X86-Virtualisierung mit dem neuen Xenserver 4.0.1, Teil 1

Der Xen-Hypervisor bietet der Virtualisierungslösung von VMware Paroli

21.01.2008 | Autor / Redakteur: Johann Baumeister / Ulrich Roderer

Vereinfachtes Management unter Windows: Xenconsole
Vereinfachtes Management unter Windows: Xenconsole

Seit kurzem ist die Version 4.0.1 des Xenservers des Virtualisierungsspezialisten Xensource verfügbar. Eine neue Verwaltungskonsole, das Xencenter, bietet unternehmenskritische Funktionalität. In einem Test haben wir die Leistungsmerkmale des Hypervisors getestet.

Zu den Neuerungen des Xenservers 4.0.1 zählen die Ressource Pools, die Unterstützung für shared Storage und Xenmotion. Ein Ressource Pool bedeutet bei Xen die Zusammenfassung von bis zu 16 Rechnern, die als Xen-Host bezeichnet werden, deren Ressourcen in eine gemeinsame Verwaltungseinheit bilden.

Wie der Konkurrent Vmware beherrscht jetzt auch die Lösung von Xensource mit Xenmotion die Live-Übertragungen von virtuellen Maschinen von einem Xenserver-Host auf einen anderen Host. Dies vereinfacht die Wartung der Rechnersystemen im produktiven Betrieb. Notwendig dafür ist ein paralleler Zugriff des alten und neuen Hosts auf den gemeinsamen Speicherpool (den shared Storage).

Die Managementkonsole Xencenter ist für große Umgebungen ausgelegt und erlaubt dem Administrator die Verwaltung mehrerer Pools parallel. Alle virtuellen Maschinen (VM) lassen sich einem Ressource Pool zuweisen. Die Xen-Verwaltung kümmert sich dann selbständig um die Platzierung der virtuellen Maschinen auf einen Rechner des Pools. Xen sorgt dabei für die bestmögliche Auslastung der Ressourcen. Ein Administrator kann VMs aber auch manuell zuweisen und die virtuelle Maschine auf einen bestimmten Rechner platzieren. Änderungen in der neuen Version von Xen gibt es auch bei der Verwaltung des Plattenspeichers und dem Clustering. Standardmäßig integriert ist der Support für Laufwerke die über IDE, SATA, SCSI oder SAS angeschlossen sind. Durch PlugIns erfolgt die Anbindung an Speichersubsysteme wie NAS, iSCSI und SAN.

XEN, eine Open-Source-Entwicklung

Xen kommt aus der Open-Source-Bewegung und ist es mittlerweile in vielen unterschiedlichen Lösungen, zuletzt bei Oracle, verfügbar. Xensource, die vor kurzem von Citrix übernommen wurde, bietet wie der Mitbewerber Virtual Iron eine kommerzielle und für den Einsatz in Produktivumgebungen weiterentwickelte Version des Xen-Hypervisor mit entsprechenden Management und Zusatzlösungen. Ein eindeutiges Packaging, wie beispielsweise bei den Windows-Betriebssystemen, gibt es daher nicht. Seit der Übernahme von Xensource durch Citrix hat der Spezialist für Server-Based Computing eine federführende Stellung bei der Weiterentwicklung des Xen-Hypervisors. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich daher auf die aktuelle Version von Xen, der Version 4.0, wie sie jetzt von Citrix vertrieben wird.

Die Architektur und Konzepte

Xen ist ein Produkt zur Servervirtualisierung. Die Virtualisierung kennt unterschiedlichste Ausprägungen. Eine davon ist die virtuelle Nachbildung ganzer Rechner wie in Xen. Meist spricht man von Servervirtualisierung, unabhängig davon, ob auf dem virtualisierten Rechner ein Client- oder Serverbetriebssystem eingesetzt wird.

Die Rechnervirtualisierung wiederum existiert in mehreren Facetten. Bei der vollständigen Virtualisierung wird ein Standard x86-Rechner weitgehend nachgebildet. Auf diesem kann jedes Betriebssystem, das eine x86—CPU verlangt, ohne Modifikation ausgeführt werden.

