Спецпроекты

Что такое виртуализация XEN, особенности, сравнение с другими гипервизорами

Интернет Интеграция ИТ в банках ИТ в госсекторе Ритейл Маркет

В настоящее время трудно представить современную ИТ-инфраструктуру без применения технологии виртуализации — благодаря ей обеспечивается значительное сокращение количества физического оборудования, а также бюджета на его закупку и содержание. Обилие решений для виртуализации от различных производителей позволяет подобрать максимально подходящий продукт для создания виртуальной среды под любую задачу и требования.

Что такое XEN. Базовые понятия

Гипервизор XEN является кроссплатформенным решением с открытым кодом. XEN, принадлежавший ранее Citrix, а на сегодняшний день находящийся под управлением Linux Foundation, является одной из самых популярных платформ виртуализации.

По принципу действия гипервизор является процессом, отделяющим операционные системы и приложения от аппаратной части оборудования. Гипервизор в этом случае является так называемым менеджером виртуальных машин.

История решения XEN началась в Кембридже в формате студенческого исследовательского проекта, который успешно перерос в востребованный коммерческий продукт и был продан в 2007 году корпорации Citrix. После перехода прав на разработку XENServer, как и все направление XEN, стал продуктом со свободным исходным кодом.

В настоящее время трудно представить современную ИТ-инфраструктуру без применения технологии виртуализации. Фото: ru.depositphotos.com

Как работает виртуализация XEN

Для гостевых систем XEN — это полностью прозрачная среда. Для запуска операционной системы гипервизор предлагает подготовленные блочные устройства и сетевые интерфейсы. Такой алгоритм работы подчеркивает, что гипервизор не скрывает себя от операционных систем и не эмулирует существующее аппаратное обеспечение, открыто запрашивая необходимые для запуска драйвера. У такого подхода есть весомое преимущество — сохраняется высокая производительность гостевой операционной системы.

Загрузка операционных систем на платформе XEN происходит с определенным уровнем привилегий. Так, например, вместо самостоятельного выполнения привилегированных операций, гостевая операционная система обращается к гипервизору с запросом на выполнение необходимой операции.

Особенности XEN

XEN имеет две наиболее значимые особенности: паравиртуализация и минимальность кода самого гипервизора.

Применение метода паравиртуализации обеспечивает возможность исполнения нескольких виртуальных машин на одном физическом оборудовании одновременно. При этом сохраняется высокая производительность, практически аналогичная скорости реальной, не виртуализированной машины.

Основной принцип паравиртуализации заключается в подготовке гостевых операционных систем путем незначительной модификации их ядра перед исполнением в виртуализированной среде. Это накладывает определенные ограничения на выбор используемых систем, так как от операционной системы требуется предоставление возможности внесения изменений в ее исходный код. Это касается как хост-систем, так и гостевых систем.

Вторым фактором, который относится к особенностям XEN, является незначительный объем кода самого гипервизора. Это достигается за счет выноса большего количества функций управления за пределы самого гипервизора. В рамках гипервизора разработчики оставили следующие функции:

  • управление оперативной памятью и тактовой частотой (TSC) процессора,
  • контроль за прерываниями и DMA (англ. direct memory access, прямой доступ к памяти),
  • таймер реального времени.

Весь остальной функционал (от управления настройками сети до создания и удаления виртуальных машин) находится в так называемом управляющем домене.

Такой подход к распределению функционала повышает в целом отказоустойчивость системы виртуализации, так как сбой в компонентах, находящихся за пределами гипервизора, оказывает влияние исключительно на сам аварийный компонент, не затрагивая работоспособность остальной системы.

XEN и другие гипервизоры

На рынке решений для виртуализации существует большое количество предложений различных производителей. К числу самых распространенных можно отнести сам XEN, а также Open-VZ, KVM, Hyper-V и VMWare. Каждое из решений имеет персональные особенности и отличия от конкурентов.

Сравнение гипервизоров XEN и Open-VZ

Open-VZ — программная технология виртуализации, которая так же, как и XEN базируется на Linux. Оба продукта отличаются высокой производительностью и невысокими накладными расходами на виртуализацию.

