configuración Ejemplos Instalación: modo hacker Uso del kernel original de XenSource Distintos kernels

3. Introducción a Xen Monitor de máquinas virtuales (hypervisor) Varios SO distintos en el mismo hardware Abstracción de recursos físicos Interface uniforme para el hardware -> portabilidad Funciona en hardware 'barato' * Para sacarle todo el partido -> extensiones de Intel y AMD. Rápido, escalable Característivas avanzadas PCI passtrough Live migration Es Software Libre!!

4. Sistemas de Virtualización Xen soporta las siguientes formas de virtualización: Full Virtualization: Parecido a la emulación. Los SO se quedan sin modificar. Solo funcionan sobre la misma arquitectura que el hardware real. Necesarias las extensiones Intel VT o AMD V. Simplifica instrucciones x86. Traducción de instrucciones binarias 'al vuelo'. Paravirtualización: El sistema operativo huésped ha de estar modificado. La comunicación con el hardware se realiza a través del hypervisor. Dificultades con SO cerrados. Ventajas: rendimiento, escalabilidad.

5. Ventajas y desventajas Full Virtualization: No hay que modificar el sistema operativo huésped Muchas instrucciones se ejecutan directamente en el hardware. Paravirtualización: Mejor rendimiento. Las modificaciones en el kernel huésped ayudan a una ejecución más eficiente. A la hora de elegir el sistema hay que tener en cuenta que cuando mayor sea el aislamiento entre máquinas virtuales menor será el rendimiento. Xen en un entorno paravirtualizado obtiene un perfecto equilibrio entre rendimiento y aislamiento.

6. Ámbitos de aplicación Mantener varios sistemas paralelamente Desarrollo + producción Tener entornos de ejecución aislados Aunar servidores para ahorrar costes y espacio Pruebas de servicios Just 4 fun!!

7. Componentes de Xen, arquitectura

8. Componentes de Xen, arquitectura (2) Sistema servidor (dom0) Kernel modificado para que se comunique con el hypervisor (oficial: 2.6.18 de XenSource). Hypervisor y utilidades de Xen instaladas. Hardware real. Sistema huésped (domU) Kernel modificado para interactuar con el hypervisor (dom0). Soporte en el mainline del kernel desde la versión 2.6.23 Resto del sistema operativo y aplicaciones sin modificar. Posibilidad de acceso exclusivo a hardware real: pci passthrough.

9. Componentes de Xen, arquitectura (3) Arquitectura de red

10. Componentes de Xen, arquitectura (4) Modalidades de funcionamiento: Modo bridge NIC virtual en el domU Bridge Ethernet con la interfaz real del dom0 El domU aparece como un host más de la red Modo routing NIC virtual en el domU 2 redes diferentes: la red real y la virtual. Routing IP entre ambas redes Modo NAT NIC virtual en el domU Segmento de red virtual NO accesible desde el exterior Routing entre el segmento de red virtual oculto mediante NAT. Cada guest puede tener hasta 3 VIFs, + las 'reales'.

11. Requisitos hardware Se recomienda la arquitectura x86, es donde mejor funciona. Para poder trabajar con HVM, necesario procesador con extensiones de virtualización: Intel-VT cat /proc/cpuinfo | grep vmx AMD-V cat /proc/cpuinfo | grep svm Disco duro Todos los guests accediendo al mismo tiempo RAM Los domU se la 'roban' al dom0

12. Instalación: modo sencillo Instalación de paquetes necesarios apt-get install bridge-utils libc6-xen libxen3 linux-xen python-xen-3.2 xen-docs-3.2 xen-hypervisor-3.2 xen-tools xen-utils-3.2 Debería funcionar un simple apt-get install ubuntu-xen-desktop pero actualmente en Hardy esta roto (¿no era LTS?) Reiniciar y arrancar con el nuevo Kernel. Welcome to Xen!

