Xen的半虚拟化特色

Xen也是支持X86的虚拟机，自开发到现在一直为开源软件。Xen最重要的特色，就是其自始至终，一直是以硬件来完成Hypervisor中模拟系统资源的角色。在Xen的规划中，Hypervisor位于{zd1}的特权层级中。在这层级之上有一个或多个操作系统，由Hypervisor来控制主机的实体CPU分配。

Xen是一个半（泛）虚拟化（para-virtualization）的产品，这一类产品最明显的特色就是在其上运行的操作系统必须经过修改。当然这么做的目的就是希望客户端的操作系统可以和Hypervisor沟通更良好，并且不会占用太多的资源。然而在没有硬件支持的情况下，Xen无法运行 Windows系列的操作系统，早期Xen系列只能在Linux下执行，也只能创建修改过后的Linux虚拟机，在充满了Windows服务器的计算机世界中，无法为企业提供完整且覆盖面广的解决方案。

虚拟机主要还是用于运行Windows系统，
因为支持Windows才能占住市场

1．不同等级的虚拟机客户端

在Xen中，{dy}个客户端操作系统被称为第0域（domain 0，dom0）。当Hypervisor启动时，dom0会被自动加载，并且会从Hypervisor处获得特权用来直接管理硬件的资源。系统管理员主要是登录到dom0中，接下来才能启动其他的客户端操作系统，称为第U域（domain U，domU）。

在dom0中可以运行的操作系统必须经过核心的修改，而且大部分都是Linux、NetBSD和Solaris，许多修改过的*nix操作系统则可以在domU中执行，并且需要有特殊硬件的搭配，因此让Xen一直无法受到广大窗口用户的喜爱。

2．有了硬件支持后的Xen

但在支持虚拟指令的CPU上市之后，Xen也随之推出了支持这些指令的3.0版，这使得xx不需要修改的微软Windows操作系统也可以在Xen 的domU上运行。在3.0版之后，Xen也从"半虚拟化"的虚拟机产品，正式成为xx虚拟化的产品。而在加入了支持Windows操作系统的虚拟机之后，Xen的产品线更完整了，这也让Xen有能力正式进入商用虚拟机的市场，和VMware以及微软一争高下。

dom0和domU执行的操作系统

3．可快速移动的XenServer

Xen宣称其虚拟机可以在不停止的情况下，在以XenServer创建的群集间动态移动。在移动的过程中，虚拟机在没有停止工作的情况下，内存被反复复制到目标主机。虚拟机到达了目标主机之后，开始执行之前会有一次60~300ms的非常短暂的暂停，这个目的就是让迁移之后的虚拟机能进行最终的同步化，给人无缝迁移的感觉。这种技术可以将一台正在运行的虚拟机停止，将其状态存到磁盘，并在另外一台实体机上读取这个状态文件，并且重新启动这台虚拟机，其过程如图2-61所示。

XenServer也支持转移的功能

让Citrix起死回生的Xen

虚拟机自从成为媒体宠儿之后， VMware俨然成为虚拟机的代名词。真正让VMware流行的产品应该还是VMware Workstation，其在测试、评估等领域早已深入人心了。但说到企业级虚拟机这一领域，仍然还有许多厂商在努力，其中较有名的除了开源的QEMU之外，最重要的就是由剑桥大学的lan Pratt所开发的Xen虚拟机产品，而目前Xen的源代码，仍然由剑桥大学负责维护。

目前Xen仍然是开源的软件

Xen在2003年{dy}次问世，当时大家对其半虚拟化印象深刻。由于使用了半虚拟化，Xen占用的系统资源极低，{zd1}可以只到2%~8%，而Xen 也宣称可以在一台实体机器上运行超过128个虚拟机。要达到这种高度虚拟化的水平，不但需要Hypervisor占用非常低的系统资源，更需要 Hypervisor针对其上的虚拟机提供弹性化的管理协调能力，因此Xen的技术成分在当时的确让人耳目一新（参见图2-49）。


XenServer的工具十分方便

Xen和XenSource的差别

有了Xen的强大技术背景，lan Pratt也成立了XenSource推出Xen的商业化产品，因此可以说Xen是一个虚拟机的产品，而XenSource则是一个以Xen技术为主的商业公司。


企业虚拟桌面架构的商机

在企业中，为不同群组的使用者提供一个统一的桌面环境是很重要的。举例来说，程序设计人员希望在服务器版本的Windows进行开发，需要安装 Framework以及数据库等必要环境；财务人员需要Excel的各种模板，并且需要桌面的OS（如Windows XP），而客服人员则可能也需要一个能连入公司客服数据库的Vista/Windows XP桌面操作系统。然而以目前市场上的终端服务产品来说，这些需求的解决方案仍然无法满足用户真正的要求。

