1. Про проект Xen
2. платформа Xen
3. Паравіртуалізованние системи
4. Засоби управління Xen
5. Застосування безкоштовного видання Xen
6. Платформи компанії XenSource
7. Технічні можливості видань Xen
8. підтримуване обладнання
9. Системні вимоги та підтримувані гостьові системи
10. Можливості XenEnterprise і XenCenter
11. Міграція віртуальних машин Xen
12. Продуктивність платформ Xen
13. Віртуальні лабораторії за допомогою продуктів XenSource
14. Висновок

Останнім часом попит на технології віртуалізації значно виріс. Можливість запуску декількох операційних систем на одній фізичній платформі приваблює безліч компаній, які планують підвищити гнучкість своєї ІТ-інфраструктури і скоротити витрати на її утримання. Віртуальні машини, після деяких інвестицій в віртуалізаційних проект, призводять до зниження сумарної вартості володіння парком серверів організації (TCO, Total Cost of Ownership) за рахунок економії на апаратному забезпеченні, електроенергії і підвищення керованості ІТ-інфраструктури. На даний момент в більшості середніх і великих організацій використовується гетерогенна інфраструктура, в якій представлені клієнтські і серверні платформи на основі операційних систем різних вендорів. Windows, Linux і BSD системи працюють пліч-о-пліч у виробничому середовищі, виконуючи найбільш підходящі для них завдання. У цих умовах при впровадженні віртуалізації необхідна потужна платформа, яка підтримує різні види гостьових систем, володіючи при цьому перевагами, властивими системі віртуалізації корпоративного класу:

• підтримкою віртуального SMP (Symmetric Multi Processing) для подання декількох віртуальних процесорів в гостьовій системі
• наявністю зручного і багатофункціонального засобу централізованого управління
• присутністю засобів для забезпечення високої доступності, динамічної міграції та резервного копіювання віртуальних машин

На даний момент цими можливостями володіють платформи компаній VMware, Virtual Iron і, в деякій мірі, SWSoft. Не так давно (в серпні 2007 року) до цих учасників ринку приєдналася і компанія XenSource, випустивши після недовгого бета-тестування четверту версію своїх платформ на основі гипервизора Xen.

Про проект Xen

Розробка некомерційного гипервизора Xen починалася як дослідницький проект комп'ютерної лабораторії Кембриджського університету. Засновником проекту і його лідером був Іан Пратт (Ian Pratt), співробітник університету, який створив згодом компанію XenSource, що займається розробкою комерційних платформ віртуалізації на основі гіпервізора Xen, а також підтримкою Open Source співтовариства некомерційного продукту Xen. Основу цієї платформи становить монітор віртуальних машин (гипервизор), що працює в нульовому кільці хостовой системи і керуючий віртуальними системами. Спочатку Xen був найрозвинутішу платформу, що підтримує технологію паравіртуалізаціі. Ця технологія дозволяє Гіпервізор в хостовой системі управляти гостьовий ОС за допомогою гіпервизовов VMI (Virtual Machine Interface), що вимагає модифікації ядра гостьової системи. Такий підхід обіцяв високу швидкодію гостьових систем при малих витратах на підтримку платформи паравіртуалізаціі. Однак, з цілком зрозумілих причин, далеко не всі розробники пропрієтарних операційних систем, такі як Microsoft, готові були піти на модифікацію коду своїх платформ, тому технологія паравіртуалізаціі так і не набула популярності. З розробниками Open Source-систем домовитися було простіше, однак не всі повірили в перспективу технології. Проте, навіть компанія VMware, прихильник технології нативной віртуалізації, включила до деяких своїх продукти недокументовану підтримку паравіртуалізованних гостьових систем. На даний момент безкоштовна версія Xen включена в дистрибутиви декількох ОС, таких як Red Hat, Novell SUSE, Debian, Fedora Core, Sun Solaris.

