Henning Sprang Timo Benk Jaroslaw Zdrzalek Ralph Dehner. Xen. Virtualisierung unter Linux

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1 Henning Sprang Timo Benk Jaroslaw Zdrzalek Ralph Dehner Xen Virtualisierung unter Linux

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung An wen richtet sich dieses Buch? Wichtige Grundbegriffe Funktionen vonxen Welche Linux-Distributionen werden abgedeckt? Bugs und Probleme Dokumentation Sicherheitsupdates Versionierungsschema Build-System Usability Distributionsunterstützung Weiterführende Informationen und Support Planung einer virtuellen Infrastruktur Unterstützer und Autoren Schnellstart 28 2 Ein Einstieg in die Welt der Virtualisierung Virtualisierung versus Emulation Welche Virtualisierungsansätze gibt es? Virtualisierung auf Betriebssystem-Ebene Füll Virtualization Paravirtualisierung Hardware-basierte Virtualisierung 36 7

3 3 Virtualisierungsmodelle in Xen x86-ringe Verwendung ungenutzter x86-ringe Hypercalls Der Hypervisor Virtual Split Drivers VMware ESX Server und Xen im Vergleich Intel VT-x/VT-i und AMD Pacifica 44 4 Die Architektur von Xen Der Xen-Daemon xend Das Administrationswerkzeug xm Die zentrale Konfigurationsdatenbank Xenstore DerXenbus 50 5 Einsatzgebiete Server-Konsolidierung Testsystem und Entwicklungsumgebung Absicherung sicherheitskritischer Dienste 53 6 Kommandozeilenprogramme für Management- und Überwachungszwecke Das Kommandozeilentool xm Hilfe zu xm-befehlen Starten einer Domain Stoppen einer Domain Domain-Management ab Version Rebooten einer Domain Herunterfahren einer Domain Pausieren einer Domain Sichern einer Domain (Suspend) Wiederherstellen einer gesicherten Domain (Restore) Zuordnung von Arbeitsspeicher zu einer Domain Festlegen der Speicher-Obergrenze einer Domain Migration einer Domain 61

4 Inhaltsverzeichnis Setzen der SEDF-Scheduler-Parameter Setzen der Parameter für den Credit-Based Scheduler Öffnen einer seriellen Konsole Auflisten der aktiven Domains Domain-Namen und -ID herausfinden Informationen zu Host-System und Xen-Kernel Boot-Meldungen anzeigen Logdateien einsehen Monitoring der laufenden Domains mit xentop Monitoring der laufenden Domains mit XenMon 69 7 Installation und Konfiguration der privilegierten Domain Die richtige Hardware Tests mit Live-CDs Kompatible Hardware anschaffen Installation von Distributionspaketen Debian Linux Ubuntu Linux SuSE Linux Fedora, Red Hat Linux und CentOS Installation der Binärpakete von XenSource Benötigte Bibliotheken und Werkzeuge einspielen XenSource-Pakete herunterladen Installieren, deinstallieren und aktualisieren Probleme mit TLS-Libraries umgehen Konfiguration der Initial RAM-Disk und des Bootloaders Kernel-Module konfigurieren Starten des Xen-Systems Distributionsspezifische Anpassungen Xen-Installation aus den Quellen Quellcode herunterladen und entpacken System für die Übersetzung vorbereiten Kompilation und Installation Anpassungen vornehmen 94 9

5 Inhaltsverzeichnis Installation der Xen-Entwicklungsversion Konfiguration des Xen-Daemons Logdateien Das Initskript xendomains Einstellungsmöglichkeiten Fehler in xendomains Installation und Konfiguration der unprivilegierten Domain Gast-Installationen mit distributionsspezifischen Tools Fedora Core 6 mit Fedora als Domain OpenSuSE 10.2 mit SuSE als Domain Installationen mit distributionsübergreifenden Tools Allgemeine Vorbereitungen Debian und Ubuntu als Gastsysteme Fedora Linux SuSE-Gast installieren NetBSD Installation einer Windows-HVM-Domain Derzeit nicht unterstützte und ungetestete Konstellationen Konfigurationsparameter der unprivilegierten Domain Konfigurationsscripting Nutzung vorgefertigter VM-Images Jailtime xen-get rpath Speicherplatz bereitstellen Nutzung von LVM-Volumes NFS Zugriff auf die grafische Oberfläche Virtual Framebuffer für paravirtuelle Domains Standard-Remote-GUI-Technologien

6 9 Netzwerkkonzepte und -Konfiguration Der Start der Domain 0 aus Netzwerksicht Der Start der Domain U aus Netzwerksicht Das Netzwerk im Bridged Mode Die Funktionsweise des Bridged Network aus Sicht der Domain Die Funktionsweise des Bridged Network aus Sicht einer Domain U Konfiguration mehrerer Bridges Konfiguration interner Bridges Das Netzwerk im Routed Mode Das Routed Network aus Sicht der Domain Das Routed Network aus Sicht der Domain U Proxy-ARP Direkte Ethernet-Verbindungen zwischen zwei unprivilegierten Domains Unterstützung für Multiple Tagged VLANs VLAN-Unterstützung unter Linux VLAN-Konzeptionierung für Xen Sichern und Wiederherstellen laufender Domains Sichern einer laufenden Domain (Suspend) Wiederherstellen einer laufenden Domain (Resume) Snapshots Snapshots mit Hilfe von dd erstellen Wiederherstellen von Snapshots Anlegen von Snapshots mit Hilfe von LVM Speicher man agement Überbuchung von Arbeitsspeicher - sinnvoll oder nicht? Den Anspruch der Domain 0 auf den Restspeicher reduzieren Vorbereiten der Domain U bei Xen-Versionen bis einschließlich Festlegen der oberen Speichergrenze mit xm mem-max Festlegen der Speichergröße mit xm memset 189

