Xen

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Xen은 하나의 컴퓨터 하드웨어에서 다수의 운영체제를 동시에 운용할 수 있도록 만들어주는 소프트웨어다. GPLv2하에서 배포되고 있으며, IA-32, x86-64, ARM을 지원한다.

Xen은 native(bare-metal) 하이퍼바이저로, 다른 소프트웨어 보다 더 높은 CPU 권한을 가지고 실행된다.

하이퍼바이저는 모든 가상머신(Xen에서는 "domains"라고 부른다)의 메모리 관리와 CPU 스케쥴링을 책임진다. 하이퍼바이저가 관리하는 가상머신 중 가장 권한을 가지는 특수한 가상머신인 "dom0"가 있다. 오직 dom0만이 하드웨어에 직접 접근할 수 있다. 다른 가상머신(domU라고 부른다.)들은 dom0의 관리를 받으며, dom0를 통해서 하드웨어 자원에 접근할 수 있다.

dom0 도메인은 리눅스나 NetBSD Solaris을 수정해서 만든 운영체제에서 만들어진다. DomU 도메인은 커널을 수정하지 않은 오픈소스 운영체제나 윈도우 같은 운영체제(Intel VT-x와 AMD-V 같은 하드웨어 가상화 기술이 적용돼 있어야 한다) 혹은 일부 커널 수정이 이루어진 para-virtualized운영체제가 사용된다.

Linux Dom0 기반의 x86 xen은 Pentium II이상의 프로세서에서 작동한다.

• 1.0 : 2003-10-02
• 2.0 : 2004-11-05
• 3.0 : 2005-12-05
  • Hvm 게스트를 위한 Intel VT 기술 지원
  • Intel IA64 지원
  • AMD SVM virtualization 지원
  • PowerPC 지원
  • Paravirtualised 게스트를 위한 그래픽 framebuffer 지원
• 3.1 : 2007-5-18
  • Hvm을 위한 Liv migration 지원
• 3.2 : 2008-01-17
  • PCI passthrough와 ACPI S3 standby 모드 지원
• 3.3 : 2008-08-24
  • PCI passthrough 와 power management 지원 강화
• 3.4 : 2009-05-18
  • Xen Client Initiative 포함
• 4.0 : 2010-04-07
• 4.1 : 2011-03-25
  • 255개 이상의 프로세서 지원. 2.6.37 버전부터 정식 리눅스 커널에 포함

Xen은 paravirtualization이라고 알려진 가상화를 개척했다. 이 가상화 타입에서 게스트 운영체제로 작동하기 위해서는 hypercall API를 사용하도록 수정된 커널이 필요하다.

Paravirtualized 모드에서는 CPU 가상화의 도움 없이도 게스트 VM(PV guest)을 올릴 수 있다. 32bit x86 상에서 Xen host 커널은 Ring 0에서, 호스트 도메인은 ring 1에서, 애플리케이션은 Ring 3에서 작동한다.

대부분의 최신 CPU들은 가상화를 지원한다. 이들 프로세서를 이용하면 게스트운영체제를 수정할 필요 없이 가상화 기술을 적용할 수 있다. 이 기술은 HVM(hardware-assisted virtualization)이라고 부른다.

HVM은 "root mode" 라고 부르는 추가된 실행 모드를 제공한다. 게스트 운영체제는 non-root 모드에서 동일한 방식(커널은 Ring-0, 응용 애플리케이션은 Ring-3)에서 작동한다. 오로지 root mode에서 작동하는 하이퍼바이저만이 실제 하드웨어에 접근할 수 있다. 하이퍼바이저를 위한 별도의 모드를 하드웨어에서 지원하기 때문에 과부하 원인인 binary translation과정이 필요가 없다.

Intel과 AMD는 하드웨어 가상화를 위해서 각각 Intel VT-x와 AMD-V를 지원한다. HVM은 I/O 성능을 높이기 위해서 게스트 운영체제를 위한 paravirtualized driver를 제공하기도 한다. HVM 게스트가 PV 드라이버를 이용해서 성능을 높이는 방식은 PV-on-HVM으로 부른다.

Xen HVM은 QEMU를 기반으로 한다.