这一篇我要体验的虚拟机系统是xen。在虚拟机领域，xen具有非常高的知名度，其名字经常在各类文章中出现。同时xen也具有非常高的难度，别说玩转，就算仅仅只是理解它，都不是那么容易。之所以如此，那是因为xen采用了和我前面介绍的那几个虚拟机完全不同的架构。在这里，我称之为令人脑洞大开的奇异架构。
比如说在经典的虚拟机架构中，虚拟机软件运行于host system之中，而guest system运行于虚拟机软件之中。为了提高guest system的运行速度，虚拟机软件一般会在host system中使用内核模块开一个洞，将guest system的运行指令直接映射到物理硬件上。但是在xen中，则根本没有host system的概念，传说它所有的虚拟机都直接运行于硬件之上，虚拟机运行的效率非常的高，虚拟机之间的隔离性非常的好。
当然，传说只是传说。我刚开始也是很纳闷，怎么可能让所有的虚拟机都直接运行于硬件之上。后来我终于知道，这只是一个噱头。虚拟机和硬件之间，还是有一个管理层的，那就是xen hypervisor。当然xen hypervisor的功能毕竟是有限的，怎么样它也比不上一个操作系统，因此，在xen hypervisor上运行的虚拟机中，有一个虚拟机是具有特权的，它称之为domain 0，而其它的虚拟机都称之为domain u。
xen的架构如下图：
从图中可以看出，xen虚拟机架构中没有host system，在硬件层之上是薄薄的一层xen hypervisor，在这之上就是各个虚拟机了，没有host system，只有domain 0，而guest system都是domain u，不管是domain 0还是domain u，都是虚拟机，都是被虚拟机软件管理的对象。
既然domain 0也是一个虚拟机，也是被管理的对象，所以可以给它分配很少的资源，然后将其余的资源公平地分配到其它的domain。但是很奇怪的是，所有的虚拟机管理软件其实都是运行在这个domain 0中的。同时，如果要连接到其它guest system的控制台，而又不是使用远程桌面（vnc）的话，这些控制台也是显示在domian 0中的。所以说，这是一个奇异的架构，是一个让人很不容易理解的架构。
这种架构桌面用户不喜欢，因为host system变成了domain 0，本来应该掌控所有资源的主操作系统变成了一个受管理的虚拟机，本来用来打游戏、编程、聊天的主战场受到限制了，可能不能完全发挥硬件的性能了，还有可能运行不稳定了，自然会心里不爽。（domain 0确实不能安装专用显卡驱动，确实会运行不稳定，这个后面会讲。）但是企业级用户喜欢，因为所有的domain都是虚拟机，所以可以更加公平地分配资源，而且由于domain u不再是运行于domian 0里面的软件，而是和domain 0平级的系统，这样即使domain 0崩溃了，也不会影响到正在运行的domain u。（真的不会有丝毫影响吗？我表示怀疑。）
下面开始在ubuntu系统中体验xen。使用如下命令可以在ubuntu的软件源中搜索和xen相关的软件包以及安装xen hypervisor：
传说在旧版本的xen hypervisor上只能运行经过修改过的linux内核。但是在目前的版本中不存在该问题。我机器上的ubuntu 14.10系统不经任何修改，就可以当成domain 0中的系统运行。至于是否让该系统运行于xen hypervisor上，在启动时可以选择，如下图：
通过查看grub的配置文件，可以看到通过xen虚拟机启动ubuntu系统时，grub先启动的是/boot/xen-4.4-amd64.gz，然后才把linux内核以及initrd文件作为模块载入内存。也就是说，grub启动xen hypervisor，然后xen hypervisor运行domian 0。