Треба відзначити, що ще при розробці першої версії гипервизора Xen, співробітниками Кембриджського університету і лабораторією Microsoft Research був розроблений порт операційної системи Windows XP, що підтримує технологію паравіртуалізаціі, який, однак, не міг бути опублікований відповідно до ліцензійної політикою Microsoft. Проте, досвід, отриманий в ході роботи, був зафіксований і на даний момент доступний в документах проекту Xen. Останній рік компанія XenSource веде тісну співпрацю з компанією Microsoft в рамках партнерських відносин, що дозволить XenSource більш ефективно віртуалізовивать Windows-платформи, а компанії Microsoft реалізувати повноцінну підтримку Linux в платформі Windows Virtualization, яка буде інтегрована в ОС Windows Server 2008 (Longhorn). Уже зараз XenSource веде розробку шару сумісності гипервизора Xen з гіпервізором Viridian в Windows Longhorn. Це свідчить про тенденції, що намітилася об'єднання зусиль різних компаній в конкурентній боротьбі з лідером ринку VMware.

В середині серпня 2007 року компанія XenSource була поглинена компанією Citrix Systems. Сума проведеної операції - близько 500 мільйонів доларів (акціями та грошовими коштами) говорить про серйозні наміри Citrix щодо віртуалізації. Експерти вважають, що не виключена і покупка Citrix компанією Microsoft, враховуючи давнє її співпрацю з XenSource.

платформа Xen

Гипервизор Xen являє собою відкриту платформу віртуалізації для архітектур IA-32, x86-64, IA-64 і PowerPC, ведеться також робота по портированию його на архітектуру SPARC. Xen може бути розгорнутий на хостах з безліччю різних Nix-систем, при цьому підтримуються гостьові Linux, Windows і BSD-системи. У платформі використовуються як технології паравіртуалізаціі для запуску паравіртуалізованних операційних систем, так і технології апаратної віртуалізації (VT-x і AMD-V) для підтримки немодифікованих версій ОС у віртуальних машинах. Процесори, що підтримують апаратну віртуалізацію, мають додаткові інструкції для керування віртуальними машинами, а також два режими роботи: root-mode і nonroot-mode. Гипервизор Xen працює в режимі root-mode, безпосередньо спілкуючись з апаратним забезпеченням, і управляє гостьовими системами. Платформа Xen підтримує до 64 процесорів у фізичній системі (64-way SMP).

Компанія XenSource надає ISO-образ Live CD з дистрибутивом Debian Linux , Для того щоб всі бажаючі могли спробувати платформу Xen без необхідності її установки в хостовой системі. На даний момент Xen включений в дистрибутиви наступних ОС:

• SUSE Linux Enterprise Server 10 (перша комерційна версія Xen)
• Fedora Core починаючи з 4-ї версії
• Ubuntu Linux 6.10 і 7.04
• Debian Linux 4.0 (кодове ім'я Etch)

Підтримка Xen також заявлена ​​в наступних хостових ОС:

• Red Hat Enterprise Linux 5
• OpenSUSE
• NetBSD 3.x (підтримка в якості хостовой ОС для Xen 2)
• Gentoo Linux
• ArchLinux
• OpenSolaris (деякі версії, останній підтримуваний білд - 66)

Паравіртуалізованние системи

На даний момент існують такі спеціальні видання ОС для гипервизора Xen, що забезпечують підтримку паравіртуалізаціі:

• Oz Linux версії 0.0.1-4-1 (віртуальний шаблон для Xen)
• Minix
• Plan 9 від Bell Labs
• NetBSD (NetBSD 2.0 підтримує Xen 1.2, NetBSD 3.0 підтримує Xen 2.0, NetBSD 3.1 підтримує Xen 3.0)
• OpenBSD
• FreeBSD (обмежена підтримка)
• OpenSolaris
• NetWare
• OZONE (підтримка Xen 1.2)

Починаючи з версії 3.0, гипервизор Xen підтримує технології апаратної віртуалізації AMD-V і Intel VT, що дозволяє використовувати операційні системи Windows в якості гостьових, а також інші не модифіковані ОС.

Засоби управління Xen

На даний момент існує кілька консолей управління для безкоштовного гипервизора Xen, найбільш відомими з яких є наступні:

• Графічна консоль YaST
• Enomalizm Dashboard (на мові Python з ліцензією LGPL)
• Xen Tools
• MLN (Python)
• HyperVM (Web-інтерфейс)
• ConVirt (графічна консоль відома як XenMan)
• Red Hat Virtual Machine Manager

Крім того, для комерційних видань Xen компанії XenSource існують такі потужні і багатофункціональні засоби управління як XenCenter (аналог Virtual Center у VMware для Virtual Infrastructure 3).