1．单机维护每一台客户端

目前的做法最常见的就是单机维护，稍微熟练的网管人员会使用Ghost服务器加上XPE网络开机来部署，或是加上微软的 SMS、AD域、群组策略来配合补丁、统一软件、避免用户违法操作等功能，然而在成百上千台桌面环境的企业中，用人力来管理这些桌面无异是天方夜谭。

的虚拟机，许多和Hyper-V有关的资源都是共享的，如此一来可以让整个虚拟环境省下大量的访问时间和资源。

较熟练的网管人员能使用Ghost，
但无法管理成百上千的机器

2．终端服务的出现

在较严格的企业环境中则使用终端服务来完成这个任务。终端服务在配合了用户配置文件之后，的确可以完成更严谨的桌面环境管理，但问题是，目前提供多人多配置文件的终端服务，只有服务器版的Windows，这对大部分的"桌面系统"用户（XP、Vista）来说，仍然是个无解的难题。

最常用的桌面系统仍然是Windows XP或者Vista
抛开服务器和桌面操作系统的差别，使用终端服务也有其局限性：首先就是针对接口设备和客户端的映射、打印的管理、用户的安全性管理等（如图2-52所示）。其次在安全的连线和连线的速度上也必须满足基本需求。{zh1}则是软件的兼容性以及高度资源消耗的应用，如媒体播放和解码等。因此针对Windows服务器的终端服务，已经有许多第三方厂商推出了自己的解决方案，在此领域中，Citrix就是其中的佼佼者。

将本机资源对应到终端服务器的选项并不多

使用终端服务并不能解决问题（1）

Citrix早期的产品MetaFrame就是针对Windows服务器终端服务的解决方案，但MetaFrame并无法提供桌面OS的终端服务解决方案。为此，Citrix一直在寻找更完整的解决方案。在经过多年苦思之后，2007年10月22日，Citrix在世人震惊之下收购了XenSource，正式投身于虚拟机的产品。而原来Citrix使用的所有产品，包括MetaFrame、Presentation Server等都集成进去，使得Citrix从一个提供终端服务的厂商，xx转型成一个虚拟机厂商。然而这转型并没有让Citrix转变方向，反而是强化其提供桌面解决方案霸主地位的一个契机。

1．XenServer

Citrix在收购XenSource之后，立即推出了自己的产品，范围主要锁定企业的服务器合并和桌面管理，当然也同时推出制作绿色软件的 XenApp（对应到VMware的ThinApp）。其中最重要的虚拟机产品就是XenServer和XenDesktop。

XenServer对应的就是微软的Hyper-V和VMware的ESX Server，在合适的硬件架构之后，可以进行服务器的合并。XenServer（如图2-54所示）和竞争对手的产品相比，最重要的就是其快速的安装。其中有一个"10 to Xen"的体验，可以让你在10分钟内就搭建好一个完整的XenServer环境。对于大型的数据中心来说，部署XenServer将会是一件很容易的事情。

早期的终端服务代表就是Citrix的MetaFrame

XenServer就是ESX Server和Hyper-V等级的虚拟机
XenServer分为付费的Enterprise Edition和免费的Express Edition。在与竞争对手的功能比较上也毫不逊色（如图2-55所示），其拥有的Live Migration，与之对应的就是VMotion。另外其Resource Pooling功能和Workload Provisioning更是直指着VMware的HA和DRS而来，标准的自动重启、容错、灾难恢复等功能相当完整。

XenServer的功能当然也具备了基本的群集


使用终端服务并不能解决问题（2）

2．XenDesktop

Citrix长年来一直想解决企业桌面管理的问题，然而不论是MetaFrame或Presentation Server都无法真正如愿。但有了XenDesktop之后，整体情况就发生了改观。XenDesktop以XenServer为中心，在数据中心创建多个虚拟机模板。客户端的计算机就是最简单的瘦客户端，甚至是零客户端。中央的虚拟机群集能支持连入XenDesktop群集服务器的一方，而客户端使用的是加密或是非加密的ICA通信协议，来连入SAN上的模板虚拟机，完成VDM的基本操作，如图2-56所示。

在数据中心存放的桌面虚拟机，由不同的用户配置文件来管理用户的登录（参见图2-57），使用应用程序的虚拟化来减少对底层框架（Framework）的依赖。虚拟机中的核心操作系统数据则是通过流的方式来传送至客户端的内存中执行。

