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Este artículo trata sobre el software de virtualización. Para otros usos, consulte Xen (desambiguación) .

Xen
Logotipo del hipervisor xen black.svg
Xen screenshot.png
Xen con NetBSD y tres distribuciones de Linux
Autor (es) original (es)Keir Fraser, William Perkins jr, Steven Hand, Ian Pratt , Laboratorio de Computación de la Universidad de Cambridge
Desarrollador (es)Fundación Linux
Intel
Versión inicial2003 ( 2003 )
Lanzamiento estable
4.15 [1] / 8 de abril de 2021 ; Hace 44 dias (2021-04-08)
Repositorio
Edita esto en Wikidata
Escrito enC
TipoHipervisor
LicenciaGPLv2
Sitio webxenproject .org

Xen (pronunciado / z ɛ n / ) es un tipo-1 hipervisor , proporcionando servicios que permiten múltiples ordenador sistemas operativos para ejecutar en el mismo hardware de ordenador al mismo tiempo. Fue desarrollado originalmente por el Laboratorio de Computación de la Universidad de Cambridge y ahora lo está desarrollando la Fundación Linux con el apoyo de Intel .

La comunidad de Xen Project desarrolla y mantiene Xen Project como software gratuito y de código abierto , sujeto a los requisitos de la GNU General Public License (GPL), versión 2. Xen Project está actualmente disponible para IA-32 , x86-64 y ARM conjuntos de instrucciones . [2]

Arquitectura de software [ editar ]

Xen Project se ejecuta en un estado de CPU con más privilegios que cualquier otro software en la máquina.

Las responsabilidades del hipervisor incluyen la administración de la memoria y la programación de la CPU de todas las máquinas virtuales ("dominios"), y para lanzar el dominio más privilegiado ("dom0"), la única máquina virtual que por defecto tiene acceso directo al hardware. Desde dom0 se puede gestionar el hipervisor y se pueden lanzar dominios sin privilegios ("domU"). [3]

El dominio dom0 suele ser una versión de Linux o BSD . Los dominios de usuario pueden ser sistemas operativos tradicionales, como Microsoft Windows, en los que las instrucciones de virtualización de hardware proporcionan instrucciones privilegiadas (si el procesador host admite la virtualización x86 , por ejemplo, Intel VT-x y AMD-V ), [4] u operación paravirtualizada sistemas en los que el sistema operativo es consciente de que se está ejecutando dentro de una máquina virtual y, por lo tanto, realiza hiperllamadas directamente, en lugar de emitir instrucciones privilegiadas.

Xen Project arranca desde un gestor de arranque como GNU GRUB y luego normalmente carga un sistema operativo host paravirtualizado en el dominio host (dom0).

Historia [ editar ]

Xen se originó como un proyecto de investigación en la Universidad de Cambridge dirigido por Ian Pratt , profesor titular del Laboratorio de Computación , y su estudiante de doctorado Keir Fraser. El primer lanzamiento público de Xen se realizó en 2003, seguido de la v1.0 en 2004. Poco después, Pratt y Fraser, junto con otros ex alumnos de Cambridge, incluido Simon Crosby y el CEO fundador Nick Gault, crearon XenSource Inc. para convertir Xen en un producto empresarial competitivo. .

Para admitir sistemas integrados como teléfonos inteligentes / IoT con recursos informáticos de hardware relativamente escasos, la arquitectura Secure Xen ARM en una CPU ARM se exhibió en Xen Summit el 17 de abril de 2007 en IBM TJ Watson. [5] [6] El primer lanzamiento público del código fuente Secure Xen ARM fue realizado en Xen Summit el 24 de junio de 2008 [7] [8] por Sang-bum Suh , [9] un alumno de Cambridge, en Samsung Electronics.

El 22 de octubre de 2007, Citrix Systems completó su adquisición de XenSource, [10] y el Proyecto Xen se trasladó al dominio xen.org. Este movimiento había comenzado hacía algún tiempo y había hecho pública la existencia del Xen Project Advisory Board (Xen AB), que tenía miembros de Citrix , IBM , Intel , Hewlett-Packard , Novell , Red Hat , Sun Microsystems y Oracle . La Junta Asesora de Xen asesora al líder del proyecto Xen y es responsable de la marca comercial Xen, [11] que Citrix ha licenciado libremente a todos los proveedores y proyectos que implementan el hipervisor Xen.. [12] Citrix también utilizó la propia marca Xen para algunos productos patentados no relacionados con Xen, incluidos XenApp y XenDesktop .

