linux系統(tǒng)下，我也用虛擬機(jī)——linux虛擬機(jī)隨筆

時間：2023-07-12 19:15:01 | 來源：網(wǎng)站運(yùn)營

時間：2023-07-12 19:15:01 來源：網(wǎng)站運(yùn)營

linux系統(tǒng)下，我也用虛擬機(jī)——linux虛擬機(jī)隨筆：

前言##

是時候聊一下虛擬機(jī)了，因?yàn)槲覀兒竺婕磳⒘牡?Linux 玩法，包括硬盤分區(qū)以及在同一塊硬盤上安裝多個 Linux 發(fā)行版、在 X86 的實(shí)模式下運(yùn)行 16 位的程序、探索 Grub 和 Linux 純字符模式等等，要截圖和錄像的話，必須借助于虛擬機(jī)。

說起虛擬機(jī)，大家都不陌生。需要使用虛擬機(jī)的場景也非常的多，對于有志于寫操作系統(tǒng)的同志，往往需要一個虛擬機(jī)來運(yùn)行和調(diào)試他寫的系統(tǒng)；對于喜歡研究網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的朋友，往往需要在自己的電腦上虛擬出 N 個系統(tǒng)組成各種各樣的網(wǎng)絡(luò)。（這個需要電腦的配置夠強(qiáng)大才行，幸好本人的電腦夠。）還有些朋友用著 Windows 卻想玩 Linux，用著 Linux 卻想玩 Windows，這樣用虛擬機(jī)玩起來也比較方便；最后對于在 Linux 環(huán)境下解決起來比較困難的一些需求，如迅雷、QQ、網(wǎng)銀、支付寶等，使用虛擬機(jī)安裝一個 Windows 系統(tǒng)，也可以非常輕松地搞定。我自己也經(jīng)常在 Windows 中用 VMWare，感覺它功能強(qiáng)大、使用方便，運(yùn)行效率也非常高。我的博客中有不少內(nèi)容都是在虛擬機(jī)中折騰出來的。在 Linux 系統(tǒng)下，我也用虛擬機(jī)，這一篇隨筆就向大家展示一下 Linux 中的幾種常見的虛擬機(jī)軟件。

虛擬機(jī)的分類很復(fù)雜。什么全虛擬、半虛擬什么的搞得人頭暈。而且桌面用戶和企業(yè)級用戶對虛擬機(jī)的期望值是不一樣的。比如說，我可能期望這樣一個虛擬機(jī)：

1.它能模擬出一臺完整的個人電腦，我可以給它安裝任何我想安裝的操作系統(tǒng)；

2.它要有比較好用的圖形界面，模擬出的電腦也要能無障礙運(yùn)行 Windows 或 Gnome 這樣的圖形系統(tǒng)，能打游戲最好；

3.客戶操作系統(tǒng)所用的硬盤就是宿主操作系統(tǒng)中的一個鏡像文件，隨時可復(fù)制粘貼，隨時可打包帶走；

4.最好能模擬出一些本身不存在的硬件，像多個網(wǎng)卡什么的。

很顯然，VMWare Workstation 就是這樣一個可以完美滿足我要求的桌面用戶最滿意的虛擬機(jī)。我經(jīng)常使用它來折騰各個 Linux 發(fā)行版，而且運(yùn)行流暢。當(dāng)然，在 Linux 這個開源的世界我們是不該去使用破解版這樣的東西的。不過不用擔(dān)心，在 Linux 江湖中，還有 VirtualBox、QEMU 這樣的虛擬機(jī)軟件可用。

而企業(yè)級用戶呢，他們期望的虛擬機(jī)可能是這樣的：

1.它不一定能模擬出一臺完整的電腦，重點(diǎn)是 CPU、內(nèi)存、磁盤和網(wǎng)卡，重點(diǎn)是能當(dāng)服務(wù)器使用；

2.它的性能一定要好，虛擬的 CPU 性能一定要接近物理 CPU，一定要充分利用物理 CPU 的所有特性，為了性能，甚至只能安裝經(jīng)過修改過內(nèi)核的操作系統(tǒng)；（所謂的半虛擬化技術(shù)。）

3.它隔離性一定要好，它的目的是把一臺機(jī)器分成 N 臺機(jī)器用，而管理這 N 臺虛擬機(jī)的宿主機(jī)要越不占用資源越好，客戶機(jī)是主，宿主機(jī)是次；（正如 Xen 這樣。）