In der Paravirtualisierung erfolgt eine Anpassung des Gastbetriebssystems an das Hostbetriebssystem. Hierbei verwenden die Gastsysteme Teile des Hostbetriebssystems. Dadurch sind die Gäste sehr schnell in der Abarbeitung. Gleichzeitig aber verlangt die Anpassung der Gastsysteme an den Host eine Veränderung am Code des Gastes. Da diese Anpassung nur für die gängigsten Linux-Derivate bestand, konnten auch nur diese als Gäste in einer Xen-Umgebung existieren. Für die Windows-Betriebssysteme ist diese Anpassung allerdings nicht verfügbar. Folglich konnte Windows ursprünglich nicht als Gast in Xen betrieben werden. Mit den neuen Prozessoren von Intel und AMD allerdings verlagerten die CPU-Hersteller Virtualisierungsfunktionen in die CPUs. Wenn also eine entsprechend neue CPU verwendet wird, so sind nun auch Windows-Gäste in Xen möglich.

Bezüglich der CPU- und Speicherverwaltung unterstützt Xen 32 Bit-Prozessoren mit und ohne Physical Adress Extension (PAE), 64 Bit Prozessoren und Symmetric Multiprocessing Systems (SMP). Neu in der aktuellen Version 4.0.1 ist auch ein 64 Bit Hypervisor mit Unterstützung für bis zu 124 GByte RAM.

Angeboten wird die Xenserver-Familie derzeit in drei Ausprägungen: Xenexpress ist die Einstiegsversion für einen Single Xenserver Host mit vier GByte RAM und maximal vier konkurrierenden virtuellen Maschinen. Die mittlere Variante trägt den Namen Xenserver. Hierbei sind mehrere Xenserver Hosts mit bis zu 128 GByte RAM und eine beliebigen Anzahl an konkurrierenden virtuellen Maschinen möglich.

Auf diese Version bezieht sich auch der Großteil dieses Berichtes und Tests. Das umfangreichste Paket stellt Xen-Enterprise dar. Es erweitert den Xenserver um die Funktionen wie Clustering, den Ressource Pools, den Support von NFS, iSCSI, shared Storage, Xenmotion und die Unterstützung von VLAN Trunk Ports. Xencenter gehört zum Lieferumfang aller drei Ausprägungen.

Xen vereint Windows- und Linux-Maschinen

Bei den 32 Bit Windows-Systemen werden die folgenden Betriebssysteme unterstützt: Windows 2000 SP4, Windows XP SP2, Windows Server 2003 in allen vier Ausprägungen jeweils mit SP1, SP2 und R2 und der Windows Small Business Server 2003 mit SP1, SP2 und R2. Beim 64 Bit-Windows unterstützt Xen den Windows Server 2003 mit SP2 und den Windows Small Business Server 2003 mit SP2. Bei Linux ist das Angebot erwartungsgemäß umfangreicher. Hier sind es Red Hat Enterprise Linux 4.1, 4.4, 4.5 und 5.0, der SUSE Linux Enterprise Server SLES 10 mit SP1, CentOS 4.5 und 5.0. Beigepackt hat man ferner auch mehrere Templates für Debian Linux.

Xen in der Praxis

Die aktuelle Version der Xen-Software von Xensource umfasst etwas über 230 MByte und ist somit im Vergleich zu anderen Werkzeugen oder Systemen durchaus schlank. Das ISO-Image ist durch jegliche herkömmliche CD-Brenner auf einer CD zu hinterlegen. Darauf findet sich neben dem Boot-Image für den Setupprozess auch ein Verzeichnis mit der sehr gelungenen Dokumentation und das Verwaltungstool Xencenter.

Der Umfang von Xen besteht aus dem Linux-Betriebssystem mit dem Xen-Hypervisor, der Domain 0, einem Satz von Kommandos zur Verwaltung des Servers, dem Linux-Command Line Interface für Windows und Linux, dem graphischen Verwaltungswerkzeug Xencenter und diversen Migrationstools für die Migration von Linux-Rechnern in Linux-VMs (P2V-Tools).