El 15 de abril de 2013, se anunció que el Proyecto Xen se trasladó bajo los auspicios de la Fundación Linux como Proyecto Colaborativo. [13] La Fundación Linux lanzó una nueva marca comercial para "Xen Project" para diferenciar el proyecto de cualquier uso comercial de la antigua marca "Xen". Se lanzó un nuevo sitio web comunitario en xenproject.org [14] como parte de la transferencia. Los miembros del proyecto en el momento del anuncio eran: Amazon, AMD, Bromium, CA Technologies, Calxeda, Cisco, Citrix, Google, Intel, Oracle, Samsung y Verizon. [15] El proyecto Xen en sí es autónomo. [dieciséis]

Desde la versión 3.0 del kernel de Linux , el soporte de Xen para dom0 y domU existe en el kernel de la línea principal. [17]

Historial de versiones [ editar ]

VersiónFecha de lanzamientoNotas
1.02 de octubre de 2003 [18] [19]
2.05 de noviembre de 2004 [20]Migración en vivo de invitados PV.
3,05 de diciembre de 2005 [21] [22]
  • Admite la tecnología Intel VT para invitados HVM.
  • Soporte para la arquitectura Intel IA-64 .

Las versiones hasta 3.0.4 también agregaron:

  • Soporte para las extensiones de virtualización AMD SVM . [23]
  • Soporte para la arquitectura PowerPC . [24]
  • Soporte de framebuffer gráfico para invitados paravirtualizados. [25]
3.118 de mayo de 2007 [26]Migración en vivo para invitados HVM, XenAPI
3.217 de enero de 2008 [27]Passthrough PCI y modo de espera ACPI S3 para el sistema host.
3.324 de agosto de 2008 [28]Mejoras para el paso de PCI y la administración de energía. Lanzamiento del código fuente del hipervisor Xen ARM para compatibilidad con CPU ARM
3.418 de mayo de 2009 [29]Contiene una primera versión de "Xen Client Initiative", en breve XCI.
4.07 de abril de 2010 [30]Permite utilizar un kernel de Linux dom0, que se ha implementado mediante PVOps. Un kernel de Linux de la versión 2.6.31 se ha modificado para este propósito, porque el kernel oficial de Linux en realidad no admite el uso como kernel dom0 (fecha de julio de 2010). [31]
4.125 de marzo de 2011 [32]Algunas de las mejoras: Soporte para más de 255 procesadores, mejor estabilidad. El kernel de Linux v2.6.37 y versiones posteriores admiten el uso como kernel dom0. [33]
4.28 de septiembre de 2012 [34]XL se convirtió en la pila de herramientas predeterminada. Admite hasta 4095 procesadores host y hasta 512 procesadores invitados.
4.39 de julio de 2013 [35]Soporte ARM experimental. Programación compatible con NUMA. Soporte para Open vSwitch .
4.410 de marzo de 2014 [36]Soporte sólido de libvirt para libxl, nueva interfaz de canal de eventos escalable, hipervisor ABI para ARM declarado estable, virtualización anidada en hardware Intel. [37] [38]
4.517 de enero de 2015 [39]Con 43 nuevas funciones importantes, 4.5 incluye la mayor cantidad de actualizaciones en la historia del proyecto. [39]
4.613 de octubre de 2015 [34]Enfocado en mejorar la calidad del código, el fortalecimiento de la seguridad, la habilitación de dispositivos de seguridad y la predictibilidad del ciclo de lanzamiento. [34]
4,724 de junio de 2016 [40]Mejorado: seguridad, migraciones en vivo, actuaciones y carga de trabajo. Soporte de hardware (ARM e Intel Xeon). [41]
4.8.112 de abril de 2017 [42]
4.928 de junio de 2017 [43]Notas de la versión de Xen Project 4.9
4.1012 de diciembre de 2017 [44]Notas de la versión de Xen Project 4.10
4.1110 de julio de 2018 [45]Notas de la versión de Xen Project 4.11
4.122 de abril de 2019 [46]Notas de la versión de Xen Project 4.12
4.1318 de diciembre de 2019 [47]Notas de la versión de Xen Project 4.13
4.1424 de julio de 2020Notas de la versión de Xen Project 4.14
4.158 de abril de 2021Notas de la versión de Xen Project 4.15

Usos [ editar ]

Las empresas de servicios de alojamiento de Internet utilizan hipervisores para proporcionar servidores privados virtuales . Amazon EC2 (desde agosto de 2006), [48] IBM SoftLayer , [49] Liquid Web, Fujitsu Global Cloud Platform , [50] Linode , OrionVM [51] y Rackspace Cloud utilizan Xen como el hipervisor VM principal para sus ofertas de productos. [52]