4.由于企業(yè)級用戶對性能的追求，所以客戶機(jī)所用的硬盤可能真是一個獨(dú)立的物理硬盤、磁盤陣列、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)什么的，而不僅僅只是宿主機(jī)上的一個鏡像文件；

5.它不一定需要有圖形界面，因?yàn)槭褂妹钚懈菀坠芾?，像自動化啊、遠(yuǎn)程化啊、批量化啊什么的；

6.更多的企業(yè)級高可用性需求，像什么熱備份啊、動態(tài)遷移啊等等。

從上面這些期望值可以看出，虛擬機(jī)領(lǐng)域水很深，市場前景也很廣闊。各個虛擬機(jī)廠家把自家產(chǎn)品吹得天花亂墜那也是很常見的，因?yàn)槊恳粋€用戶期望的點(diǎn)都可以大做文章嘛。所謂臨淵羨魚，不如退而結(jié)網(wǎng)，各種虛擬機(jī)看得再過癮，也不如自己嘗試一下。

能模擬不同硬件架構(gòu)的虛擬機(jī) —— QEMU##

還是老規(guī)矩，先給出參考資料，它的學(xué)習(xí)資料還在這里： QEMU 的官方文檔 。

或者，在自己的系統(tǒng)中輸入如下命令查看手冊頁：

man qemu-system-i386man qemu-img等等...QEMU 本身是一個非常強(qiáng)大的虛擬機(jī)，甚至在 Xen、KVM 這些虛擬機(jī)產(chǎn)品中都少不了 QEMU 的身影。在 QEMU 的官方文檔中也提到，QEMU 可以利用 Xen、KVM 等技術(shù)來加速。為什么需要加速呢，那是因?yàn)槿绻麊渭兪褂?QEMU 的時候，它里面的 CPU 等硬件都是模擬出來的，也就是全虛擬化，所以運(yùn)行速度是肯定趕不上物理硬件的。它甚至可以模擬不同架構(gòu)的硬件，比如說在使用 Intel X86 的 CPU 的電腦中模擬出一個 ARM 體系的電腦或 MIPS 體系的電腦，這樣模擬出的 CPU，運(yùn)行速度更加不可能趕上物理 CPU。使用加速以后呢，可以把客戶操作系統(tǒng)的 CPU 指令直接轉(zhuǎn)發(fā)到物理 CPU，自然運(yùn)行效率大增。

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QEMU 同時也是一個非常簡單的虛擬機(jī)，給它一個硬盤鏡像就可以啟動一個虛擬機(jī)，如果想定制這個虛擬機(jī)的配置，用什么樣的 CPU 啊、什么樣的顯卡啊、什么樣的網(wǎng)絡(luò)配置啊，只需要指定相應(yīng)的命令行參數(shù)就可以了。它支持許多格式的磁盤鏡像，包括 VirtualBox 創(chuàng)建的磁盤鏡像文件。它同時也提供一個創(chuàng)建和管理磁盤鏡像的工具 qemu-img。QEMU 及其工具所使用的命令行參數(shù)，直接查看其文檔即可。

下面開始體驗(yàn)。先看看 Ubuntu 軟件源中和 QEMU 有關(guān)的包有哪些：




我的電腦是 Intel 的 CPU，而我想虛擬的也是個人電腦，所以我安裝的自然是 qemu-system-x86，另外一個有用的是 qemu-utils。查看 QEMU 軟件包中的工具及文檔：

使用 qemu-img 創(chuàng)建磁盤映像文件，使用 qemu-system-i386 啟動虛擬機(jī)，并安裝操作系統(tǒng)：

WinXP 估計(jì)是目前全網(wǎng)絡(luò)上最好下載的操作系統(tǒng)了。運(yùn)行以上命令后，彈出熟悉的系統(tǒng)安裝界面。安裝過程我就不啰嗦了。下圖是安裝完 WinXP 操作系統(tǒng)之后的效果?？梢越o qemu-system-i386 指定更多的參數(shù)，在再一次啟動 WinXP 的時候，我除了給它分配了 2G 內(nèi)存，我還使用 -smp 2 參數(shù)為它分配了兩個 CPU，還使用 -vga vmware 為它指定和 VMWare 虛擬顯卡一樣的顯卡。雖然指定兩個 CPU，但是性能仍較差。隨便拖動一下窗口 CPU 使用率就飆升到 100%。