13. Administración vía consola Comandos de administración: Arrancar domU y acceder a su consola: xm create /etc/xen/farsa.cfg -c Arrancar un domU y dejarlo en background: xm create /etc/xen/farsa.cfg Conectarse a la consola de un domU: xm console farsa Reiniciar domU: xm reboot farsa Apagar domU: xm shutdown farsa Apagar (malamente) domU: xm destroy farsa Todas las opciones de xm: xm help

14. Administración vía consola (2) Estado del sistema: xentop Mensajes de arranque de Xen: xm dmesg Listado de guests arrancados: xm list

15. Configuración (1) Configuración general de Xen: /etc/xen/xend-config.sxp # Configuración del tipo de red (network-script network-bridge) (vif-script vif-bridge) # Hardware para el dom0 (dom0-min-mem 256) (dom0-cpus 0) # Acceso VNC (vnc-listen '0.0.0.0') (vncpasswd '')

16. Configuración (2) Configuración de un domU (paravirt) [ejemplo] /etc/xen/farsa.cfg kernel = '/boot/vmlinuz-2.6.24.3' ramdisk = '/boot/initrd.img-2.6.24.3' extra = 'console=hvc0 nomce' memory = '128' root = '/dev/xvda1 ro' disk = [ 'phy:/dev/sdb1,xvda1,w', 'file:/var/xen/swp.img,xvda2,w' ] name = 'lvmbase' vif = [ '' ] on_poweroff = 'destroy' on_reboot = 'restart' on_crash = 'restart'

17. Configuración (3) Configuración de un domU (HVM) [ejemplo] /etc/xen/farsa.hvm kernel = "/usr/lib/xen/boot/hvmloader" builder='hvm' memory = 128 name = "debian-hvm" vif = [ 'type=ioemu,bridge=xenbr0' ] disk = [ 'file:/var/xen/debian.img,hda,w', 'file:/var/xen/debian.iso,hdb:cdrom,r' ] on_poweroff = 'destroy' on_reboot = 'restart' on_crash = 'restart' device_model = '/usr/' + arch_libdir + '/xen/bin/qemu-dm' boot="dc" sdl=0 vnc=1 nographici=0 stdvga=0 serial='pty' localtime=1 keymap='es'

18. Creación de un domU Paravirtualización Se puede hacer diréctamente con Debootstrap, pero xen-tools automatiza el proceso: /etc/xen-tools/xen-tools.cfg dir = /var/xen-gests #donde se almacenan las máquinas virtuales debootstrap = 1 #indicamos que haremos deboot size = 2Gb #tamaño del disco memory = 128Mb #cuanta memoria queremos utilizar swap = 128Mb #tamaño de la swap fs = ext3 #tipo de sistema de ficheros dist = etch #distribución de GNU/Linux arch = i386 #arquitectura passwd = 1 #indicar si se pedirá contraseña mirror = http://ftp.es.debian.org/debian/ #mirror gateway = 192.168.1.100 #puerta de enlace netmask = 255.255.255.0 #mascara de subred kernel = /boot/vmlinuz-2.6.24.3 #el kernel que creamos

19. Creación de un domU (2) Para crear un nuevo domU con xen-tools: xen-create-image --hostname=base-domU –ip=192.168.1.25 Full Virtualization (HVM) Para crear un domU basta con lanzar el domU y seguir con la instalación.

20. Ejemplos Arranque de domU paravirtualizado: Debian Etch 4.0 Arranque de domU paravirtualizado: FreeBSD 7 Inicio de instalación de Debian Etch (HVM) Inicio de instalación de Windows XP (HVM)

21. Instalación: modo 'hacker' La instalación sencilla utilizaba el mismo Kernel para todo. Poca flexibilidad. Imposibilidad de realizar cambios en la configuración del Kerne. En ocasiones puede ser necesario utilizar Kernels distintos para el dom0 y para los domU Necesidad de realizar cambios en la configuración del Kernel. Compilación de Xen y del Kernel desde las fuentes

22. Instalación: modo 'hacker' (2) Instalación de dependencias necesarias: apt-get install iproute bridge-utils python-twisted binutils zlib1g-dev python-dev transfig bzip2 screen ssh debootstrap libcurl3-dev libncurses5-dev x-dev build-essential gettext gawk mercurial yaird bcc libsdl1.2debian-all libsdl1.2-dev libx86-dev libvncserver-dev Descarga del Xen Hypervisor y las utilidades Xen wget http://bits.xensource.com/oss-xen/release/3.2.1/xen-3.2.1.tar.gz Descargamos el Kernel parcheado de XenSource hg clone http://xenbits.xensource.com/linux-2.6.18-xen.hg Instalamos el hypervisor y las herramientas Xen # tar zxvf xen-3.2.1.tar.gz # cd xen-3.2.1 # make xen # make install-xen # make tools # make install-tools

