Xen-FAQ
(Aktualisierte Fassung vom Dezember 2008)
Xen ist zum ernst zu nehmenden Konkurrenten für kommerzielle virtuelle Server gereift. Unsere Xen-FAQ liefert Ihnen Antworten auf die wichtigsten Fragen rund um die freie Virtualisierungssoftware.
Was ist Xen und wofür eignet es sich?
Xen ist eine freie Software für Server-Virtualisierung. Sie ermöglicht die parallele Ausführung verschiedener Betriebssysteme wie Linux, Solaris und Windows auf einem Rechner. Das Opensource-Produkt eignet sich für den Enterprise-Einsatz und dient der Server-Konsolidierung sowie der Flexibilisierung von IT-Umgebungen.
Xen war ursprünglich ein Projekt der University of Cambridge und erschien erstmalig 2003. Später ging es in die aus dem Projekt ausgegründete Firma Xensource Inc. über, die die Xen-Community und -Entwicklergemeinde steuerte sowie die kommerzielle Variante namens XenServer entwickelte und vermarktete. Im Oktober 2007 wurde XenSource von Citrix gekauft und als eigene Division integriert.
Xen profitiert seit Anbeginn von einer großen Unterstützung seitens der Industrie, beispielsweise steuerten IBM, Intel, AMD, Microsoft und Sun große Teile des Codes bei.
Xen gilt aufgrund seiner Hypervisor-Architektur als besonders leistungsfähig und performant. Der Virtual Machine Monitor (VMM) unterstützt neben dem Paravirtualisierungs-Modus (für den die Gast-Betriebssysteme modifiziert werden müssen) auch die vollständige Virtualisierung auf Basis der Prozessoren von Intel („Intel VT“, ehemals „Vanderpool“) und AMD („AMD-V“, ehemals Pacifica).
Läuft Xen nur unter Linux, oder unterstützt es auch andere Betriebssysteme?
Der Xen-Hypervisor als Virtualisierungsschicht läuft neben Linux auf BSD-Systemen sowie Open Solaris. Diese Betriebssysteme werden auch als paravirtualisierte Gäste unterstützt, da entsprechend modifizierte Kernel existieren. Der hardwareunterstützte Virtualisierungsmodus im Zusammenspiel mit Intels modernen Multicore-Prozessoren oder den AMD Opterons erweitert die Unterstützung auf eine Vielzahl von Gast-Betriebssystemen, die nicht für den Virtualisierungsbetrieb angepasst werden müssen, darunter auf jene von Microsoft Windows (XP, 2003, 2008, Vista).
Xen unterstützt Prozessoren mit x86-Architektur (32 und 64 Bit, PAE), eine Portierung auf PPC liegt als Prototyp vor. Eine Sparc-Ausführung ist nicht in Sicht.
Welche Xen-Varianten gibt es?
Die Xen-Familie teilt sich seit 2007 in zwei Lager: Zum einen existiert es als reine Opensource-Software, die Bestandteil vieler Linux-Distributionen sowie von OpenSolaris ist. Zum anderen wurden auf Basis von Xen kommerzielle Produkte auf den Markt gebracht.
Beispiele für Softwarepakete mit der freien Xen-Variante sind: Red Hat, Novell SUSE, Debian, Fedora, CentOS. Zudem hat Oracle eine eigene Opensource-Variante namens Oracle VM herausgebracht; bei SUN ist Xen Hauptbestandteil des Pakets xVM.
Der bekannteste kommerzielle Vertreter ist Citrix XenServer; außerdem ist ist in dieser Kategorie noch Virtual Iron zu nennen.
Welche Position hat Microsoft zu Xen?
Wie auch schon auf dem Gebiet der Desktopvirtualisierung haben Citrix und Microsoft eine sehr weitgehende Kooperation im Bereich der Servervirtualisierung etabliert. Citrix setzt dabei die enge Zusammenarbeit fort, welche Xensource vormals 2006 begonnen hatte.
Ziel ist, dass die virtuellen Maschinen von Xen und Hyper-V (dem Hypervisor von Microsoft) zwischen den beiden Systemen austauschbar werden. In Teilen gibt es hier erste Resultate: Citrix unterstützt für Windows-Gäste das Microsoft-Format VHD vollständig. Auch der neue Standard für den Austausch von Virtuellen Maschinen OVF wird von beiden Partnern implementiert. Außerdem gibt es ein frei verfügbares Konvertierungswerkzeug von Citrix namens XenConvert, welches Microsoft Windows Gastsysteme aus MS VirtualServer oder VMware in Xen-Gastsysteme konvertieren hilft. Weiterhin existieren für die kommerziellen Xen-Varianten spezielle paravirtualisierte Treiber für Windows, welche den Durchsatz der (virtuellen) Festplatten und des Netzwerkes deutlich beschleunigen.
