虚拟化技术 XEN工作原理

学习NO.1

虚拟化技术 XEN工作原理

上面我们针对 Xen 的体系结构进行了简单的描述，我们知道 Xen 主要由 Xen Hypervisor，Domain0，DomainU 三部分组成。下面通过 Domain0 与 Domain U 的通信以及这三部分的交互来探讨一下 Xen 的工作原理。

◆ 之前我们已经提到过 Domain U 分为 PV 客户系统和 HVM 客户系统两种，我们首先讨论一下 PV 客户系统，也就是半虚拟化操作系统工作原理。

首先我们需要知道在 Domain 0 中有两个驱动 Network Backend Driver 和 Block Backend Driver，它们分别用来处理来自 Domain U 的网络和本地磁盘请求。由于 Xen Hypervisor 不会支持网络和磁盘请求的，因此一个 PV（半虚拟化）客户系统必须通过和 Xen Hypervisor、Domain 0 通信，从而来实现网络和磁盘请求。由于 Xen 文档中已经探讨过 PV 客户系统如何将一个数据写到本地硬盘，下面我们就来讨论一下 PV 客户系统如何将一个数据发送到网络中去。在这之前我们首先要了解到一点，那就是 Domain U PV Guest 中也包括两个驱动“PVNetwork Driver”和“PV Block Driver”，它们分别也是用来处理发送网络和本地磁盘请求用的，这与 Domain 0 中的两个驱动是相对应的。

当一个 PV 客户系统的网络设备驱动程序接收到一个发送数据请求的时候，并且通过 Xen Hypervisor 发送数据到本地网络设备（网卡之类的设备）中，这个网络设备是和 Domain 0 共享的。在 Domain 0 和 Domain U 之间存在一个事件通道（event channel），通过该通道二者进行异步的域间中断通信。Domain 0 会接收到一个来自 Xen Hypervisor 的中断，触发 PV Network Backend Driver 访问上述网络设备，读取来自 PV 客户系统的数据，然后将这些数据发送出去。

下图中事件通道表示为连接 Domain 0 与 Domain U 的一个区域，这是系统工作流的一个简化。事实上事件通道运行在 Xen Hypervisor 中，通过 Xenstored（Xenstored 维护一个信息档案，包括内存和建立在 Domain 0 与 Domain U 之间的事件通道。Domain 0 通过改变这个档案来设置和其他虚拟机的设备通道）中的特定中断实现，提供 Domain 0 与 Domain U 之间的快速共享网络设备，见图1。

◆上面我们已经分析了 PV 客户系统的工作原理，下面我们再简要的介绍一下 HVM 客户系统的工作原理。

由于一个 HVM Guests 虚拟机中没有上面提到得 PV driver，所以 Xen 在 Domain 0 中为每一个 HVM Guest 都启动一个守护进程 Qemu-dm 处理来自客户系统的网络和磁盘请求，所以当一个 HVM Guest 有相应的网络和 I/O 请求的时候，它就会直接与 Domain0 中和它相对应的 Qemu-dm 来进行交互，通过 Domain 0 最终达到访问网络设备或者磁盘的目的。见下图2：

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