23. Instalación: modo 'hacker' (3) Compilamos el Kernel de Xen. No podemos usar make-kpkg porque actualmente (en Debian Etch) no esta soportada la arquitectura Xen en make.kpkg # cd linux-2.6.18-xen.hg # make menuconfig Cuidado al habilitar las cosas, este es el Kernel del dom0! Habilitar soporte para Xen dom0. # make # make modules # make modules_install # make install

24. Instalación: modo 'hacker' (4) Creamos en initrd y lo incluimos en el GRUB: # depmod 2.6.18.8 # mkinitrd.yaird -o /boot/initrd.img-2.6.18.8 2.6.18.8 # update-grub Ejemplo de entrada generada en GRUB: title Xen 3.2.0 / Debian GNU/Linux, kernel 2.6.18.8 root (hd0,0) kernel /boot/xen-3.2.0.gz module /boot/vmlinuz-2.6.18.8 root=/dev/sda1 ro module /boot/initrd.img-2.6.18.8 savedefault

25. Instalación: modo 'hacker' (5) Para finalizar, automatizamos el arranque del demonio de control de Xen y el gestor automático de domUs. # update-rc.d xend defaults 20 21 # update-rc.d xendomains defaults 21 20 Para hacer que un domU arranque automáticamente al iniciar el sistema, basta con situar el fichero de configuración en /etc/xen/auto/ # ln -s /etc/xen/farsa.cfg /etc/xen/auto/farsa.cfg

26. Instalación: modo 'hacker' (6) Distintos Kernels: Se compilan igual que el Kernel del dom0 (make, make modules, ...) Habilitar Xen domU (Paravirtualization -> Xen Guest) Seleccionar Kernel que queremos en el fichero de configuración.

27. Acceso a los domU Acceso sin X xm console SSH Acceso con X Tarjeta gráfica real, PCI passthrough VNC SDL

28. Virtualización de Hardware Virtualizar/paravirtualizar hardware es más sencillo que virtualizar la CPU Xen utiliza el modelo de paravirtualización también para el resto del hardware Interfaz más sencilla de comunicación. Mayor independencia del hardware real (mejor a la hora de hacer migraciones). Virtualización completa Emulación Paravirtualización Drivers específicos Mejora de rendimiento

29. Virtualización de Hardware (2) SIN virtualización! Hardware real! Ocultamos el dispositivo PCI al dom0 y de lo damos a un domU -> PCI passthrough En la configuración del GRUB (dom0): pciback.permisive pciback.hide=(02:03.0)(0000:02:03.1) En el fichero de configuración del domU: pci=['02:03.0', '02:03.1']

30. Salvar, recuperar y migrar un domU Salvar el estado de un domU Como la función hibernar en los portátiles. Facilita un arranque rápido. xm save Recuperar el estado de un domU xm restore Migración Estática Suspender -> Migrar -> Recuperar Live No se interrumpe el funcionamiento del domU. xm migrate

31. Salvar, recuperar y migrar un domU (2) Live migration Los 2 hosts con xend corriendo y configurado para escuchar peticiones de reubicación: /etc/xen/xend-config.sxp (xend-relocation-server yes) (xend-relocation-port 8002) (xend-relocation-address '') (xend-relocation-hosts-allow '') Sistema de almacenamiento compartido entre ambos hosts. Misma versión de Xen en ambos hosts. Fichero de configuración para el domU en los 2 hosts.

32. Administración mediante GUI: ConVirt ConVirt, anteriormente XenMan, es una utilidad gráfica de administración de Xen. http://xenman.sourceforge.net Instalación de dependencias: apt-get install python-glade2 python-gtk2 python-paramiko python-rpm python-vte yelp No hay ni que compilar. Descomprimir ./ConVirt

33. Administración mediante GUI: ConVirt (2)

34. Tips & Tricks Elegir un hardware super-compatible, no vamos a complicarnos desde el principio... La RAM esta barata... :) El rendimiento global es mejor con dispositivos físicos LVM Si no vamos a hacer nada raro no necesitamos Kernels distintos... Para aprender, no es necesario complicarse apt es tu amigo!!

35. Referencias Libro: Running Xen (Prentice Hall) http://wiki.xensource.com/xenwiki/ http://jailtime.org/ http://del.icio.us/saghul/xen

36. Licencia Saúl Ibarra Corretgé - http://www.saghul.net Reconocimiento - No comercial - Compartir igual: El material creado por un artista puede ser distribuido, copiado y exhibido por terceros si se muestra en los créditos. No se puede obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.