Los monitores de máquinas virtuales (también conocidos como hipervisores) también suelen operar en mainframes y grandes servidores que ejecutan IBM, HP y otros sistemas. [ cita requerida ] La virtualización de servidores puede brindar beneficios como:

  • Consolidación que conduce a una mayor utilización
  • Aprovisionamiento rápido
  • Tolerancia dinámica a fallas contra fallas de software (mediante arranque rápido o reinicio)
  • Tolerancia a fallas de hardware (a través de la migración de una máquina virtual a un hardware diferente)
  • Separaciones seguras de sistemas operativos virtuales
  • Compatibilidad con software heredado y con nuevas instancias de SO en la misma computadora

El soporte de Xen para la migración en vivo de máquinas virtuales de un host a otro permite el equilibrio de carga y evitar el tiempo de inactividad.

La virtualización también tiene beneficios cuando se trabaja en el desarrollo (incluido el desarrollo de sistemas operativos): ejecutar el nuevo sistema como invitado evita la necesidad de reiniciar la computadora física cada vez que ocurre un error. Los sistemas invitados de espacio aislado también pueden ayudar en la investigación de seguridad informática, lo que permite el estudio de los efectos de algún virus o gusano sin la posibilidad de comprometer el sistema host.

Finalmente, los proveedores de dispositivos de hardware pueden decidir enviar su dispositivo ejecutando varios sistemas invitados, para poder ejecutar varias piezas de software que requieren diferentes sistemas operativos. [ cita requerida ]

Tipos de virtualización [ editar ]

Xen ofrece cinco enfoques para ejecutar el sistema operativo invitado:

  • HVM (máquina virtual de hardware)
  • HVM con controladores fotovoltaicos
  • PVHVM (paravirtualización con virtualización de hardware completa, [53] es decir, HVM con controladores PVHVM)
  • PVH (PV en un contenedor HVM)
  • PV (paravirtualización). [54]

Xen proporciona una forma de virtualización conocida como paravirtualización, en la que los invitados ejecutan un sistema operativo modificado. Los invitados se modifican para usar una ABI de hipercall especial , en lugar de ciertas características arquitectónicas. A través de la paravirtualización, Xen puede lograr un alto rendimiento incluso en su arquitectura de host (x86), que tiene la reputación de no cooperar con las técnicas tradicionales de virtualización. [55] [56]Xen puede ejecutar invitados paravirtualizados ("invitados PV" en la terminología de Xen) incluso en CPU sin ningún soporte explícito para la virtualización. La paravirtualización evita la necesidad de emular un conjunto completo de servicios de hardware y firmware, lo que simplifica la administración de un sistema fotovoltaico y reduce la superficie de ataque expuesta a huéspedes potencialmente maliciosos. En x86 de 32 bits, el código del kernel del host Xen se ejecuta en Ring 0 , mientras que los dominios alojados se ejecutan en Ring 1 (kernel) y Ring 3 (aplicaciones).

Las CPU que admiten la virtualización permiten ejecutar invitados sin modificar, incluidos los sistemas operativos propietarios (como Microsoft Windows). Esto se conoce como virtualización asistida por hardware , sin embargo, en Xen esto se conoce como máquina virtual de hardware (HVM). Las extensiones HVM proporcionan modos de ejecución adicionales, con una distinción explícita entre los modos más privilegiados utilizados por el hipervisor con acceso al hardware real (llamado "modo raíz" en x86) y los modos menos privilegiados utilizados por kernels invitados y aplicaciones con " hardware "accede bajo el control completo del hipervisor (en x86, conocido como" modo no root "; tanto el modo root como el modo no root tienen anillos 0–3). Tanto Intel como AMDhan contribuido con modificaciones a Xen para aprovechar sus respectivas extensiones de arquitectura Intel VT-x y AMD-V. [57] El uso de extensiones de virtualización ARM v7A y v8A vino con Xen 4.3. [58]Las extensiones HVM también ofrecen a menudo nuevas instrucciones para permitir llamadas directas de un invitado / controlador paravirtualizado al hipervisor, que normalmente se utiliza para operaciones de E / S u otras operaciones que necesitan un alto rendimiento. Estos permiten que los huéspedes de HVM con modificaciones menores adecuadas obtengan muchos de los beneficios de rendimiento de las E / S paravirtualizadas. En las versiones actuales de Xen (hasta 4.2), solo los invitados HVM completamente virtualizados pueden hacer uso de las instalaciones de hardware para múltiples niveles independientes de protección de memoria y paginación. Como resultado, para algunas cargas de trabajo, los invitados HVM con controladores PV (también conocidos como PV-on-HVM o PVH) proporcionan un mejor rendimiento que los invitados PV puros. Xen HVM tiene emulación de dispositivo basada en QEMUproyecto para proporcionar virtualización de E / S a las máquinas virtuales. El sistema emula el hardware a través de un demonio de "administrador de dispositivos" QEMU parcheado (qemu-dm) que se ejecuta como backend en dom0. Esto significa que las máquinas virtualizadas ven una versión emulada de una PC bastante básica. En un entorno de rendimiento crítico, los controladores de red y disco PV-on-HVM se utilizan durante la operación normal de invitado, de modo que el hardware de PC emulado se utiliza principalmente para el arranque.