Застосування безкоштовного видання Xen

В даний час Open Source версія платформи Xen застосовується в основному в освітніх і дослідницьких цілях. Деякі вдалі ідеї, реалізовані численними розробниками з усього світу, знаходять своє відображення в комерційних версіях продуктів віртуалізації компанії XenSource. Зараз безкоштовні версії Xen включаються в дистрибутиви багатьох Linux-систем, що дозволяє їх користувачам застосовувати віртуальні машини для ізоляції програмного забезпечення в гостьових ОС з метою його тестування і вивчення проблем безпеки, без необхідності установки платформи віртуалізації. До того ж багато незалежних розробники ПЗ можуть поширювати його за допомогою віртуальних шаблонів, в яких вже встановлена ​​і налаштована гостьова система і пропонований продукт. Крім того, Xen ідеально підходить для підтримки старого програмного забезпечення у віртуальній машині. Для більш же серйозних цілей, у виробничому середовищі підприємства необхідно використовувати платформи компанії XenSource.

Платформи компанії XenSource

Четверте покоління продуктів віртуалізації компанії XenSource на основі гипервизора Xen включає в себе три версії платформи:

XenExpress
Безкоштовне стартове видання системи віртуалізації, що включає в себе можливість розміщення декількох віртуальних машин в межах одного фізичного сервера. Ця версія є скоріше ознайомчої і добре підходить для домашніх користувачів і невеликих компаній, які планують впровадження віртуалізації.

XenServer
Видання платформи для сектора SMB (Small and Medium Business), що забезпечує вирішення основних завдань щодо консолідації віртуальних серверів на декількох фізичних хостах.

XenEnterprise
Найбільш повна версія платформи віртуалізації, що включає в себе, крім можливостей XenServer, також і необхідні засоби по агрегації ресурсів, розподілу навантаження, динамічної міграції та забезпечення високої доступності.

Структура можливостей кожного з видань Xen приведена нижче:

Можливості продуктів XenSource

Кожен з продуктів компанії XenSource підтримує 64-бітові гостьові операційні системи (це дозволяє використовувати на повну потужність такі продукти, як Microsoft Exchange x64 або SQL Server x64), володіє відкритим інтерфейсом для створення програмного забезпечення, що взаємодіють з віртуальними машинами (XenAPI на мовах C, Python і C #), а також дозволяє використовувати продукт XenCenter для централізованого управління серверами віртуалізації. Крім того, XenServer і XenEnterprise включають в себе технічну підтримку і можливість використання декількох фізичних серверів, а XenEnterprise володіє всіма необхідними можливостями для застосування віртуальних машин у виробничому середовищі підприємства. У четвертому кварталі 2007 року планується також реалізація підтримки рішень компанії Symantec для пристроїв зберігання даних, а також «гарячого» резервного копіювання віртуальних машин. Треба відзначити також, що видання XenExpress і XenServer можуть бути «прокачані» до видань XenServer і XenEnterprise відповідно, шляхом введення нового ліцензійного ключа без необхідності переустановлення платформи.

Технічні можливості видань Xen

У наведеній нижче таблиці представлені технічні характеристики видань платформ XenSource:

підтримуване обладнання

Компанія XenSource регулярно оновлює списки підтримує платформу Xen обладнання (HCL, Hardware Compatibility Lists), які можна знайти за адресою: http://hcl.xensource.com . Ці списки складаються як на основі тестів самої компанії XenSource, так і інформації виробників апаратного забезпечення, а також членів спільноти Xen. Що стосується підтримуваних процесорів, то продукт XenEnterprise в даний момент підтримує безліч серверних платформ.

Рекомендовані процесори Intel з технологією Intel VT:

• Intel Xeon 51xx series processors (Dual-Core)
• Intel Xeon 53xx series processors (Quad-Core)
• Intel Xeon 71xx series processors (Dual-Core)
• Intel Xeon 30xx series processors (Dual-Core)

Рекомендовані процесори AMD з технологією AMD-V:

• AMD Opteron 12xx series processors
• AMD Opteron 22xx series processors
• AMD Opteron 82xx series processors

Системні вимоги та підтримувані гостьові системи

Будь-яке з трьох видань платформи XenSource може бути встановлено на сервер з наступними технічними характеристиками:

• частота процесора 1.5 ГГц і більше (рекомендується многоядерная або многопроцессорная система з частотою 2 ГГц)
• для запуску гостьових ОС Windows потрібна підтримка технологій Intel VT і AMD-V
• для додавання хостів в пули вони повинні мати однакові процесори (для видання XenEnterprise)
• не менше 1 Гб оперативної пам'яті хоста
• мережевий адаптер 100 Мбіт / с і більше
• не менше 16 Гб вільного місця на локальному або мережевому диску (рекомендується не менше 60 Гб)

Для управління серверами віртуалізації за допомогою продукту XenCenter необхідний сервер з наступними характеристиками:

• операційна система Windows 2000, XP, 2003 або Vista
• .NET Framework 2.0 або вище
• частота процесора не менше 750 МГц (рекомендується не менше 1 ГГц)
• не менше 1 Гб оперативної пам'яті (рекомендується 2 Гб і більше)
• не менше 100 Мб вільного місця на диску
• мережевий адаптер

Зараз платформи Xen підтримують такі гостьові системи:

Microsoft Windows

64-бітові ОС:

• Windows Server 2003 Standard, Enterprise, Datacenter Edition SP2
• Windows Small Business Server 2003 SP2

32-бітові ОС:

• Windows Server 2003 Web, Standard, Enterprise, Datacenter SP0 / SP1 / SP2 / R2
• Windows Small Business Server 2003 SP0 / SP1 / SP2 / R2
• Windows XP SP2
• Windows 2000 SP4

Linux

32-бітові ОС:

• Red Hat Enterprise Linux 3.5, 3.6, 3.7, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 5
• Novell SUSE Linux Enterprise Server: 9SP2, 9SP3, 10SP1
• Debian: Sarge (3.1), Etch (4.0)

Можливості XenEnterprise і XenCenter

У сукупності ці два продукти компанії XenSource дозволяють розгорнути по-справжньому гнучку і легко керовану віртуальну інфраструктуру, яка цілком може позмагатися з інфраструктурою VI3 компанії VMware. Безумовним плюсом четвертої версії XenEnterprise є можливість використовувати системи зберігання даних в мережах SAN по протоколам iSCSI і Fiber Channel. Платформи XenSource використовують випробуваний формат віртуальних дисків компанії Microsoft (VHD, Virtual Hard Drive), що дозволяє досить просто здійснювати міграцію між платформами компаній Microsoft і Virtual Iron, які використовують цей же формат. Також XenEnterprise дозволяє здійснювати живу міграцію віртуальних машин в межах пулу ресурсів між різними хостами у випадках із загальною системою зберігання, коли потрібно зупинка серверів для їх обслуговування, надмірне збільшення навантаження або зносу обладнання. Ця можливість має назву XenMotion і аналогічна за своєю суттю функцій VMotion компанії VMware. При міграції віртуальної машини на інший фізичний хост, робота віртуальної машини по відношенню до зовнішніх джерел не переривається, що забезпечує нульовий час простою критично важливих production-серверів.

Продукт XenCenter, що забезпечує підтримку всіх видань платформ XenSource, дозволяє централізовано керувати віртуальними машинами з виділеного сервера, здійснювати моніторинг продуктивності хостів в реальному режимі часу, виділяти фізичні ресурси віртуальним машинам в залежності від пріоритетів (QoS, Quality of Service), а також безпосередньо підключатися до консолям гостьових систем. У найближчому майбутньому очікується поява функцій по автоматичному розподілу навантаження між хостами і забезпечення високої доступності віртуальних серверів за допомогою XenCenter.

Консоль управління віртуальною інфраструктурою XenCenter

Міграція віртуальних машин Xen

Хороша платформа віртуалізації корпоративного класу повинна надавати надійні засоби P2V (Physical to Virtual) міграції з фізичних систем на віртуальні. Це необхідно при вирішенні компанії частково або повністю віртуалізованних фізичну інфраструктуру. При цьому час на впровадження віртуалізації має бути мінімальним саме завдяки засобам міграції. У цьому сенсі XenSource активно співпрацює з провідними виробниками продуктів для P2V-міграції, і на даний момент для цих цілей доступні продукти:

На жаль, компанія XenSource не надає власних коштів для P2V-міграції, на відміну від VMware, що пропонує VMware Converter. Також на даний момент не можна безпосередньо конвертувати віртуальні машини безкоштовного Xen в формат платформ XenSource, проте в найближчому майбутньому очікується перехід компанії на формат OVA (Open Virtual Appliances), що дозволить використовувати віртуальні машини в будь-якому оточенні Xen.

