虚拟化技术应用项目教程 课件 第四章 Xen虚拟化技术

虚拟化技术项目教程第四章项目三Xen虚拟化技术目录CONTENTS任务4.3任务4.4任务4.1Xen的下载与安装任务4.2通过xl创建DomU客户机通过xl工具管理DomUXen网络管理任务4.5综合实训模拟公司内部网络构建目标Objectives了解xen虚拟化技术工作方式掌握centos7中安装xen的方法了解xen虚拟化技术基本原理掌握xen三种网络配置掌握通过virsh命令行管理虚拟机方法掌握通过Virt-Manager图形化管理虚拟机方法培养学生具有诚实守信的职业素养1234567ONE01Xen的下载与安装任务4.1Xen的下载与安装掌握Xen虚拟化技术的基本原理掌握CentOS7中安装XenHypervisor和Dom0的方法4.1.1任务目标任务4.1Xen的下载与安装（1）Xen虚拟化技术Xen虚拟化技术最初是由英国剑桥大学XenSource发布的一个开源项目。于2003年9月推出了首个版本Xen1.0，但仅支持半虚拟化（Paravirtualization，PV）。2005年XenSource推出了Xen3.0，该版本的Xen开始需要IntelVT技术的支持，使得Xen发展为硬件支持的完全虚拟化（HardwareVirtualMachine，HVM）产品，但同时也支持半虚拟化。（2）XenHypervisorXenHypervisor是最基本、最底层的抽象层因，可以直接安装于硬件层之上，它主要负责针对运行在该硬件设备之上的多个虚拟机的CPU轮转，内存划分的工作，对CPU和内存进行直接管理。4.1.2任务知识点任务4.1Xen的下载与安装（3）Domain0（Dom0）Dom0是第一个运行的GuestOS,具有更高的特权级。Xen本身不包含任何设备驱动和用户接口，这些都是通过Dom0的GuestOS以及之上的用户空间工具来提供。具有代表性的Dom0GuestOS是Linux，也可以是NetBSD和Solaris。（4）DomainU（DomU）DomainU是非特权级的Domain，“U”来自于英语单词unprivileged，指的是没有权限直接访问硬件设备。XenHypervisor上的其它半虚拟化客户机被称为“DomainUPVGuest”，其中运行着被修改过内核的操作系统；XenHypervisor上的完全虚拟化客户机被称为“DomainUHVMGuest”，其上运行着不用修改内核的操作系统，如Windows等。4.1.2任务知识点任务4.1Xen的下载与安装（5）Xen半虚拟化Xen是半虚拟化技术的典型代表。如果采用半虚拟化，客户机操作系统感知到自己运行在XenHypervisor上而不是直接运行在硬件上，同时也可以识别出其他运行在相同环境中的客户虚拟机，这就需要对客户机操作系统内核进行适当的修改，所以一般都是Linux操作系统而不能是Windows。4.1.2任务知识点任务4.1Xen的下载与安装（6）Xen完全虚拟化运行在完全虚拟化环境下的客户机在运行过程中始终感觉自己是直接运行在硬件之上的，并且感知不到在相同硬件环境下运行着其他客户机。完全虚拟化下的客户机的内核不用修改就可直接运行在XenHypervisor上。Xen的完全虚拟化需要借助于Intel的VT-x或AMD的AMD-v等硬件辅助虚拟化技术支持，所以也称硬件虚拟化（HardwareVirtualMachine，HVM），同时还需要通过QEMU来仿真所有硬件，比如BIOS、VGA显卡、网卡等。4.1.2任务知识点任务4.1Xen的下载与安装（1）在VMwareWorkstation中安装一台CentOS7.5的客户机命名为xen。（2）启动客户机，通过MobaXterm连接登录到客户机。（3）通过lscpu命令查看客户机CPU信息以及是否支持CPU虚拟化。（4）添加Xen的yum安装源。（5）Linux更新为Xen内核。（6）安装Xen。（7）根据需要编辑Domain0的配置文件，需要注意的是Domain0宿主机的内存一定要大于Domain0设置的内存。4.1.3任务实施任务4.1Xen的下载与安装（8）通过脚本更新grub。（9）重新启动客户机，在开机引导界面选择Xen内核进行启动。（10）开机后通过“xl”命令查看Xen的基本信息和客户机信息。4.1.3任务实施任务4.1Xen的下载与安装【任务内容】xl命令使用方法【任务目标】掌握xl命令打开帮助方法4.1.4任务拓展任务4.1Xen的下载与安装【任务步骤】①通过xlhelp命令打开使用帮助。②通过man打开xl使用手册。4.1.4任务拓展two02通过xl创建DomU客户机任务4.2通过xl创建DomU客户机掌握DomU客户机配置文件的编写掌握通过xl命令创建客户机的方法4.2.1任务目标任务4.2通过xl创建DomU客户机qemu-imgqemu-img是qemu用来实现磁盘映像管理的工具组件，其有许多子命令，分别用于实现不同的管理功能，而每一个子命令也都有一系列不同的选项。qemu-img命令工具可以创建大多数格式的磁盘映像文件。