前面提到host system一下子变成了domain 0中的操作系统是让桌面用户比较不爽的事，这里详细论述。虽然说目前的xen同时支持全虚拟化和半虚拟化，支持操作系统不经任何修改就运行于xen虚拟机上（全虚拟），但是系统是否稳定还是和内核有很大关系的。比如说我在ubuntu 14.04刚推出的那段时间，在ubuntu 14.04中使用xen是没有什么问题的，但是经过几次系统升级后，xen就出问题了，没办法成功进入domain 0中的ubuntu 14.04。现在我用的是ubuntu 14.10，已经升过好几次级了，目前使用xen还是很稳定的。其次就是显卡驱动的问题，我的ubuntu当主系统用时，使用的是nvidia的显卡驱动，但是当ubuntu运行于domain 0中时，就不能使用nvidia的显卡驱动了，否则无法进入图形界面。
下面来测试一下xen虚拟机的运行效果。通过前文的探讨，可以看出一个虚拟机的运行需要两个要素：一是一套虚拟的硬件系统，二是一个包含了操作系统的磁盘镜像。qemu虚拟机关于硬件的配置全由命令行指定，virtualbox虚拟机的硬件配置存在于配置文件中，而xen呢，它也存在于配置文件中，这个配置文件要我们自己写。至于磁盘镜像，还是复用我之前创建的那个winxp.img吧，记住，它是qcow2格式的。
先进入我主目录的virtual-os目录，ls 看一下，里面有我之前创建的winxp.img。然后，我们创建一个winxp_xen.hvm配置文件，其内容如下：
这段配置文件很简单，也很容易懂。 hvm 代表这是一个全虚拟化的虚拟机，和全虚拟化相对的是半虚拟化，半虚拟化只能运行经过修改的内核，但是可以获得更高的性能。为该虚拟机分配2个cpu和2g内存，并指定硬盘镜像文件。最后一个 sdl=1 表示使用sdl图形库显示虚拟操作系统的界面，如果不想用sdl，也可以写成 vnc=1，这样需要使用 vncviewer 才能连接到虚拟机操作系统的桌面。
至于xen的配置文件怎么写，管理命令怎么用，这个必须得有学习资料。通过 man xl 和 man xl.cfg 查看手册页是可以的，但是最全面的资料还是在xen的官网 上。
使用 sudo xl list 命令可以看到系统中只有一个domain 0在运行，然后使用 sudo xl create -c winxp_xen.hvm 即可运行一个domian u虚拟机，该虚拟机使用winxp_xen.hvm配置文件。 xl 命令的 -c 选项表示把domain u的控制台显示在domain 0中，如果不用 -c 选项而使用 -v 选项，则创建虚拟机后使用 vncviewer 进行连接。新建的虚拟机运行起来后，再次使用 sudo xl list 命令，可以看到除了domain 0，还多了一个名称为“winxp_xen.hvm”的虚拟机。运行效果如下图：
关于xen更多更高级的功能，比如动态迁移什么的，我这里就不试了。至于说到xen虚拟机的隔离性，如果一个domain u崩溃了，肯定是不会影响到domain 0和其它domain u的，但是如果domain 0崩溃了，domain u真的不会受到任何影响吗？domain 0崩溃了怎么重启它呢？这都是我没想明白的问题。在折腾xen的过程中，我曾多次重启过机器，重启后一看，winxp_xen.hvm还在继续运行，似乎是没有受到domain 0的影响，但是我就想，我机器都重启了，电源都断了，domain u它真的能丝毫不受影响吗？
总结：1.xen虚拟机不应该是桌面用户的首选，因为它架构比较奇异不容易理解，可能因内核升级而出现不稳定，不能充分发挥桌面硬件的性能，比如显卡；桌面用户还是应该首选virtualbox。
2.企业及客户可以考虑xen，因为它可以提供较好的性能和隔离性，企业级用户不需要桌面用户那么多的功能，所以可以把domain 0做到很薄，可以完全不要图形界面，也不用经常升级内核，甚至可以选择一个经过修改优化的内核，这样就可以在一套硬件上运行尽可能多的虚拟机。
关于linux下虚拟机相关的内容，就写到这里吧。欢迎大家批评指正。
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