将多个32位的程序并入一台64位的实体机器上

可在XenCenter控制多台虚拟机
从整个架构来看，XenDesktop十分类似VMware View（如图2-58所示）。XenDesktop使用了 XenServer作为Hypervisor来承载虚拟机，利用其自带的管理程序来管理虚拟机，并且使用XenApp来抽象化应用程序，因此 XenDesktop可说是将所有Citrix的虚拟化产品集成为一个整体架构，而这个XenDesktop架构，不但完成了Citrix多年的心愿，也为全世界所有企业提供了一个真正的桌面级的虚拟化环境。

（点击查看大图）图2-58  VMware的VDI也是虚拟桌面的重要产品，
配合vSphere（VI4），现已经改名为VMware View


Xen的半虚拟化特色

Xen也是支持X86的虚拟机，自开发到现在一直为开源软件。Xen最重要的特色，就是其自始至终，一直是以硬件来完成Hypervisor中模拟系统资源的角色。在Xen的规划中，Hypervisor位于{zd1}的特权层级中。在这层级之上有一个或多个操作系统，由Hypervisor来控制主机的实体CPU分配。

Xen是一个半（泛）虚拟化（para-virtualization）的产品，这一类产品最明显的特色就是在其上运行的操作系统必须经过修改。当然这么做的目的就是希望客户端的操作系统可以和Hypervisor沟通更良好，并且不会占用太多的资源。然而在没有硬件支持的情况下，Xen无法运行 Windows系列的操作系统，早期Xen系列只能在Linux下执行，也只能创建修改过后的Linux虚拟机，在充满了Windows服务器的计算机世界中，无法为企业提供完整且覆盖面广的解决方案。

虚拟机主要还是用于运行Windows系统，
因为支持Windows才能占住市场

1．不同等级的虚拟机客户端

在Xen中，{dy}个客户端操作系统被称为第0域（domain 0，dom0）。当Hypervisor启动时，dom0会被自动加载，并且会从Hypervisor处获得特权用来直接管理硬件的资源。系统管理员主要是登录到dom0中，接下来才能启动其他的客户端操作系统，称为第U域（domain U，domU）。

在dom0中可以运行的操作系统必须经过核心的修改，而且大部分都是Linux、NetBSD和Solaris，许多修改过的*nix操作系统则可以在domU中执行，并且需要有特殊硬件的搭配，因此让Xen一直无法受到广大窗口用户的喜爱。

2．有了硬件支持后的Xen

但在支持虚拟指令的CPU上市之后，Xen也随之推出了支持这些指令的3.0版，这使得xx不需要修改的微软Windows操作系统也可以在Xen 的domU上运行。在3.0版之后，Xen也从"半虚拟化"的虚拟机产品，正式成为xx虚拟化的产品。而在加入了支持Windows操作系统的虚拟机之后，Xen的产品线更完整了，这也让Xen有能力正式进入商用虚拟机的市场，和VMware以及微软一争高下。

dom0和domU执行的操作系统

3．可快速移动的XenServer

Xen宣称其虚拟机可以在不停止的情况下，在以XenServer创建的群集间动态移动。在移动的过程中，虚拟机在没有停止工作的情况下，内存被反复复制到目标主机。虚拟机到达了目标主机之后，开始执行之前会有一次60~300ms的非常短暂的暂停，这个目的就是让迁移之后的虚拟机能进行最终的同步化，给人无缝迁移的感觉。这种技术可以将一台正在运行的虚拟机停止，将其状态存到磁盘，并在另外一台实体机上读取这个状态文件，并且重新启动这台虚拟机，其过程如图2-61所示。

XenServer也支持转移的功能



最适合Xen的场合：企业桌面管理

Xen最重要的功劳就是帮助Citrix完成了整个企业级桌面管理的解决方案，但是在计算机成本有限，系统管理人员水平不断提高的今天，企业真的需要虚拟桌面管理的完整解决方案吗？目前计算机在企业的使用难道真的遇到问题了吗？我们就先从桌面计算机的成本管理来进行了解。

1．桌面计算机的成本

每年每个用户在计算机上的管理成本为4000~9000美元。虽然这是根据美国网管人员的薪资计算的，但如果将这币值换算成人民币，28000~72000元人民币的年成本，早就超过计算机本身的软硬件成本了。计算机的高维护成本和其生命周期有极大的关系。如图2-62所示，一台桌面计算机的生命周期包括了：

（点击查看大图）图2-62  桌面计算机在企业管理中的生命周期

购买→制作镜像（如Ghost）→安全防护（如防病毒软件）→部署（如使用组策略）→监视（如使用差异性检查程序）→维护（如升级SP和补丁）→备份→报废。

从图2-62中可以看出来，桌面计算机生命周期的8个阶段中，真正和硬件有关的就是购买而已。一台桌面计算机从制作镜像到备份这6个阶段，才是真正要花费人力的部分，而且这段时间大都集中在桌面的操作系统和应用程序维护这一块，这是所有企业在研究桌面计算机成本时最关注的。