Продуктивність платформ Xen

Оскількі Платформи компании XenSource Вийшла на серйозний Enterprise-рівень, в мире віртуалізації розгоріліся запеклі Суперечка про продуктивність платформ относительно продуктів віртуалізації компании VMware (зокрема ESX Server). У некогда году VMware провела дослідження в порівнянні продуктівності гіпервізора Xen и ESX Server и Зроби Висновок про ті, что Останній помітно виграє в продуктівності. За результатами тестів SPECcpu2000, Passmark и других, витрати на віртуалізацію гипервизора ESX Server в два рази менше витрат гипервизора Xen Версії 3.0.3. Зниження продуктивності ESX Server в порівнянні з нативної становить від 0 до 6 відсотків, у той час як витрати Xen в деяких тестах доходять до 12 відсотків. Результат одного з тестів наведено нижче:

Результати тестів SPECcpu2000 гипервизора Xen і ESX Server компанії VMware

Однак компанія XenSource не згодна з таким станом справ і в документі «A Performance Comparison of Commercial Hypervisors» дає зрозуміти, що за результатами того ж тіста різниця становить всього в 1 відсоток на користь ESX. При цьому за результатами тестів програми Passmark щодо операцій з пам'яттю, гипервизор Xen випереджає ESX, в той час як в тестах VMware абсолютно зворотна ситуація.

Результати тестів Passmark гипервизора Xen і ESX Server компанії XenSource

Тому в аспекті продуктивності складно розраховувати на об'єктивну оцінку. Але ясно одне: компанія VMware серйозно сприймає інфраструктуру XenEnterprise як найближчого конкурента VMware Infrastructure 3.

Віртуальні лабораторії за допомогою продуктів XenSource

Одним з головних продуктів компанії VMware в корпоративному секторі є рішення VMware LabManager (колишній продукт Akimbi Slingshot), що дозволяє централізовано розгортати віртуальні машини в межах віртуальної інфраструктури, що застосовується зараз, в основному, для цілей розробки і тестування ПО в великих масштабах. VMware LabManager є одним з найдорожчих продуктів компанії, на який вона покладає великі надії. Компанія XenSource також вирішила ввірватися в сегмент ринку віртуальних лабораторій, уклавши партнерську угоду з компанією VMLogix.

продукт VMLogix LabManager виконує ті ж функції що і LabManager VMware і націлений на швидке розгортання віртуальних машин при потокової розробці ПО для демонстрації дефектів, випробувань програмних комплексів в різних багатомашинних конфігураціях і швидкої доставки програмного забезпечення кінцевому користувачеві. У цій категорії продукти VMLogix цілком можуть змагатися з рішеннями VMware.

Висновок

Зародившись як чисто дослідницький проект спільноти Open Source, Xen поступово еволюціонував в воістину потужну платформу віртуалізації завдяки зусиллям компанії XenSource. Ця компанія є однією з небагатьох, хто пропонує кілька видань платформ віртуалізації для серверів в організаціях різного масштабу. Безліч ентузіастів по всьому світу беруть участь в доопрацюванні відкритої версії Xen і використовують його для запуску віртуальних систем в самих різних цілях. Безумовно, Xen має великі перспективи, незважаючи на те, що технологія паравіртуалізаціі, на яку він був спочатку націлений, вже практично померла. Апаратна віртуалізація, на яку зробила ставку XenSource, набирає обертів і незабаром, можливо, витіснить програмні техніки. По крайней мере, в цьому сильно зацікавлені такі великі вендори процесорів, як Intel і AMD.

Включення Xen в дистрибутиви багатьох Linux-систем, безперечно, сприятиме зростанню популярності технологій віртуалізації серед кінцевих користувачів, яким необхідно одночасно працювати в двох світах: Windows і Linux.

Платформи компанії XenSource, що розвиваються стрімкими темпами, вже зараз складають хорошу конкуренцію продуктам VMware. З точки зору функціональності, їм не вистачає лише деяких рішень по забезпеченню високої доступності і цілісності віртуальної інфраструктури, як у VMware. Будемо сподіватися, що покупка XenSource компанією Citrix дасть додатковий імпульс у розвитку платформи Xen і подарує ринку технологій віртуалізації ще одного сильного конкурента VMware.