qemu-img命令还支持磁盘检测、磁盘格式转化（最好是低级格式转向高级格式，比如raw转qcow2）、创建磁盘快照、调整磁盘映像大小等功能。4.2.2任务知识点任务4.2通过xl创建DomU客户机（1）将安装DomU所需要的操作系统镜像通过MobaXterm上传到Dom0中。（2）为了便于管理，创建如下几个目录。其中images专门用于存储虚拟机映像文件；config.d则用于存储DomU的xl配置文件；iso则用于存储虚拟机的安装镜像文件；kernel用于存储GuestOS启动时的临时内核引导文件。（3）将镜像文件中的临时内核引导文件移动到kernel目录中。（4）构建虚拟内部桥接网络。创建网桥xenbr0，将Dom0的ens33网卡IP地址给xenbr0，然后桥接到xenbr0虚拟网桥上。（5）通过qemu-img命令创建虚拟磁盘文件。4.2.3任务实施任务4.2通过xl创建DomU客户机（6）创建DomU的安装配置文件。（7）编辑配置文件。（8）通过xlcreate命令加上-n选项可以检测一下配置文件是否有语法错误。（9）通过xlcreate命令根据配置文件创建DomU客户机。（10）安装界面中，通过tab键切换选择按钮，空格键选取，回车键进行确认。（11）在接下来的界面中选择时区为Asia/Shanghai，设置root用户密码。（12）选择在磁盘上安装操作系统。（13）通过MobaXterm再开启一个终端窗口，修改DomU的配置文件。4.2.3任务实施任务4.2通过xl创建DomU客户机（14）在安装界面点击Reboot重启，如果再次进入操作系统安装界面，先通过xlshoutdown命令关闭该客户机后重新按照修改后的配置文件创建。（15）开启centos65-dom1客户机网络，通过SSH进行连接。4.2.3任务实施任务4.2通过xl创建DomU客户机【任务内容】通过VNC远程安装DomU【任务目标】掌握通过配置文件实现VNC安装DomU方法4.2.4任务拓展任务4.2通过xl创建DomU客户机【任务步骤】①创建centos65-dom2客户机的配置文件。②通过qemu为centos65-dom2客户机创建虚拟磁盘映射文件。③通过配置文件创建centos65-dom2客户机。④在Domain-0管理域中关闭防火墙。⑤在Windows宿主机中安装VNCViewer后开启。连接对话框中输入Domain-0管理域IP地址，端口号是590。4.2.4任务拓展任务4.2通过xl创建DomU客户机【任务步骤】⑥在出现的验证窗口输入配置文件中设置的VNC登录密码“123456”后点击OK。⑦登录后即可通过VNC进行图形化的操作系统安装。⑧安装成功后，同样需要修改centos65-dom2的配置文件后关机再重新创建。⑨再次通过VNCViewer连接到centos65-dom2客户机。4.2.4任务拓展three03通过xl工具管理DomU任务4.3通过xl工具管理DomU掌握xl工具的作用掌握xl命令的基本使用方法4.3.1任务目标任务4.3通过xl工具管理DomUxl工具xl是Xen的默认管理工具，底层基于LibXenlight库。通过它可以方便的创建管理DomU客户机。Xen的较早期版本（4.1之前）的默认管理工具是xm，需要再Dom0管理域中开启xend守护进程来管理DomU客户机。4.3.2任务知识点任务4.3通过xl工具管理DomU（1）创建快照和恢复快照。①首先进入Dom1中，并修改主机名称，创建一个测试文件。②通过xlsave命令保存域状态。它的命令格式是：xlsave[OPTIONS]domain-idCheckpointFile[ConfigFile]③通过xlrestore恢复域。它的命令格式是：xlrestore[OPTIONS][ConfigFile]CheckpointFile4.3.3任务实施任务4.3通过xl工具管理DomU（2）DomU客户机添加卸载磁盘。①将虚拟磁盘映像文件添加到centos65-dom1客户机中。②通过xlblock-attach命令添加磁盘。它的命令格式是：xlblock-attachdomain-iddisc-spec-component(s)③将物理磁盘添加到centos65-dom1客户机中。④通过xlblock-detach命令卸载磁盘。它的命令格式是：xlblock-detachdomain-iddevid[--force]4.3.3任务实施任务4.3通过xl工具管理DomU（3）DomU添加卸载网卡①通过xlnetwork-attach命令为DomU客户机添加网卡。它的命令格式是：xlnetwork-attachdomain-idnetwork-device②通过xlnetwork-detach命令移除网卡。它的命令格式是：xlnetwork-detachdomain-iddevid|mac4.3.3任务实施任务4.3通过xl工具管理DomU（4）对CPU的基本操作①查看域的vcpu个数。②通过xlvcpu-pin命令设置客户机CPU和物理CPU的绑定。