Citrix Provisioning Server kann physische wie virtuelle Microsoft Windows 2008 Server auf die XenServer-Plattformen streamen.
Weitergehende Techniken sind dem Vernehmen nach in Entwicklung.
Ist Xen eine Alternative zu VMware?
Auf Servern: Ja, definitiv. Xen ist stabil, ausgereift und von der Geschwindigkeit vergleichbar mit dem VMware ESX Server (vgl. Peformancestudie XenEnterprise vs. ESX von XenSource). Ingesamt gilt die Xen-Architektur als moderner und zukunftsweisender.
Auch was integrierte Management-Tools angeht, hat Xen in der kommerziellen Variante XenServer 5 mit dem ESX-Server gleichgezogen: hier wird Clustering, Live Migration, Shared Storage, Failover und eine grafische Managementkonsole in einem integrierten Paket geboten.
Auf dem Desktop ist VMware der freien Alternative nach wie vor überlegen: Xen läuft nicht unter Windows und hat beispielsweise nur eine eher rudimentäre Framebuffer-Implementierung für den grafischen Zugriff auf die Gastsysteme.
Gibt es weitere Alternativen zu Xen?
Als namhafte Wettbewerber gelten neben VMware ESX und Microsoft Hyper-V auch Virtuozzo von SWSoft (sehr performant, gute Management-Umgebung, jedoch wenige unterstützte Betriebssysteme) sowie die integrierten Produkte der etablierten, großen Hardwarehersteller IBM (Power Hypervisor, z/VM), Sun („Zones“) und HP (Integrity Virtual Machine).
Im Open-Source Umfeld gilt KVM als künftiger ernstzunehmender Herausforderer. KVM ist eine besonders schlanke Lösung, da es direkt in den Linux-Kernel integriert ist.Hersteller Qumranet ist kürzlich von Red Hat gekauft worden, womit der Linux-Distributor einen strategischen Schwenk weg von Xen zu KVM als Hauptvirtualisierungsplattform vollzogen hat.
Bislang hat KVM noch keine Eignung für das Rechenzentrum bzw. für den Enterprise-Einsatz.
In welchem Entwicklungsstadium befindet sich Xen? Was geht, was geht nicht?
Der Opensource Xen-Kern hat mit der aktuellen Version 3.3 einen hohen Reifegrad erreicht. Xen bietet viele Highend-Funktionen, von der Live-Migration, die Gastsysteme im laufenden Betrieb unterbrechungsfrei auf andere Rechner wandern lässt, über exklusiven Zugriff auf Hardwarekomponenten durch einzelne Gäste bis hin zu ausgefeilten Scheduling-Mechanismen für Load Balancing von Gästen auch über mehrere Prozessoren hinweg.
Alle großen Linux-Distributionen integrieren Xen über ihre Installations- und Konfigurations-Tools und bieten entsprechenden kommerziellen Support. Da die Hauptentwicklungstätigkeit sich bislang auf den Hypervisor als Kern des Produkts konzentrierte, mangelt es teilweise an komfortablen und umfassenden Werkzeugen für Installation, Konfiguration und rechnerübergreifendes Management virtueller Systemumgebungen. Hier springen jedoch zunehmend Drittanbieter in die Bresche. Citrix bietet XenServer eine offene API samt SDK für Dritthersteller an.
Ist Xen bereit für den produktiven Einsatz im Rechenzentrum?
Der Xen-Hypervisor ist sehr stabil, die ersten revolutionären Entwicklungssprünge sind einer eher evolutionären Weiterentwicklung gewichen. Xen wird seit 2007 in vielen Umgebungen und Projekten produktiv eingesetzt. Die Linux-Hersteller Novell und Red Hat bieten Support für Xen-Installationen, viele Hardware-Hersteller wie Dell, HP und IBM liefern ihre Server optional mit Citrix XenServer Express im BIOS integriert aus.
Wie lässt sich Xen in vorhandene IT-Umgebungen integrieren?
Xen ist durch seine Multiplattformfähigkeit sehr integrationsfreudig. Insbesondere unterstützt es die ganze Bandbreite von Speichertechnologien inkl. Fibre Channel und iSCSI, um Gastsysteme zentralisiert verwalten zu können. Auch können vorhandene Clustering- und Failover-Funktionen auf Xen-Umgebungen angewendet werden, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Ãœber die offene Storage-API haben bereits einige Hersteller von Speichersystemen wie NetAPP und Dell Equallogic eine weitgehende Management-Integration mit Citrix XenServer implementiert.