7 Inhaltsverzeichnis 11.6 Speicher über die Konfigurationsdatei der Domain U zuweisen Speichergröße mit dem Parameter memory festlegen Festlegen der Speicher-Obergrenze mit dem Parameter maxmem Hotplugging virtueller Hardware Virtuelle Festplatten Aktuell eingebundene virtuelle Festplatten auflisten Virtuelle Netzwerkkarten Direkter Hardware-Zugriff PCI-Komponenten in der Domain 0 über die Kernel- Kommandozeile deaktivieren Deaktivieren von PCI-Komponenten in der Domain 0 über das SysFS-Dateisystem Inbetriebnahme deaktivierter PCI-Komponenten in einer Domain U Aktivieren inaktiver PCI-Komponenten in einer Domain Unprivilegierte Domains als Backend-Domains Domain-O-seitige Vorbereitungen treffen Vorbereiten der Backend-Domain Konfiguration der Domain U Migration Voraussetzungen Der Xend-Relocation-Server Offline-Migration Live-Migration Virtuelle CPUs Virtualisierung der physikalischen Prozessorkerne Einrichten der virtuellen CPUs über die Konfigurationsdatei Konfiguration der virtuellen CPUs zur Laufzeit Die Zuordnung der virtuellen CPUs zu den Domains auflisten Virtuelle CPUs und Domains zuweisen

8 Inhaltsverzeichnis Logische CPUs virtuellen Prozessoren zuordnen Feintuning CPU-Time-Scheduling Der SEDF-Scheduler Zeitrahmen und Zeitfenster definieren Gewichtung und Zeitrahmen setzen Ungenutzte CPU-Zeit verteilen Das xm-kommando sched-sedf Anzeigen der aktuellen Auslastung mit xm top Feintuning von SEDF Der Credit-Based CPU-Scheduler Funktionsweise Bootparameter Das xm-kommando sched-credit Ablegen der Credit-Scheduler-Parameter in der Konfigurationsdatei Traffic Shaping Ausgehende Transferrate festsetzen Traffic Shaping mit tc Der Paketfluss im Linux-Kernel Queues und Queueing-Disziplinen Die Ingress-Qdisc Die Hierarchical Token Bücket Queue Das Intermediate Functional Block-Device Der Paketfluss auf dem Xen-Host Analyse des umzusetzenden Szenarios Beschränken der eingehenden Transferrate Beschränken der ausgehenden Transferrate Die Xenstore-Konfigurationsdatenbank Auflisten des Konfigurationsbaums mit xenstore-ls Wichtige Schlüssel in der Xenstore-Datenbank Auslesen eines einzelnen Schlüssels mit xenstore-read

9 Inhaltsverzeichnis 19.3 Schreiben eines Schlüssels mit xenstore-write Entfernen eines Schlüssels mit xenstore-rm Überwachung von Xen-Systemen Wichtige Daten auf Xen-Systemen Fragen, die das Monitoring beantworten soll Daten, die diese Fragen beantworten Relevante Datenquellen An Monitoring-Ergebnisse geknüpfte Aktionen Xen-Monitoring mit Nagios Vorbereitungen Xen-spezifische Werte überwachen Monitoring-Graphen mit DTC-Xen und XenStats erstellen DTC-Xen installieren und nutzen Installation von XenStats Werkzeuge und Methoden für effizientes Domain-Management Management-Tools Argo xen-shell Yast Virtual Machine Manager Virtuallron Enomalism ConVirt DTC-Xen Effizientere Systeminstallation Deployment mit Festplatten-Images Installation mit Shell-Skripten Nutzung vorhandener Auto-Installer-Software Installation und Bereitstellung mit den Xen-Tools Installation und Konfiguration Benutzung Konfigurationstemplates

10 Presets Installation mit FAI Funktionen Vorüberlegungen Xen-Kemel vorbereiten FAI einrichten und Server konfigurieren VM-Konfiguration und Block-Devices anlegen Benötigte Infrastrukturdienste einrichten Konfiguration der zu installierenden Clients prüfen und anpassen Xen-spezifische Anpassungen vornehmen Installation durchführen lOAndere Distributionen und Windows Installierte Systeme automatisch testen Windows-Installationen automatisieren Mite Unattended Die kommerziellen Produkte von XenSource XenEnterprise Installation Serverinstallation Die Installation des Verwaltungswerkzeugs Partitionen, Festspeicherverwaltung und ISO-Depot Administration Das grafische Verwaltungswerkzeug Das Kommandozeilenprogramm xe Installationsarten für Gastsysteme P2V-Umwandlung Microsoft-Windows-Installation 339