而且從上圖中可以看到，虛擬機(jī)中的 CPU 雖然顯示為 3.5GHz，但是很顯然是 QEMU 模擬出來的，和物理 CPU 有顯著差別。事實(shí)上我的電腦配置相當(dāng)強(qiáng)悍，Core i7-4770K 的四核八線程 CPU，請看 lshw 的輸出結(jié)果：

Intel Core i7-4770K 的 CPU，虛擬出的 XP 也分配了 2G 的內(nèi)存和兩個 CPU，但是流暢度仍較差。說明單純使用 QEMU 還是不能滿足我們桌面用戶的需要。配合Xen 或者 KVM 呢？性能是否會有質(zhì)的飛躍呢？

被加入 Linux 內(nèi)核的虛擬機(jī) —— KVM##

上一節(jié)展示的 QEMU 是一個強(qiáng)大的虛擬機(jī)軟件，它可以完全以軟件的形式模擬出一臺完整的電腦所需的所有硬件，甚至是模擬出不同架構(gòu)的硬件，在這些虛擬的硬件之上，可以安裝完整的操作系統(tǒng)。QEMU 的運(yùn)行模式如下圖：

很顯然，這種完全以軟件模擬硬件的形式雖然功能強(qiáng)大，但是性能難以滿足用戶的需要。模擬出的硬件的性能和物理硬件的性能相比，必然會大打折扣。為了提高虛擬機(jī)軟件的性能，開發(fā)者們各顯神通。其中，最常用的辦法就是在主操作系統(tǒng)中通過內(nèi)核模塊開一個洞，通過這個洞將虛擬機(jī)中的操作直接映射到物理硬件上，從而提高虛擬機(jī)中運(yùn)行的操作系統(tǒng)的性能。如下圖：

其中 KVM 就是這種加速模式的典型代表。在社區(qū)中，大家常把 KVM 和 Xen 相提并論，但是它們其實(shí)完全不一樣。從上圖可以看出，使用內(nèi)核模塊加速這種模式，主操作系統(tǒng)仍然占主導(dǎo)地位，內(nèi)核模塊只是在主操作系統(tǒng)中開一個洞，用來連接虛擬機(jī)和物理硬件，給虛擬機(jī)加速，但是虛擬機(jī)中的客戶操作系統(tǒng)仍然受到很大的限制。這種模式比較適合桌面用戶使用，主操作系統(tǒng)仍然是他們的主戰(zhàn)場，不管是辦公還是打游戲，都通過主操作系統(tǒng)完成，客戶操作系統(tǒng)只是按需使用。至于 Xen，則完全使用不同的理念，比較適合企業(yè)級用戶使用，桌面用戶就不要輕易去碰了，具體內(nèi)容我后面再講。

其實(shí) VirtualBox 也是采取的這種內(nèi)核模塊加速的模式。我之所以這么說，是因?yàn)樵诎惭b VirtualBox 時，它會要求安裝 DKMS。如下圖：

熟悉 Linux 的人知道，DKMS 就是為了方便用戶管理內(nèi)核模塊而存在的，不熟悉 DKMS 的人 Google 一下也可以了解個大概。關(guān)于 VirtualBox 的具體使用方面的內(nèi)容，我下一節(jié)再講。這一篇主要講 KVM。

KVM 和 QEMU 是相輔相成的，QEMU 可以使用 KVM 內(nèi)核模塊加速，而 KVM 需要使用 QEMU 運(yùn)行虛擬機(jī)。從上圖可以看到，如果要使用 Ubuntu 的包管理軟件安裝 KVM，其實(shí)安裝的就是 qemu-kvm。而 qemu-kvm 并不是一個什么很復(fù)雜的軟件包，它只包含很少量幾個文件，如下圖：

用 man 命令查看一下它的文檔，發(fā)現(xiàn) qemu-kvm 包不僅包含的文件很少，而且它的可執(zhí)行文件 kvm 也只是對 qemu-system-x86_64 命令的一個簡單包裝，如下圖：

那么問題來了，kvm 內(nèi)核模塊究竟是由哪個包提供的呢？其實(shí)，自從 Linux 2.6 開始，kvm 就已經(jīng)被加入內(nèi)核了。如果非要找出 kvm 內(nèi)核模塊 kvm.ko 是由哪個包提供的，可以用如下命令考察一下：

寫到這里，已經(jīng)可以看出 KVM 的使用是很簡單的了。下面，我使用 KVM 運(yùn)行一下上一篇中安裝的 WinXP 操作系統(tǒng)，體驗(yàn)一下 QEMU 經(jīng)過 KVM 加速后的運(yùn)行效率。使用如下命令運(yùn)行使用 KVM 加速的 QEMU：