К преимуществам XEN можно отнести персональное ядро, которое можно менять и обновлять — Open-VZ не имеет подобного функционала.

Также имеется отличие в объеме кода гипервизоров: XEN имеет меньший объем кода и более отлаженный алгоритм работы, что позволяет говорить о более высокой надежности.

К преимуществам Open-VZ можно отнести:

  • возможность изменения настроек VPS «на лету», без необходимости перезагрузки,
  • быстрая миграция VPS между физическими серверами,
  • наличие базового функционала для администрирования VPS из системы биллинга.

Среди недостатков Open-VZ в сравнении с XEN можно отметить поддержку исключительно операционной системы Linux.

Сравнение гипервизоров XEN и KVM

KVM, как и XEN, имеет открытый исходный код и базируется на среде Linux. KVM это программная разработка компании Red Hat, поддерживающая аппаратную виртуализацию.

Значительные отличия между этими двумя решениями можно увидеть уже начиная с процесса подключения самого гипервизора. XEN не запустится без модификации ядра операционной системы, тогда как для загрузки KVM потребуется только сервер на базе процессора Intel-VT или AMD-V.

KVM без особых сложностей работает совместно со средой Windows. Для XEN загрузка Windows возможна, но требует дополнительных трудозатрат и навыков администраторов. Windows — система с закрытым ядром и не предоставляет возможность внесения в свой код необходимых для XEN изменений, поэтому для ее запуска требуется проведение предварительной настройки и прописание специальных алгоритмов.

Относительно простоты администрирования часто мнения расходятся, но все же относительно XEN чаще отмечают более простую установку и настройку работы, чем в случае с KVM. Также стоит отметить, что в целом функционал XEN превосходит своих конкурентов и обеспечивает своим пользователям весьма обширные возможности.

Сравнение гипервизоров XEN и Hyper-V

Hyper-V — разработка компании Microsoft. Данное решение является представителем технологии аппаратной виртуализации.

Самым главным отличием Hyper-V от XEN является простота взаимодействия гипервизора с операционной системой Windows. В целом, так как Hyper-V является частью линейки продуктов компании Microsoft, он имеет максимально широкий набор как десктопных, так и серверных решений данного производителя. Зачастую это является значительным преимуществом, так как многие компании строят свою инфраструктуру на основе продуктов компании Microsoft.

Также значимым отличием Hyper-V от XEN является особенность лицензирования. Перед покупкой решения Hyper-V нужно определить, по какой именно схеме будет верным лицензироваться: есть продукт Windows Server со стандартной ролью Hyper-V и есть решение под названием Hyper-V Server. От схемы лицензирования зависит стоимость решения. При этом, независимо от того, как будет лицензироваться Hyper-V, общий бюджет на виртуализацию будет выше, нежели при построении виртуальной среды на XEN.

В пользу XEN часто отмечают более высокий уровень безопасности, а к недостаткам относят более сложное администрирование, нежели у ее конкурента Hyper-V.

Сравнение гипервизоров XEN и VMWare

VMWare — решение, имеющее значительную долю рынка в части виртуализации. Если исключить из сравнения бесплатную версию (так как в полноценном режиме она доступна 60 дней, а далее имеет ограниченный функционал) — высокая стоимость будет являться одним из самых значимых отличий VMWare от XEN.

Если не обращать внимание на высокую стоимость VMWare, к ее значительным преимуществам можно отнести:

  • высокие показатели производительности,
  • независимость от операционной системы (управление всеми компонентами происходит независимо от ОС),
  • наличие понятной и удобной графической консоли с системой управления,
  • высокую стабильность работы.

VMWare чаще используется в корпоративном секторе, тогда как XEN чаще выбирают провайдеры облачных услуг.

Заключение

Выбирая систему виртуализации, нужно учитывать множество факторов — от совместимости с необходимой операционной системой до особенностей лицензирования, но тем не менее, каждое из решений способно обеспечить широкий функционал и возможность построения эффективной виртуальной среды.