Unser Testsystem bestand aus einem Rechner mit einer Dual-Core-CPU, acht Gigabyte RAM, zwei Netzwerkkarten, einer Festplatte mit 750 GByte Kapazität und einer Grafikkarte mit zwei angeschlossenen Bildschirmen. Die Festplatte wird allein durch Xen verwaltet, ein Dualboot mit weiteren Betriebssystemen ist daher nicht möglich. Zum Setup ist die gebrannte CD einzulegen und der Rechner direkt von dieser zu starten.

Der Installationsdialog verlangt im ersten Schritt die Auswahl des Tastaturlayouts. Anschließend eröffnet der Dialog drei Optionen: die Installation des Xenservers auf diesem System, das Laden eines Treibers und die Konvertierung des Betriebssystems auf diesem Rechner in eine virtuelle Maschine unter Xen. Für unseren Test entschieden wir uns, da wir Xen ja noch nicht am Laufen hatten, für die erste Option und installierten einen neuen Xenserver. Unser Testsystem war mit CPU-Support für die Virtualisierungsfunktionen ausgestattet. Diese müssen allerdings im BIOS explizit aktiviert sein. Da diese Aktivierung allerdings noch fehlte, wurde es korrekterweise vom Setupprozesse reklamiert.

Nach der Aktivierung der Virtualisierungsfunktionen starteten wir einen zweiten Anlauf und diesmal bestätigte der Setup-Prozess die Unterstützung durch die CPU. Zu den weiteren Fragen des Setup zählen jene, nach dem Umfang der zu installierenden Linux-Pakete, der Zeitzone, der Existenz eines NTP- und DHCP-Servers, den IP-Adressen, sowie weitere netzwerkbezogene Dinge. Im Test entschieden wird uns für die Verwendung statischer IP-Adressen, der Xenserver selbst fungiert ferner als DNS-Server. Der gesamte Setupprozess ist wenig spektakulär und, sofern alle Voraussetzungen gelten, in weniger als eine halben Stunde zu durchlaufen. Beim anschließenden Reboot des Rechners zeigen sich die von Linux bekannten Bootprozess-Abläufe. Ausgestattet mit dem Root-Passwort könnte man nun den Xenserver von der Kommando-Oberfläche und mit den zugehörigen Xen-Kommandos verwalten.

Der Xen-Hypervisor ist letztendlich nichts weiter, als die Ausführumgebung für die virtuellen Maschinen darin. Als solcher ist er auch vergleichbar mit den ursprünglichen Funktionen eines Betriebssystems und dessen Speicher-, Prozess- und der IO-Verwaltung. Der Administrator benötigt aber natürlich ein Interface, um mit dem Betriebssystemkern zu kommunizieren, ihm Kommandos zu übergeben und die Statusmeldungen und aktuellen Zustände des Systemkerns einsehen zu können. Xen war in seinen Anfängen ausschließlich durch Kommandos und Skripte zu verwalten und weist auch heute noch das Kommandozeileninterface auf. Dem Druck der Windows-Befürworter folgend wurde dieses aber mittlerweile um ein weitaus angenehmeres graphisches Interface, dem Xencenter, erweitert. Das XenCenter ist vergleichbar mit jenen Verwaltungstools unter Windows und steht diesen im Aussehung und Komfort in Nichts nach.

Grafische Verwaltung der Xen-Umgebung

Das Xencenter ist ein Windows-basiertes Tool und kann daher nicht auf dem Xenserver ausgeführt werden. Es verlangt einen separaten Windows-Rechner. Folglich richteten wir das Xenccenter auf einem separaten Gerät mit Windows XP ein. Dieser Rechner wiederum lief als virtuelle Maschine unter einer anderen bestehenden Virtualisierungsumgebung. Mischbetrieb zwischen verschiedenen Virtualisierungsprodukten ist in dieser Hinsicht also kein Problem und kann es auch nicht sein, denn die Verwaltungskonsole kommuniziert mit ihrem Server über eine IP-Strecke. Die Installation des Xencenters erfolgt direkt von der CD durch die Windows-Autostart-Funktionen und ist in wenigen Minuten abgeschlossen. Der gesamte Setup-Prozess, sowohl der Serverseite, als auch des Xencenters, ist sehr einfach gestaltet und sollte keine Probleme verursachen. Nach dem Start baut das Xencenter mit dem Server über die IP-Adresse eine Verbindung auf und meldet sogleich einen lauffähigen Server.