可以看出，使用 KVM 加速后，虛擬機(jī)中的 WinXP 運(yùn)行速度提升了不少，開機(jī)只用了 34 秒。我將分辨率調(diào)整為 1366*768，圖形界面運(yùn)行也很流暢，不管是打開 IE 瀏覽器還是 Office 辦公軟件都沒有問題，再也沒有出現(xiàn) CPU 使用率飆升到 100% 的情況。如果用 ps -ef | grep qemu 命令查看一下，發(fā)現(xiàn) kvm 命令運(yùn)行的還是 qemu-system-x86_64 程序，只不過加上了 -enable-kvm 參數(shù)，如下圖：

另外，對于桌面用戶來說，有一個好用的圖形化界面也是很重要的。雖然 QEMU 和 KVM 自身不帶圖形界面的虛擬機(jī)管理器，但是我們可以使用第 3 方軟件，比如 virt-manager。只需要使用 sudo apt-get install virt-manager 即可安裝該軟件。該軟件依賴于 libvirt，在安裝過程中也會自動安裝。運(yùn)行 virt-manager 的效果如下圖，注意必須使用 sudo 運(yùn)行，因?yàn)樵撥浖枰売脩魴?quán)限：

該軟件可自動識別系統(tǒng)中的虛擬機(jī)環(huán)境是 QEMU+KVM 還是 Xen。新建一個虛擬機(jī)，由于之前安裝過一個 WinXP 系統(tǒng)，所以選擇導(dǎo)入現(xiàn)有硬盤鏡像。點(diǎn)下一步后，出現(xiàn)如下界面：

這一步?jīng)]什么好說的，再點(diǎn)下一步，如下圖：

這里可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)。如果勾選“在安裝前自定義配置”的話，還可以對硬件進(jìn)行進(jìn)一步的自定義，如下圖：

在上圖中，我們可以看到虛擬機(jī)支持的所有虛擬顯卡的類型，在這里，我當(dāng)然選擇的是 VMVGA，因?yàn)槲乙郧敖?jīng)常用 VMWare，知道這些操作系統(tǒng)在 VMWare 的虛擬顯卡設(shè)置下運(yùn)行得都沒有問題。當(dāng)然，其它的選項(xiàng)都可以試一下，不過在虛擬的操作系統(tǒng)中需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序。

最后，虛擬機(jī)運(yùn)行的效果圖如下：

可以看到，該程序提供的界面有非常豐富的功能菜單，功能是非常強(qiáng)大的，甚至可以向虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)發(fā)送組合按鍵。

可以這么說，如果沒有 VirtualBox 的話，QEMU+KVM 的組合應(yīng)該是桌面用戶的首選。

VirtualBox —— 性能強(qiáng)大的經(jīng)典架構(gòu)##

VirtualBox 號稱是目前開源界最強(qiáng)大的虛擬機(jī)產(chǎn)品，在 Linux 平臺上，基本上都被大家選擇為首選的虛擬機(jī)軟件。VirtualBox 的強(qiáng)大不是蓋的，畢竟其后臺是超有錢的 Oracle 公司。VirtualBox 的任性也不是蓋的，它硬是沒有使用我前文所述的那些 qemu、kvm、libvirt 等被各個虛擬機(jī)使用的開源組件，它的前端、后端以及內(nèi)核加速模塊都是自己開發(fā)的，唯有遠(yuǎn)程桌面所需要的 VNC 大約使用了 libvncserver。

我在標(biāo)題中說到 VirutalBox 是使用的經(jīng)典架構(gòu)。所謂經(jīng)典，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.虛擬機(jī)及虛擬機(jī)中的系統(tǒng)（Guest System）仍運(yùn)行于主操作系統(tǒng)（Host System）之上，只是通過主操作系統(tǒng)的內(nèi)核模塊進(jìn)行加速；

2.Unix 系統(tǒng)中 Front-End 模式的經(jīng)典架構(gòu)，在 VirtualBox 中，VirtualBox 的圖形界面只不過是命令行界面的虛擬機(jī)軟件 VBoxManage 的圖形包裝而已，同時，它還提供 VBoxSDL、VBoxHeadless 等命令行工具。VBoxHeadless 就可以運(yùn)行一個不顯示虛擬機(jī)桌面的虛擬機(jī)，如果要顯示桌面，可以運(yùn)行一個遠(yuǎn)程桌面連接它。前后端分離有一個好處，就是對于桌面用戶，可以使用前端的圖形界面簡化操作，而對于企業(yè)級用戶，可以使用命令行工具構(gòu)建自動化腳本，甚至在系統(tǒng)啟動時自動運(yùn)行虛擬機(jī)。