Funciones [ editar ]

Los administradores pueden "migrar en vivo" máquinas virtuales Xen entre hosts físicos a través de una LAN sin pérdida de disponibilidad. Durante este procedimiento, la LAN copia iterativamente la memoria de la máquina virtual al destino sin detener su ejecución. El proceso requiere una parada de alrededor de 60 a 300 ms para realizar la sincronización final antes de que la máquina virtual comience a ejecutarse en su destino final, lo que proporciona la ilusión de una migración perfecta. Una tecnología similar puede servir para suspender la ejecución de máquinas virtuales en el disco, "congelando" su estado de ejecución para reanudarlas en una fecha posterior.

Xen puede escalar a 4095 CPU físicas, 256 CPU virtuales por invitado HVM, 512 CPU virtuales por invitado PV, 16 TB de RAM por host y hasta 1 TB de RAM por invitado HVM o 512 GB de RAM por invitado PV. [59]

Disponibilidad [ editar ]

El hipervisor Xen se ha adaptado a varias familias de procesadores:

  • Intel: IA-32, IA-64 (antes de la versión 4.2 [60] ), x86-64
  • PowerPC: anteriormente compatible con el proyecto XenPPC, ya no está activo después de Xen 3.2 [61]
  • ARM: anteriormente compatible con el proyecto XenARM para versiones anteriores de ARM sin extensiones de virtualización, como Cortex-A9. Actualmente [ ¿cuándo? ] compatible desde Xen 4.3 para versiones más recientes de ARM con extensiones de virtualización, como Cortex-A15 .
  • MIPS : puerto experimental XLP832 [62]

Anfitriones [ editar ]

Xen se puede enviar en una plataforma de virtualización dedicada, como Citrix Hypervisor (antes Citrix XenServer, y antes XenSource, XenEnterprise).

Alternativamente, Xen se distribuye como una configuración opcional de muchos sistemas operativos estándar. Xen está disponible y se distribuye con:

  • Alpine Linux ofrece un sistema dom0 mínimo ( Busybox , UClibc ) que se puede ejecutar desde medios extraíbles, como memorias USB.
  • Arch Linux proporciona los paquetes necesarios con instrucciones de configuración detalladas en su Wiki. [63] [64]
  • Debian GNU / Linux (desde la versión 4.0 "etch") y muchos de sus derivados;
  • FreeBSD 11 incluye soporte de host experimental. [sesenta y cinco]
  • Gentoo tiene los paquetes necesarios disponibles para soportar Xen, junto con instrucciones en su Wiki. [66]
  • Mageia (desde la versión 4);
  • NetBSD puede funcionar como domU y dom0. [67]
  • Las distribuciones basadas en OpenSolaris pueden funcionar como dom0 y domU desde Nevada build 75 en adelante.
  • openSUSE 10.xa 12.x: [68] solo se admiten hosts de 64 bits desde la versión 12.1;
  • Qubes OS usa Xen para aislar aplicaciones para un escritorio más seguro. [69]
  • SUSE Linux Enterprise Server (desde la versión 10);
  • Solaris (desde 2013 con Oracle VM Server para x86 , antes con Sun xVM );
  • Ubuntu (desde 12.04 "Precise Pangolin" ; también 8.04 "Hardy Heron" , pero sin kernel compatible con dom0 en 8.10 "Intrepid Ibex" hasta 12.04. [70] [71] )

Invitados [ editar ]

Los sistemas invitados pueden ejecutarse completamente virtualizados (lo que requiere soporte de hardware), paravirtualizados (lo que requiere un sistema operativo invitado modificado) o completamente virtualizados con controladores paravirtualizados (PVHVM [72] ). [73] La mayoría de los sistemas operativos que pueden ejecutarse en PC pueden ejecutarse como invitado Xen HVM. Los siguientes sistemas pueden funcionar como invitados Xen paravirtualizados:

  • Linux
  • FreeBSD en 32 bits o 64 bits a través de PVHVM; [74] [75]
  • OpenBSD , a través de PVHVM; [76]
  • NetBSD
  • MINIX
  • GNU Hurd (gnumach-1-branch-Xen-branch)
  • Plan 9 de Bell Labs

Xen versión 3.0 introdujo la capacidad de ejecutar Microsoft Windows como un sistema operativo invitado sin modificaciones si el procesador de la máquina host admite la virtualización de hardware proporcionada por Intel VT-x (anteriormente con nombre en código Vanderpool) o AMD-V (anteriormente con nombre en código Pacifica). Durante el desarrollo de Xen 1.x, Microsoft Research , junto con el grupo de sistemas operativos de la Universidad de Cambridge, desarrolló una adaptación de Windows XP a Xen, que fue posible gracias al Programa de Licencias Académicas de Microsoft . Los términos de esta licencia no permiten la publicación de este puerto, aunque la documentación de la experiencia aparece en el documento Xen SOSP original . [77]James Harper y la comunidad de código abierto Xen han comenzado a desarrollar controladores de paravirtualización de software gratuito para Windows. Estos proporcionan controladores frontales para el bloque Xen y los dispositivos de red y permiten un rendimiento de red y disco mucho mayor para los sistemas Windows que se ejecutan en modo HVM. Sin estos controladores, todo el tráfico de red y disco debe procesarse a través de QEMU-DM. [78] Posteriormente, Citrix lanzó bajo una licencia BSD (y continúa manteniendo) controladores PV para Windows. [79]

Gestión [ editar ]

Los desarrolladores de terceros han creado una serie de herramientas (conocidas como consolas de administración Xen) para facilitar las tareas comunes de administrar un host Xen, como configurar, iniciar, monitorear y detener los invitados Xen. Ejemplos incluyen:

  • HyperVM basado en web
  • El kit de herramientas de gestión de la nube de OpenNebula
  • En openSUSE, YaST y virt-man ofrecen administración gráfica de VM
  • OpenStack es compatible de forma nativa con Xen como un hipervisor / destino de cómputo
  • Apache CloudStack también es compatible con Xen como hipervisor
  • PlateSpin Orchestrate de Novell también gestiona máquinas virtuales Xen para el envío de Xen en SUSE Linux Enterprise Server.

Versiones comerciales [ editar ]

  • Citrix XenServer
  • Huawei FusionSphere [80]
  • Oracle VM Server para x86
  • Thinsy Corporation
  • Virtual Iron (descontinuado por Oracle)
  • Crisol (hipervisor) de Star Lab Corp. [81]

El hipervisor Xen está cubierto por la Licencia Pública General GNU, por lo que todas estas versiones contienen un núcleo de software libre con código fuente. Sin embargo, muchos de ellos contienen adiciones patentadas.

Descripción general de las versiones de Citrix XenServer y las versiones relacionadas de Xen Project
Versión de distribución comercialFecha de lanzamiento de la versión comercialVersión de Xen ProjectsFecha de finalización de la vida útil del lanzamiento comercial [82]
Citrix XenServer 6.0 [83] [84]2011-09-304.1.12016-09-26
Citrix XenServer 6.1 [85]2012-09-284.1.32016-09-30
Citrix XenServer 6.2 [85]2013-06-184.1.52018-06-26
Citrix XenServer 6.2 SP1 [85]2013-12-164.1.52018-06-26
Citrix XenServer 6.5 [85]2015-01-134.4.12018-06-26
Citrix XenServer 6.5 SP1 [85]2015-05-124.4.12018-06-26
Citrix XenServer 7.0 [86] [87] [88]2016-05-244.6.12021-05-19
Citrix XenServer 7.1 [89]2017-02-234.7.12022-08-01
Citrix XenServer 7.4 [85]2018-02-274.7.42018-09-30
Citrix XenServer 7.5 [90]2018-05-304.7.x [91]2019-04-20
Citrix XenServer 7.6 [92]2018-09-064.7.6 [93] [94]2019-07-06

Ver también [ editar ]

  • CloudStack
  • Máquina virtual basada en kernel (KVM)
  • OpenStack
  • Imagen de disco virtual
  • tboot , un sistema de integridad basado en TXT para el kernel de Linux y el hipervisor Xen
  • VMware ESX
  • SO Qubes

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

  • Paul Venezia (13 de abril de 2011) Tiroteo en virtualización: Citrix, Microsoft, Red Hat y VMware. Los principales competidores de la virtualización de servidores abordan el desafío de virtualización definitivo de InfoWorld , InfoWorld

Enlaces externos [ editar ]

  • Página web oficial