Inzwischen existiert ein CIM-Provider nach DMTF-Standard, der in Zukunft die Integration von Xen in Management-Softwarepakete vereinfachen und standardisieren wird.
Wie sieht es mit Enterprise-Level Features wie Failover und High Availability aus?
Seitens Linux verfügt Xen hier seit jeher über die Unterstützung eingeführter Tools für Clustering, HA, Heartbeat, Storage-Spiegelung und dergleichen mehr. Die großen Linux-Distributionen bieten angepasste Pakete, in welche Xen integriert ist, z.B. Red Hat mit dem Cluster Manager.
Vielfach ist der Administrator jedoch dabei auf Handarbeit und eigenes Knowhow angewiesen. Ausnahme ist OpenQRM (NG), ein Opensource Ressourcmanagement-Framework, welches auch Xen und XenServer integrieren und managen hilft.
Citrix XenServer Enterprise Edition bietet die umfassendste Funktionsvielfalt innerhalb der weitläufigen Xen-Familie: High Availibility durch automatisiertes Failover, enge Verzahnung mit Speichernetzwerken, integriertes Reporting und Alterting sowie Vorkehrungen für Disaster Recovery Szenarien.
Wo bekomme ich eine Testversion, die sich einfach installieren lässt?
Mit den etablierten Linux-Distributionen gestaltet sich die Xen-Installation nach wie vor etwas langwierig. Einen anderen Ansatz bietet eisXen, eine von eisfair abgeleitete schlanke Linux-Distribution, welche für das Einrichten von Xen-Servern und -Gästen keine Linux- und Xen-Kenntnisse voraussetzt, dabei innerhalb weniger Minuten zum Ziel führt und einen sicheren und einfachen Betrieb ermöglicht. Für Testzwecke kann eisXen problemlos auch innerhalb einer VMware-Maschine eingerichtet werden.
Wer kostenfrei in die kommerzielle Version einsteigen möchte, kann dies mit dem kostenlos verfügbaren Entrylevel-Produkt Citrix XenServer Express tun, welches nahezu den gesamten Funktionsumfang von XenServer Enterprise bietet, und hauptsächlich auf den Standalone-Serverbetrieb eingeschränkt ist.
Wie sieht der weitere Fahrplan für Xen aus?
Die Xen-Entwickler-Community hat in nächster Zeit vor allem noch einige Detailarbeit zu bewältigen. Die Liste der Aufgaben erstreckt sich von der Implementierung grafischer Oberflächen für Gäste (inklusive 3D-Unterstützung) über die native Integration von Infiniband bis hin zur Optimierung der virtuellen I/O- und Netzwerk-Schnittstellen bei vollständig virtualisierten Gästen wie Windows, welche derzeit emuliert werden müssen und damit langsamer sind als die paravirtualisierten Kollegen.
Das Wiki des Projekts gibt ausführlich Auskunft über die weiteren Pläne für Xen.
Glossar
- CIM: Common Information Model: Xen CIM ist ein Projekt, das ein API im Rahmen der DMTF-Standardisierungsgremien entwickelt. Über diese Schnittstelle kann sich Xen nahtlos in Management-Umgebungen einfügen.
- AMD-V: AMD Virtualization: Bezeichnung für AMD-Prozessoren mit Virtualisierungsunterstützung.
- DMTF: Distributed Management Task Force: Normierungsorganisation der IT-Industrie, welche unter anderem das CIM (Common Information Model) als Standard für den Informationsaustausch zwischen Systemen entwickelt.
- Domain: Eine virtuelle Xen-Maschine, in der ein Gast-Betriebssystem ausgeführt wird. Die Management-Domain wird als Domain-0 bezeichnet, die eigentlichen virtuellen Maschinen heißen domU (unprivileged domain).
- HVM: Hardware Virtual Machine: Xen-API, welches die Nutzung von Intel VT und ADM SVM in einer vereinheitlichten Schnittstelle vereinigt.
- Hypervisor: Softwarekomponente zur Schaffung virtualisierender Systeme. Zwei Ausprägungen sind gängig:
- Typ 1: Der Hypervisor läuft direkt auf der Hardware - die Gäste nutzen die Ressourcen, die vom Hypervisor bereitgestellt werden.
- Typ 2: Der Hypervisor läuft auf einem Betriebssystem, welches beispielsweise I/O-Ressourcen bereitstellt. Oft synonym verwendet zu Virtual Machine Manager (VMM).
- Paravirtualisierung: Virtualisierungstechnik, die Gast-Maschinen ein API bereitstellt, welche ähnlich (aber nicht identisch) mit der darunter liegenden Hardware ist. Der Kernel der Gast-Maschinen muss dafür entsprechend angepasst werden.