In einem zweigeteilten Fenster mit hierarchischem Aufbau werden alle Objekte eingeblendet. Links im Fenster stehen all die bereitgestellten Ressourcen. Hier finden sich der Xenserver, die virtuellen Maschinen, sowie die Speichersysteme in einer Baumstruktur eingeblendet. Mittels graphischer Symbolik visualisiert das Xencenter den Zustand dieser Ressourcen. Für einen Server oder eine virtuelle Maschine beispielsweise sind dies die Zustände „Running“, „Stopped“ oder „Shut down“.

Beachtet werden muss, dass das Xencenter den Status der virtuellen Maschinen selbst nicht ändert. Wird die Management-Konsole geschlossen, so behalten die laufenden virtuellen Maschinen ihren vorherigen Status und werden nicht automatisch beendet oder suspendiert. Anders ist die Situation, wenn etwa der Server heruntergefahren wird, dann werden die laufenden virtuellen Maschinen suspendiert.

Im rechten Fenster blendet das Verwaltungstool Hilfen und Statusinformationen sowie die Detaillierung der Objekte ein. Sobald man einen Host links in der Übersicht selektiert, werden rechts dessen Eigenschaften angezeigt. Für einen Host sind diese Details in die Rubriken Overview, General, Storage, Network, NICs, Console, Performance und Logs eingeteilt.

Virtuelle Maschinen im Blick

Unter General liefert das Xencenter einen allgemeinen Überblick zum Xen-Server und seinen virtuellen Maschinen. Der Overview wiederum stellt ein Dashboard mit den wichtigsten Leistungsmerkmalen der CPUs, des Speichers, der Festplatten und des Netzwerk dar. Deren Detaillierung über die Zeitachse findet sich unter dem Reiter Performance. Die Inhalte unter den Begriffen Storage, Network und NICs enthalten die aus dem Namen ersichtlichen Einstellungen dazu. Unter Console verbirgt sich der Fernzugriff auf die Rechner. Für den Server ist es die zeichenbasierte Konsole, bei graphisch orientierten Betriebssystemen wird das GUI gespiegelt. Durch Ctrl-Alt ist diese Konsole auch in den Fullscreen-Modus zu schalten. Die Logs schließlich beinhalten die Logdateien. In Summe bietet das Xencenter damit den Zugriff auf alle Einstellungen, welche die Hosts und auch die virtuellen Maschinen betreffen. Um sich erstmals einen Überblick zu verschaffen, ist es ratsam, die verschiedenen Optionen durchzuspielen und ihre Funktionen zu erproben.

Erzeugen und Verwaltern der virtuellen Maschinen

Für die aktiven Eingriffe auf die virtuellen Maschinen und den Server steht außerdem eine Toolbar bereit. Diese kennt die Optionen zum Erzeugen eines neuen Speicherpools, einer virtuellen Maschine oder eines Ressource Pools und außerdem alle elementaren Operationen, die eine virtuelle Maschine betreffen, wie etwa den Start, den Stopp, den Suspend oder Reboot. Der Aufbau einer neuen virtuellen Maschine wird durch einen mehrstufigen Assistenten begleitet. Zur Definition von neuen virtuellen Maschinen verwendet Xen generell Vorlagen (Templates). Nach unserem Setup bot uns der Assistent diese Templates für die folgenden Systeme zur Auswahl an: Windows 2000 SP4, Windows Server 2003, Windows Server 2003 64 Bit, Windows XP SP2 und „other install media“.

