Использование XEN дляучебной грид-инфраструктуры

Виртуализация
Понятие виртуализации представляет собой сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется.
Понятие виртуализации условно можно разделить на две фундаментально различающиеся категории:
виртуализация платформ
Продуктом этого вида виртуализации являются виртуальные машины - некие программные абстракции, запускаемые на платформе реальных аппаратно-программных систем.
виртуализация ресурсов
Данный вид виртуализации преследует своей целью комбинирование или упрощение представления аппаратных ресурсов для пользователя и получение неких пользовательских абстракций оборудования, пространств имен, сетей и т.п.

Виды виртуализации платформ
Эмуляция
Паравиртуализация
Виртуализация на уровне ОС
Полная виртуализация

Виды виртуализации ресурсов
Объединение, агрегация и концентрация компонентов
Кластеризация компьютеров и распределенные вычисления (grid computing)
Разделение ресурсов (partitioning)
Инкапсуляция

Проекты виртуализации для Linux

Виртуальные машины
Одна физическая система с памятью, процессорами, устройствами ввода-вывода
Множество сред исполнения, каждая из которых отображается в виде идентичной физической системы.
ОС, запущенная в виртуальной машине, «не знает» что использует разделяемые ресурсы.
ВМ должны быть изолированы друг от друга, не смотря на то что они используют аппаратные средства совместно
Работа одной ВМ не может повредить другим ВМ
Накладные расходы должны быть приемлемыми
ВМ должны использовать аппаратные средства на равных условиях
ВММ – монитор виртуальных машин

Монитор виртуальных машин
Гипервизор
Обеспечивает интерфейс для совместного существования множества ВМ.
Может запускать несколько ОС на одном компьютере.
Гарантирует стабильность, даже если одна из ОС выйдет из строя, другие продолжат функционировать
Устраняет необходимость содержания отдельных машин для разных ОС
Изолирует экземпляры ОС и распределяет физические ресурсы между работающими ВМ.

Учебная грид-инфраструктура
В проекте EGEE учебная грид-инфраструктура (t-infrastructure) предназначена для распространения знаний о грид-технологиях и дает возможность пользователям и системным администраторам приобрести непосредственные опыт работы с грид-технологиями.

Учебная грид-инфраструктура

Xen
Монитор виртуальных машин (гипервизор) с поддержкой паравиртуализации (para-virtualization) для процессоров x86 архитектуры, распространяющийся с открытым исходным кодом (opensource)
Варианты использования
Консолидация серверов
Независимость от аппаратного обеспечения
Запуск множества различных ОС
Разработка ядра ОС
Кластерные системы
Аппаратная поддержка для новых ОС.

Основы Xen
Поддержка немодифицированных бинарных приложений
Полезно для пользователей
Поддержка полнофункциональных, многозадачных гостевых ОС
Использование паравиртуализации для обеспечения производительности и высокого уровня изоляции ресурсов.
Гостевые ОС должны быть модифицированы чтобы запускаться Монитором ВМ.
Гостевые ОС больше не выполняются в нулевом кольце защиты, т.к. это кольцо занято гипервизором. Поэтому ОС должны быть изменены

Структура Xen-системы

Xen-сервер

Шаблон ФС для DomU

DomUs

Заключение
Xen это программный монитор виртуальных машин (гипервизор)
Позволяет множеству ОС работать параллельно на одной и той же машине
Требует модификации ОС для работы с гипервизором.
Обеспечивает изоляцию между доменами.
Xen сегодня…
Open-source проект с GPL
Текущая версия 3.0.
NetBSD, Linux (некоторые дистрибутивы, включая SuSE, Fedora, RHEL, Mandrake), FreeBSD, Plan9, и NetWare поддерживают Xen. Работа над WindowsXP была успешна, но из-за запрета лицензии не используется
Виртуализация на аппаратном уровне
Intel выпускает новую линию процессоров с поддержкой виртуализации
2 вида операций ЦП
Добавлено новое кольцо защиты (-1), где сможет функционировать гипервизор.
Гостевые ОС продолжат работать на уровне нулевого кольца, что не требует переработки кода ядра