我并不是一開始就喜歡上 VirtualBox 的，一點(diǎn)小小的插曲差點(diǎn)就讓我錯過了這么好的虛擬機(jī)軟件。本來我剛開始看到在各個 Linux 論壇都將 VirtualBox 放到首位，而不是在新聞中鋪天蓋地的 KVM、Xen，我就覺得 VirutalBox 可能有點(diǎn)不夠?qū)I(yè)，再加上第一次使用 VirtualBox 時，發(fā)現(xiàn)它不能完美轉(zhuǎn)發(fā) Ctrl+Alt+Fx（x=1～12），發(fā)現(xiàn)它的有些配置不能完全在圖形界面中設(shè)置，需要手動更改配置文件，然后我就放棄了。直到我掌握的正確的折騰 Linux 的方法論，看完了它長達(dá) 369 頁的用戶手冊，我才真正了解了它的強(qiáng)大，并深深愛上了它。VirtualBox 把右邊的 Ctrl 定義為 Host 鍵，要向客戶機(jī)發(fā)送 Ctrl+Alt+Fx，只需要按 Host+Fx 就行了。

首先，在 Ubuntu 中安裝 VirutalBox 是非常容易的，只需要一個 sudo apt-get install virtualbox 即可。

安裝完 VirtualBox 后，可以考察一下它所遵守的我之前提到的“經(jīng)典架構(gòu)”，命令和運(yùn)行結(jié)果如下圖：

lsmod 命令可以看到 VirtualBox 安裝后，在主操作系統(tǒng)中安裝了好幾個內(nèi)核模塊，用來對虛擬機(jī)進(jìn)行加速。至于使用內(nèi)核模塊對虛擬機(jī)加速的圖片我這里就不再貼了，請大家參考我的上一篇。通過 dpkg -L 命令可以考察 VirtualBox 提供了哪些命令行工具。最后，通過 dpkg -S 命令可以看到，VirtualBox這個可執(zhí)行程序其實(shí)是屬于 virtualbox-qt 軟件包的，它只是一個圖形界面的封裝。

啟動 VirtualBox，新建虛擬機(jī)和安裝操作系統(tǒng)的過程我就不多說了，圖形界面很強(qiáng)大，一步一步執(zhí)行準(zhǔn)沒錯。安裝完 WinXP 后，運(yùn)行效果如下圖：

從該圖中可以看出，WinXP 系統(tǒng)認(rèn)出的 CPU 是準(zhǔn)確的 Intel Core i7-4770K，雖然我只給它分配了兩個核心。但是顯卡不能準(zhǔn)確識別。之所以是這樣，是因?yàn)?WinXP 系統(tǒng)中沒有相應(yīng)的驅(qū)動，所以，需要安裝 VirtualBox 的客戶系統(tǒng)增強(qiáng)工具。在菜單欄選擇安裝增強(qiáng)功能，如下圖：

然后 VirtualBox 就會給 WinXP 安裝一個虛擬光盤，雙擊該光盤，就可以在 WinXP 系統(tǒng)中安裝客戶系統(tǒng)增強(qiáng)工具，如下圖：

客戶系統(tǒng)增強(qiáng)工具是安裝在 Guest System 中的，可以認(rèn)為客戶系統(tǒng)增強(qiáng)工具主要是包含了客戶操作系統(tǒng)中所需要驅(qū)動，因?yàn)闆]有這些驅(qū)動，客戶操作系統(tǒng)可能無法認(rèn)識那些虛擬出來的硬件，比如虛擬顯卡什么的。當(dāng)然，客戶系統(tǒng)增強(qiáng)工具的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，比如顯卡 3D 加速啊、主操作系統(tǒng)和客戶操作系統(tǒng)共享文件夾啊什么的，還有一個最牛 B 的，那就是讓客戶操作系統(tǒng)進(jìn)入無縫模式。比如安裝完用戶增強(qiáng)工具后，可以識別出顯卡類型，并且有不同的分辨率選項(xiàng)，如下圖：

