Сучасний провайдер, що надає послуги на базі VPS/VDS, не може обійтися без технології віртуалізації, тобто, запуску декількох віртуальних робочих станцій під управлінням фізичної машини. Щоб спростити керування запущеними віртуальними машинами, використовуються гіпервізори – спеціальні програмні комплекси, які дають змогу адміністратору швидко створювати, керувати, запускати машини, зупиняти, переносити між фізичними серверами тощо. У UNIX-середовищі використовується кілька гіпервізорів, одним з найбільш популярних є Xen.
Гіпервізор Xen: основні характеристики та історія створення
На сьогоднішній день Xen – це кросплатформовий гіпервізор з величезною кількістю функцій та розширеними можливостями, що дозволяє використовувати його у тому числі й у корпоративному середовищі. Однією з головних рис програмного комплексу є підтримка паравіртуалізації – спеціального режиму ядра ОС, коли він налаштовується на спільну роботу разом з Xen. На відміну від емуляції окремого ізольованого середовища та набору заліза для кожної машини, такий режим дозволяє досягти набагато більшої продуктивності, порівнянної з нативною. Звичайно, деякі обмеження при роботі в режимі паравіртуалізації все ж таки є: заборонені привілейовані операції (їх замінюють т.зв. гіпервиклики), не підтримується перемикання «на льоту» з 32-бітного режиму в 64-бітний і назад, апаратна віртуалізація процесора, проте це істотно не позначається ні на продуктивності.
Ще одна особливість Xen – у код самого гіпервізора, починаючи з третьої версії, включений лише найнеобхідніший набір функцій: керування віртуальною пам'яттю та тактовою частотою процесора, робота з перериваннями, DMA, таймером реального часу. Решта функцій, у тому числі робота з дисковою підсистемою, периферичними пристроями, введенням і висновком винесені в домени - запущені в даний момент віртуальні машини. Завдяки такому підходу Xen залишається “легким” гіпервізором – у версіях 4.x, наприклад, бінарний код займає всього близько 600 Кб.
Історія Xen досить довга. Спочатку це був науково-дослідний проект одного зі студентів Кембриджу, який потім переріс у комерційну версію. Перший реліз відбувся у 2003 році, а вже через 4 роки вихідний код було викуплено компанією Citrix, що стало переломним моментом у розвитку гіпервізора. Фінансування дозволило швидко розвивати проект і згодом зробити повністю вільним та відкритим із переходом на ліцензію GPL. На сьогоднішній день Xen розвивається під контролем та керуванням Linux Foundation, причому частина коду впроваджена в ядро Linux і регулярно оновлюється.
Основні переваги Xen
Популярність гіпервізор Xen отримав не просто так, це наслідок великого переліку переваг. Серед іншого, варто зазначити:
- швидкість роботи віртуальних машин під керуванням Xen завдяки паравіртуалізації можна порівняти з продуктивністю без віртуалізації, безпосередньо на залізі;
- міграція працюючих машин між хостами можлива без зупинки або зупинення їх роботи;
- кожній гостьовій ОС може бути доступно до 32 процесорів, причому зміна їх кількості, як і інших ресурсів, можлива на льоту;
- широка підтримка різних платформ: х86, х64, ARM, PPC та інші;
- можливість запуску гостьових ОС в режимі апаратної віртуалізації (потрібна для Windows та інших операційних систем, що не модифікуються);
- відмінна сумісність із широким парком пристроїв завдяки підтримці драйверів у ядрі Linux;
- повна безкоштовність, у тому числі для комерційного використання, та відкритий вихідний код.
Крім того, довгу історію розвитку проекту також часто відносять до переваг програмного комплексу, оскільки Xen практично позбавлений «проблем молодості» - нестабільності та непередбачуваності у різних сценаріях, що властиво молодшим гіпервізорам.
Серед недоліків Xen найчастіше згадується висока накладна вартість розгортання гостьових систем, що не дає оптимізувати густину розміщення віртуальних машин. Завдяки цьому багато провайдерів вважають за краще використовувати інші рішення, що працюють на рівні ОС (наприклад, OpenVZ, Virtuozzo, FreeBSD Jail).
Міграція між гіпервізорами Xen та іншими системами
Завдяки подібній структурі файлів віртуальних машин, Xen підтримує міграцію на інші гіпервізори, наприклад, KVM. Спочатку для цього потрібно зупинити машину та створити на її основі образ диска у форматі VPS. Все це можливо нативними засобами Xen. Коли образ створений, його необхідно перенести туди, де він має бути запущений, і KVM відразу зможе підхопити його та запустити. Ще простіше здійснюється міграція між двома різними серверами з гіпервізором Xen. Завдяки так званій «живій» міграції немає необхідності навіть зупиняти машину – її можна перенести динамічно, причому абсолютно прозоро для клієнта, без збоїв або порушень у роботі ПЗ.
Також читайте огляд гіпервізора KVM, його функціональних особливостей та можливостей віртуалізації. Саме на цьому гіпервізорі ми зупинили свій вибір і за допомогою нього реалізуємо наші сервіси: TuchaHost та TuchaFlex+.