2．集中管理

XenDesktop要做的工作，就是把"制作镜像"到"备份"这6个阶段全部集中到数据中心来管理，而{wy}能将用户桌面操作系统集中的架构，就是虚拟桌面环境了。让所有的桌面操作系统都集中在数据中心管理，用户从自己的客户端连入这些定制并管理好的桌面虚拟机，这也是目前{zx1}的"以手代替脚"管理原则（如图2-63所示）。
"以手代替脚"--标准的VDI环境

3．服务器端的支持

Xen的核心是在数据中心中的模板桌面虚拟机，并且以XenServer为实体服务器运行这些不同的桌面系统虚拟机。这些桌面系统虚拟机存放在独立的FC SAN或是iSCSI/NAS之中，每一个用户或每一组用户都对应到固定的桌面虚拟机模板，而每一个模板中也都安装好了所有的应用程序及补丁。用户从客户端计算机利用特定的联机通信协议连入数据中心上的这些虚拟机。

由于虚拟机是放在数据中心的主机，这些主机的CPU和内存比任何桌面计算机的都要强上太多，个人用户的计算机只需要有网络联接以及显示即可（参见图 2-64）。光是这一点，就可以将企业计算机两年的生命期至少延长到五年，更不要说XenDesktop在管理、安全、用户体验、升级、备份、监控等上的优势了。

VDI能解决的问题太多了


小结：Citrix/Xen的市场策略

Citrix/Xen可说是虚拟机市场的新兵，但显而易见Citrix选择的就是从桌面虚拟化切入。这么做的原因也很简单。这个领域一直是 Citrix长期耕耘的，虚拟化让这个长久的问题迎刃而解。此外在单纯的服务器合并、高可用性、动态转移上，Xen虽然不比别人差，但竞争对手（尤其是 VMware）早已声名远扬，因此Xen将这些功能悄悄放入桌面架构，让整个市场的策略更为清楚（参见图2-65）。

（点击查看大图）#图2-65  使用自己的ICA，XenDesktop也有了一片天

本章重点回顾

了解VMware的历史

{dy}个虚拟机产品：VMware Workstation

Linux下的虚拟机产品

真正的原生产品出现：VMware ESX Server

全新的企业平台：Virtual Infrastructure

ESX Server及Virtual Infrastructure 3的架构

多台ESX服务器组成的Virtual Infrastructure

ESX Server

vCenter（VirtualCenter）管理中心

客户端操作程序

VMware vSphere（VI4）的硬件架构

独立的网络存储设备

防止单点失误的原则

VMware的文件格式vmfs

ESX/vSphere（VI4）的xx结合

硬件宕机时的解决之道

用虚拟机的特点

自动转移的VMotion

自动分配资源的DRS功能

xx宕机的HA功能

除了防宕机，备份最重要

备份将降低计算机性能

单独的备份服务器

不得不提的ESXi

没有Service Console的界面

可在USB上执行的Hypervisor

微软的Windows Server 2008角色

Windows Server 2008是{dy}个虚拟机

特殊的原生角色

Hyper-V的功能描述

管理内存

I/O的模型化

最重要的概念：虚拟网络

Hyper-V的应用场合

以Windows环境为主的企业

虚拟机的完整文件放在独立的存储设备上

有管理多服务器的工具

企业虚拟桌面架构的商机

单机维护每一台客户端

终端服务的出现

使用虚拟桌面管理

Xen的组成特色

XenServer

XenDesktop

连接及管理工具

Xen的半虚拟化特色

不同等级的虚拟机客户端

有了硬件支持后的Xen

可快速移动的XenServer

最适合Xen的场合：企业桌面管理

桌面计算机的成本

集中管理

服务器端的支持

结束语

VMware的出现，让大部分的系统厂商都拥有了自己的企业级虚拟机产品，除了Citrix的Xen之外，还有微软的Hyper-V、Oracle 的VM、SUN的xVM以及其他大大小小的厂商产品。VMware在市场、技术、趋势和应用领域的独尊，短时间还无法改变，但各个厂商也都有自己在虚拟机上的优势，如微软在Windows 操作系统的高占有率、Oracle在大型企业数据库市场的占有率和技术能力、SUN在刀片/大型主机上的技术、Citrix在桌面上的多年经验，等等。企业级虚拟机在原生架构和独立存储设备的结合之后，早就超过了"OS in OS"的简单应用，在可见的未来几年，虚拟机的技术将不断进步，而虚拟机的应用也终将普及，企业的成本控制人员、系统管理人员、技术人员，甚至是 CEO/CTO/CIO等高层管理人员，一定要开始了解这个新的趋势，才能确保企业的服务和功能运作正常，并且在这个前提之下，替企业省下大笔的开销。