按 Host+L 鍵，可以鍵入無縫模式，如下圖，可以看到在 Ubuntu 系統(tǒng)中，Ubuntu 風(fēng)格的窗口和 WinXP 風(fēng)格的窗口共存：

再玩大一點(diǎn)，使用 IE 瀏覽器訪問博客園，如下圖：




由此可見，在 Linux 系統(tǒng)中使用 Windows 的軟件進(jìn)行辦公不再是夢，什么網(wǎng)銀、什么 QQ，一樣毫無障礙。再按 Host+L 鍵，虛擬機(jī)會回到窗口模式。

VirtualBox 功能非常強(qiáng)大，單憑我這一篇博文是不可能學(xué)會的。好在是我這一個系列一直都是秉承“授人以魚不如授人以漁”的原則，一直都是指導(dǎo)折騰 Linux 系統(tǒng)的方法論，并貼圖讓沒有親自動手機(jī)會的人也對 Linux 系統(tǒng)有一個直觀的感受，也一直指出從哪里可以找到相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料。用 dpkg -L 命令，就可以找出我前面提到的 VirtualBox 自帶的長達(dá)369頁的文檔，使用 Ubuntu 自帶的 evince 閱讀器閱讀之，如下圖：







當(dāng)然，也可以從官網(wǎng)下載 VirtualBox 官方文檔 pdf 版，放到手機(jī)上有空的時候慢慢閱讀。至于我前面說的 VirtualBox 這不能那不能什么的，完全都是我自己不切實(shí)際的瞎說，等你看完它的文檔，你就會發(fā)現(xiàn)它沒有什么是不能的。就 VirtualBox 在我機(jī)器上的運(yùn)行效果看，流暢度要超過前面的 QEMU+KVM組合，圖形性能也要更加強(qiáng)大。它的文檔中還有更多更高級的玩法，仔細(xì)閱讀吧，精通命令行和配置文件不是夢，而且 VirtualBox 并不僅僅適用于桌面用戶，對于企業(yè)級的應(yīng)用，它也是可以的。

Xen —— 令人腦洞大開的奇異架構(gòu)##

在虛擬機(jī)領(lǐng)域，Xen 具有非常高的知名度，其名字經(jīng)常在各類文章中出現(xiàn)。同時 Xen 也具有非常高的難度，別說玩轉(zhuǎn)，就算僅僅只是理解它，都不是那么容易。之所以如此，那是因?yàn)?Xen 采用了和我前面介紹的那幾個虛擬機(jī)完全不同的架構(gòu)。在這里，我稱之為令人腦洞大開的奇異架構(gòu)。

在經(jīng)典的虛擬機(jī)架構(gòu)中，虛擬機(jī)軟件運(yùn)行于 Host System 之中，而 Guest System 運(yùn)行于虛擬機(jī)軟件之中。為了提高 Guest System 的運(yùn)行速度，虛擬機(jī)軟件一般會在 Host System 中使用內(nèi)核模塊開一個洞，將 Guest System 的運(yùn)行指令直接映射到物理硬件上。但是在 Xen 中，則根本沒有 Host System 的概念，傳說它所有的虛擬機(jī)都直接運(yùn)行于硬件之上，虛擬機(jī)運(yùn)行的效率非常的高，虛擬機(jī)之間的隔離性非常的好。

當(dāng)然，傳說只是傳說。我剛開始也是很納悶，怎么可能讓所有的虛擬機(jī)都直接運(yùn)行于硬件之上。后來我終于知道，這只是一個噱頭。虛擬機(jī)和硬件之間，還是有一個管理層的，那就是 Xen Hypervisor，只不過這個管理層可以做得相當(dāng)薄。當(dāng)然 Xen Hypervisor 的功能畢竟是有限的，怎么樣它也比不上一個操作系統(tǒng)，因此，在 Xen Hypervisor 上運(yùn)行的虛擬機(jī)中，有一個虛擬機(jī)是具有特權(quán)的，它稱之為 Domain 0，而其它的虛擬機(jī)都稱之為 Domain U。

Xen的架構(gòu)如下圖：

從圖中可以看出，Xen 虛擬機(jī)架構(gòu)中沒有 Host System，在硬件層之上是薄薄的一層 Xen Hypervisor，在這之上就是各個虛擬機(jī)了，沒有 Host System，只有 Domain 0，而 Guest System 都是 Domain U，不管是 Domain 0 還是 Domain U，都是虛擬機(jī)，都是被虛擬機(jī)軟件管理的對象。

