Erste Schritte mit dem XEN-Hypervisor

Return of the Panda

Xen beeindruckt mit hoher Performance und Stabilität beim Virtualisieren von Servern – und ist dabei gar nicht (mehr) so schwer zu handhaben, wie Viele denken.

Mit einem Dienstalter von rund 10 Jahren zählt Xen [1] bereits zu den Veteranen der Servervirtualisierungsszene. Der von vielen IT-Größen von IBM über Oracle bis Citrix geförderte offene Hypervisor hat nicht nur die Open-Source-Servervirtualisierung maßgeblich vorangebracht, sondern war ein wichtiger Technologiemotor für die Ausbreitung von Servervirtualisierung. Gerade im Hosting- und Cloud-Bereich – etwa bei Amazon EC2, Eucalyptus und OpenNebula – ist es äußerst populär und dient zudem kommerziellen Produkten wie Citrix XenServer und XenClient als Motor.

In den letzten Jahren wurde es jedoch in Sachen Popularität von KVM überflügelt. Das liegt unter anderem daran, dass KVM schon sehr frühzeitig Bestandteil des Linux-Kernel wurde und sich somit vergleichsweise einfach installieren und verwalten ließ. Bei Xen dagegen musste man den Linux-Kernel dagegen über Patches mit Xen-spezifischem Code nachrüsten, was auch dazu führte, dass nur wenige Distributionen fertige Pakete bereitstellten.

Xen is back

Linux 3.0 brachte dann für Xen eine Revolution: Seitdem ist der Hypervisor gleichberechtigt mit KVM direkt im Kernel vertreten, was sich aus Nutzersicht mehrfach positiv auswirkt: Die Einrichtung von Xen wird deutlich einfacher, zumal populäre Distributionen wie Ubuntu 11.10 Xen nun wieder in ihre Pakete integrieren und supporten.

Auch wenn sich Xen im Wesentlichen im Server-Umfeld einen Namen gemacht hat, lässt es sich ähnlich wie KVM auch auf einem Desktop-PC verwenden, um für den parallelen Betrieb mehrerer virtueller Maschinen mit Linux- und Windows-Systemen zu sorgen.

Vorsprung durch Technik

Xen ist ausgereift, stabil und leistungsstark. Es bietet hohe Flexibilität und findet sich als Hypervisor in vielen anderen Open-Source-Paketen wieder, zahlreiche Managementtools verfügen über Xen-Unterstützung.

Xen hat alle Funktionen an Bord, die man von einem modernen Hypervisor erwartet, von der detaillierten Konfiguration von Gästen (Speicher, virtuelle CPUs) über dynamische Speicherverwaltung und intelligente Scheduler bis hin zur Live-Migration von Gästen. Geräte am PCI-Bus und an USB-Anschlüssen lassen sich – auch im laufenden Betrieb – an Gäste durchreichen.

Der Umstand, dass Xen im Prinzip auf jeder X86-Hardware läuft und aufgrund seiner Paravirtualisierungstechnik (Abbildung 1) nicht unbedingt auf Virtualisierungsfeatures in der CPU angewiesen ist (unter Verlust der Unterstützung für die Virtualisierung beispielsweise von Windows), ermöglicht auch den Einsatz älterer Hardware als Virtualisierungshost, die dann immer noch gute Performance aufweist.

Abbildung 1: Die erprobte Xen-Architektur gliedert sich in drei Schichten.

Xen unterstützt aktuelle Prozessoren der x86-, Itanium- und ARM-Familien, als Bare-Metal-Hypervisor virtualisiert es Linux, Windows, Solaris, BSD und einige seltenere Betriebssysteme.

Seit Linux 3.0 enthält der Kernel alle für den Betrieb von Xen benötigten Komponenten, und bereits seit Kernel-Version 2.6.23 lassen sich Linux-Gäste ohne Anpassung im sogenannten Paravirtualisierungsmodus betreiben, bei dem die VMs "wissen", dass sie virtualisiert laufen und über spezielle Treiber den I/O- und Netzwerkverkehr zwischen Domain 0 und DomU abwickeln. Davor war es notwendig, den Kernel der Xen-Gäste mit entsprechenden Patches zu modifizieren.

Sofern der Rechner über CPUs mit Virtualisierungsfunktionen verfügt, kann Xen auch unmodifizierte Gast-Systeme wie Windows betreiben.

Xen im Überblick

Hardware läuft auf fast jeder aktuellen Hardware, auch ohne Virtualisierungsfeatures
Stabilität sehr ausgereift, sehr stabil, verlässliches Release-Konzept, Regressionstests
Architektur an einen spezifischen, älteren Linux-Kernel (seit Xen 4 Kernel 2.6.31, bei Xen 3 2.6.18) gebunden
Paravirtualisierung Modifikationen am Gast-Kernel nötig
Vollvirtualisierung setzt Intel VT/AMD-V voraus
Features mit Xen 4 großer Funktionsumfang, darunter Support für VHD-Dateiformat, integrierte HA-Features, USB-2.0-Direktzugriff
Performance schnell, gute CPU-Performance.
Gastsysteme Linux, Windows, Solaris, *BSD, …
Management mächtige Basis-Werkzeuge, große Auswahl an Tools von Drittanbietern
Enterprise-Lösungen Citrix XenServer, Oracle VM
Zukunftssicherheit recht hoch
Sicherheit hochgradige Gastisolation, Nutzung von Hardware-Sicherheitsfeatures (etwa TPM)

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