Im Test erprobten wir im ersten Durchlauf, da uns dessen Setup am schnellsten erschien, die Einrichtung einer virtuellen Maschine mit Windows 2000 SP4. Der Assistent verlangt in dem mehrstufigen Dialog unter anderem die Angaben zum Installationsmedium, der CPU-, der Speicher- und Festplattennutzung und den virtuellen Netzwerkinterfaces. Als Installationsmedium kann zwischen einem DVD/CD-Rom-Laufwerk und ISO-Image gewählt werden. Am Ende des Dialogs bietet der Assistent den sofortigen Start der neuen VM an und startet dann den Installationslauf des gewählten Windows 2000 Professional. Zu diesem Zeitpunkt wird die neue virtuelle Maschine auch bereits in das Xencenter integriert und der Administrator kann sich mittels des Konsolen-Reiters direkt damit verbinden. Das ist auch notwendig, denn die Windows-Setuplogik verlangt mehrere Eingriffe bei der Installation. Nach der von Windows 2000 Professional bekannten Installationsfolge konnten wir das Betriebssystem in der virtuellen Maschine starten und damit arbeiten. Die weiteren Optionen „Suspend“, „Resume“, „Force Shutdown“ und „Force Reboot“ arbeiten auch korrekt.

Das XenCenter dient aber nicht zur der Verwaltung der virtuellen Maschinen, sondern auch der Einrichtung und Administration der Hosts. Der Shut Down des Host aus dem Xencenter wurde ebenso korrekt ausgeführt. Nach dem Reboot des Servers verbindet sich das Xencenter automatisch neu mit dem Server.

Linux in einer VM

Angespornt von den positiven Erfahrungen mit Windows 2000 in der virtuellen Maschine machten wir uns nun an das Einrichten einer weiteren virtuellen Maschine, diesmal mit einem Linux-Betriebssystem. Als Installations-Template wählten wir „other install media“ und legten die Setup-CD zu Suse Linux Enteprise Server Version 10 ein. Dieses Setup konnte aber nicht erfolgreich abgeschlossen werden. Ebenso verhielt es sich mit der Vorgängerversion, dem Suse Linux Professional 9.2.

Die Lösung des Problems ist dem Handbuch zu entnehmen. Für Linux-Derivate müssen spezielle Templates verwendet werden. Diese sind entweder bereits beim Setup des Xenserver oder eben später manuell einzurichten. In jedem Fall müssen die Linux-Templates separat von der Xensource-Website als eigene ISO-Datei bezogen und, bei der Verwendung einer CD als Installationsmedium, auf eine solche gebrannt werden. Etwas überrascht waren wir deswegen, da beide Images mit 234 MByte für den Server und Xencenter, sowie 247 MByte für die Linux-Tools, leicht auf eine CD gepasst hätten und Xen aus der Linux-Community entstanden ist.

Der Linux-Support ist nun aber gewissermaßen in ein eigenes Paket ausgelagert und ist von der zweiten CD separat zu installieren. Dazu steht ein Install-Shell-Script bereit. Nach wenigen Minuten fanden sich dann in der Template-Auflistung auch all die vermissten Linux-Varianten wieder. Die weitere Installation der Linux-Gäste gestattet sich aber einfach und verläuft ähnlich wie jener von Windows. Im weiteren Verlauf richteten wir dann noch weiter virtuelle Maschinen mit SLES 10, Debian und dem Windows Server 2003 ein. Die Verwaltung all der unterschiedlichen Systeme ist konsistent und eindeutig vorgenommen.

Fazit

Xen bietet in der überarbeiteten Version einen ernstzunehmenden Mitstreiter im Markt für die Servervirtualisierung. Dies betrifft zum einen die technischen Grundlagen des Hypervisor mit Support von 124 GByte RAM, Multi-Core-CPUs, 64 Bit Prozessoren oder Symmetric Multiprocessing-Systemen, aber auch die konzeptionellen Erweiterungen wie sie durch die Ressource Pools, dem Shared Storage und Xenmotion realisiert werden. Ferner steht auch das Xencenter in seinem Funktionsumfang den etablierten Herstellern in diesem Segment in Nichts nach. Durch XenServer 4.0 wird das Angebot an Produkten zur Servervirtualisierung um eine interessante Facette reicher.

Kommentare werden geladen....

Was meinen Sie zu diesem Thema?

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 2010158 / Virtuelle Systeme)