既然 Domain 0 也是一個虛擬機(jī)，也是被管理的對象，所以可以給它分配很少的資源，然后將其余的資源公平地分配到其它的 Domain。但是很奇怪的是，所有的虛擬機(jī)管理軟件其實(shí)都是運(yùn)行在這個 Domain 0 中的。同時，如果要連接到其它 Guest System 的控制臺，而又不是使用遠(yuǎn)程桌面（VNC）的話，這些控制臺也是顯示在 Domian 0 中的。所以說，這是一個奇異的架構(gòu)，是一個讓人很不容易理解的架構(gòu)。

這種架構(gòu)桌面用戶不喜歡，因?yàn)?Host System 變成了 Domain 0，本來應(yīng)該掌控所有資源的主操作系統(tǒng)變成了一個受管理的虛擬機(jī)，本來用來打游戲、編程、聊天的主戰(zhàn)場受到限制了，可能不能完全發(fā)揮硬件的性能了，還有可能運(yùn)行不穩(wěn)定了，自然會心里不爽。（Domain 0確實(shí)不能安裝專用顯卡驅(qū)動，確實(shí)會運(yùn)行不穩(wěn)定，這個后面會講。）但是企業(yè)級用戶喜歡，因?yàn)樗械?Domain 都是虛擬機(jī)，所以可以更加公平地分配資源，而且由于 Domain U 不再是運(yùn)行于 Domian 0 里面的軟件，而是和 Domain 0 平級的系統(tǒng)，這樣即使 Domain 0 崩潰了，也不會影響到正在運(yùn)行的 Domain U。（真的不會有絲毫影響嗎？我表示懷疑。）

下面開始在 Ubuntu 系統(tǒng)中體驗(yàn) Xen。使用如下命令可以在 Ubuntu 的軟件源中搜索和 Xen 相關(guān)的軟件包以及安裝 Xen Hypervisor：

sudo aptitude search xensudo aptitude install xen-hypervisor-4.4-amd64傳說在舊版本的 Xen Hypervisor 上只能運(yùn)行經(jīng)過修改過的 Linux 內(nèi)核。但是在目前的版本中不存在該問題。我機(jī)器上的 Ubuntu 14.10 系統(tǒng)不經(jīng)任何修改，就可以當(dāng)成 Domain 0 中的系統(tǒng)運(yùn)行。至于是否讓該系統(tǒng)運(yùn)行于 Xen Hypervisor 上，在啟動時可以選擇，如下圖：

通過查看 Grub 的配置文件，可以看到通過 Xen 虛擬機(jī)啟動 Ubuntu 系統(tǒng)時，Grub 先啟動的是 /boot/xen-4.4-amd64.gz，然后才把 Linux 內(nèi)核以及 initrd 文件作為模塊載入內(nèi)存。也就是說，Grub 啟動 Xen Hypervisor，然后 Xen Hypervisor 運(yùn)行 Domian 0。

前面提到 Host System 一下子變成了 Domain 0 中的操作系統(tǒng)是讓桌面用戶比較不爽的事，這里詳細(xì)論述。雖然說目前的 Xen 同時支持全虛擬化和半虛擬化，支持操作系統(tǒng)不經(jīng)任何修改就運(yùn)行于 Xen 虛擬機(jī)上（全虛擬），但是系統(tǒng)是否穩(wěn)定還是和內(nèi)核有很大關(guān)系的。比如說我在 Ubuntu 14.04 剛推出的那段時間，在 Ubuntu 14.04 中使用 Xen 是沒有什么問題的，但是經(jīng)過幾次系統(tǒng)升級后，Xen 就出問題了，沒辦法成功進(jìn)入 Domain 0 中的 Ubuntu 14.04?，F(xiàn)在我用的是 Ubuntu 14.10，已經(jīng)升過好幾次級了，目前使用Xen還是很穩(wěn)定的。其次就是顯卡驅(qū)動的問題，我的 Ubuntu 當(dāng)主系統(tǒng)用時，使用的是 NVIDIA 的顯卡驅(qū)動，但是當(dāng) Ubuntu 運(yùn)行于 Domain 0 中時，就不能使用 NVIDIA 的顯卡驅(qū)動了，否則無法進(jìn)入圖形界面。