4.3.3任务实施任务4.3通过xl工具管理DomU（5）DomU的暂停和运行通过xlpausedomain-id实现DomU的暂停；xlunpausedomain-id实现继续运行。4.3.3任务实施任务4.3通过xl工具管理DomU【任务内容】DomU客户机的克隆【任务目标】掌握DomU客户机克隆的方法4.3.4任务拓展任务4.3通过xl工具管理DomU【任务步骤】①对于DomU的克隆可以通过复制虚拟磁盘映射文件和配置文件方式实现。②再复制配置文件并修改。③根据配置文件创建客户机。4.3.4任务拓展four04Xen网络管理任务4.4Xen网络管理掌握Xen桥接网络模式原理及配置掌握Xen仅主机网络模式原理及配置掌握XenNAT网络模式原理及配置4.4.1任务目标任务4.4Xen网络管理（1）桥接网络模式在桥接网络中，Domain-0管理域创建虚拟网桥xenbr0，同时为每个客户机创建后端驱动NetworkBackendDriver——名称为vifDOMID.DEVID的后端设备(DOMID为客户机域ID，DEVID为对应连接网卡的设备ID)如下图中的vif8.0和vif9.0。这些驱动和宿主机物理网卡通过xenbr0连接到一起，而DomU客户机通过前端驱动PVNetworkDriver连接到Dom0的后端驱动上从而实现网络的互联互通。桥接网络中各DomU客户机、Dom0和物理网络都处于同一网段，可以直接相互访问，这和Workstation的桥接网络模式相同4.4.2任务知识点任务4.4Xen网络管理（1）桥接网络模式4.4.2任务知识点任务4.4Xen网络管理（2）仅主机网络模式Xen的不同网络模型配置实际上都是通过Linux网络配置方式来实现的。比如在桥接网络中，通过创建xenbr0网桥实现客户机连接到外部物理网络。对于仅主机模式的实现方式，只需要取消ens33到xenbr0的桥接，然后为xenbr0设置个私有IP地址，其它DomU客户机设置成和xenbr0相同网段IP地址，同时将xenbr0IP地址作为网关即可。如果xenbr0没有设置IP地址，DomU将无法同宿主机通信，则构建了不能和宿主机互通的内部隔离网络模式。仅主机模式下，客户机和客户机、客户机和宿主机之间能够通信，客户机和外部网络不能通信。4.4.2任务知识点任务4.4Xen网络管理（2）仅主机网络模式4.4.2任务知识点任务4.4Xen网络管理（3）NAT网络模式在仅主机模式基础上，通过宿主机开启路由转发功能，并配置NAT转发规则就实现了NAT网络模式。NAT网络模式下客户机能访问外部物理网络，但外部网络不能访问客户机。4.4.2任务知识点任务4.4Xen网络管理（1）仅主机网络模式的实现①在配置文件中取消ens33到xenbr0的桥接。②更改xenbr0的IP地址。打开xenbr0配置文件，更改IP地址为其它私有网段。③通过brctl命令删除ens33到xenbr0桥接，重新启动网络服务。④将DomU客户机IP地址改为静态配置，同时网段同xenbr0相同。⑤通过VNC方式登录centos65-dom2后，以相同方式修改IP地址为10.10.10.12/24，网关为10.10.10.1。⑥在centos65-dom1中测试和其它客户机已经同宿主机的连通性。4.4.3任务实施任务4.4Xen网络管理（2）NAT网络模式的实现①在仅主机模式配置基础上，开启宿主机内核路由转发功能。②通过iptables开启NAT转换。4.4.3任务实施任务4.4Xen网络管理【任务内容】通过创建虚拟网卡实现仅主机和NAT模式【任务目标】掌握Xen创建虚拟网卡方法掌握Xen不同网络模式工作原理4.4.4任务拓展任务4.4Xen网络管理【任务步骤】①创建一对虚拟网卡，该网卡对一端连接宿主机，另一端连接xenbr0。②将虚拟网卡一端连接到xenbr0。③将网卡另外一端设置为10.10.10.1/24IP地址，同时取消xenbr0的IP。④通过ping命令测试连通性。4.4.4任务拓展five05综合实训模拟公司内部网络构建任务4.5综合实训模拟公司内部网络构建掌握XenHypeivisor虚拟化环境网桥的创建掌握XenHypeivisor中划分VLAN的方法4.5.1任务目标任务4.5综合实训模拟公司内部网络构建VLANVLAN(VirtualLAN)，翻译成中文是“虚拟局域网”。简单来说，同一个VLAN中的用户间通信就和在一个局域网内一样，同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到，而不会传输到其他的VLAN中去，从而控制不必要的广播风暴的产生。4.5.2任务知识点任务4.5综合实训模拟公司内部网络构建（1）先关闭三台DomU客户机。（2）开启802.1q模块的支持。（3）重启宿主机恢复到NAT网络模式。（4）在ens33网卡上分别创建ens33.10和ens33.20两个子网卡，相当于创建了两个VLAN，ID是10和20。（5）创建两个网桥xenbrvlan10和xenbrvlan20，将上一步中两个子网卡分别桥接到这两个网桥上。（6