下面來測試一下 Xen 虛擬機(jī)的運(yùn)行效果。通過前文的探討，可以看出一個虛擬機(jī)的運(yùn)行需要兩個要素：一是一套虛擬的硬件系統(tǒng)，二是一個包含了操作系統(tǒng)的磁盤鏡像。QEMU 虛擬機(jī)關(guān)于硬件的配置全由命令行指定，VirtualBox 虛擬機(jī)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，這個配置文件要我們自己寫。至于磁盤鏡像，還是復(fù)用我之前創(chuàng)建的那個 WinXP.img 吧，記住，它是 qcow2 格式的。

先進(jìn)入我主目錄的 virtual-os 目錄，ls 看一下，里面有我之前創(chuàng)建的 WinXP.img。然后，我們創(chuàng)建一個 WinXP_Xen.hvm 配置文件，其內(nèi)容如下：

builder = "hvm"name = "WinXP_Xen.hvm"memory = 2048vcpus = 2disk = [ '/home/youxia/virtual-os/WinXP.img, qcow2, hda, rw' ]sdl = 1這段配置文件很簡單，也很容易懂。 hvm 代表這是一個全虛擬化的虛擬機(jī)，和全虛擬化相對的是半虛擬化，半虛擬化只能運(yùn)行經(jīng)過修改的內(nèi)核，但是可以獲得更高的性能。為該虛擬機(jī)分配 2 個 CPU 和 2G 內(nèi)存，并指定硬盤鏡像文件。最后一個 sdl=1 表示使用 SDL 圖形庫顯示虛擬操作系統(tǒng)的界面，如果不想用 SDL，也可以寫成 vnc=1，這樣需要使用 vncviewer 才能連接到虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的桌面。

至于 Xen 的配置文件怎么寫，管理命令怎么用，這個必須得有學(xué)習(xí)資料。通過 man xl 和 man xl.cfg 查看手冊頁是可以的，但是最全面的資料還是在 Xen 的官網(wǎng) 上。

使用 sudo xl list 命令可以看到系統(tǒng)中只有一個Domain 0在運(yùn)行，然后使用 sudo xl create -c WinXP_Xen.hvm 即可運(yùn)行一個 Domian U 虛擬機(jī)，該虛擬機(jī)使用 WinXP_Xen.hvm 配置文件。 xl 命令的 -c 選項(xiàng)表示把 Domain U 的控制臺顯示在 Domain 0 中，如果不用 -c 選項(xiàng)而使用 -V 選項(xiàng)，則創(chuàng)建虛擬機(jī)后使用 vncviewer 進(jìn)行連接。新建的虛擬機(jī)運(yùn)行起來后，再次使用 sudo xl list 命令，可以看到除了Domain 0，還多了一個名稱為“WinXP_Xen.hvm”的虛擬機(jī)。

運(yùn)行效果如下圖：

關(guān)于 Xen 更多更高級的功能，比如動態(tài)遷移什么的，我這里就不試了。至于說到 Xen 虛擬機(jī)的隔離性，如果一個 Domain U 崩潰了，肯定是不會影響到 Domain 0和其它 Domain U 的，但是如果 Domain 0 崩潰了，Domain U 真的不會受到任何影響嗎？Domain 0 崩潰了怎么重啟它呢？這都是我沒想明白的問題。在折騰 Xen 的過程中，我曾多次重啟過機(jī)器，重啟后一看，WinXP_Xen.hvm 還在繼續(xù)運(yùn)行，似乎是沒有受到 Domain 0 的影響，但是我就想，我機(jī)器都重啟了，電源都斷了，Domain U 它真的能絲毫不受影響嗎？

我覺得，Xen 虛擬機(jī)不應(yīng)該是桌面用戶的首選，因?yàn)樗軜?gòu)比較奇異不容易理解，可能因內(nèi)核升級而出現(xiàn)不穩(wěn)定，不能充分發(fā)揮桌面硬件的性能，如不能使用 Nvidia 的顯卡；桌面用戶還是應(yīng)該首選 VirtualBox。企業(yè)及客戶可以考慮 Xen，因?yàn)樗梢蕴峁┹^好的性能和隔離性，企業(yè)級用戶不需要桌面用戶那么多的功能，所以可以把 Domain 0 做到很薄，可以完全不要圖形界面，也不用經(jīng)常升級內(nèi)核，甚至可以選擇一個經(jīng)過修改優(yōu)化的內(nèi)核，這樣就可以在一套硬件上運(yùn)行盡可能多的虛擬機(jī)。

關(guān)于 Linux 下虛擬機(jī)相關(guān)的內(nèi)容，就寫到這里吧。歡迎大家批評指正。

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