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| 原作者 | キール・フレイザー、スティーブン・ハンド、 イアン・プラット、ケンブリッジ大学コンピュータ研究所 |
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| 開発者 | Linux Foundation インテル |
| 初回リリース | 2003年10月2日[1] [2] |
| 安定リリース | 4.19.0 [3]
/ 2024年7月29日 |
| リポジトリ |
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| 書かれた | Ｃ |
| タイプ | ハイパーバイザー |
| ライセンス | GPLv2 |
| Webサイト | 翻訳元 |
Xen（発音：/ ˈ z ɛ n /）は、無料のオープンソースのタイプ1ハイパーバイザーであり、複数のコンピューターオペレーティングシステムを同じコンピューターハードウェア上で同時に実行できるようにするサービスを提供します。もともとはケンブリッジ大学コンピューター研究所によって開発され、現在はIntel、Citrix、Arm Ltd、Huawei、AWS、Alibaba Cloud、AMD、Bitdefender、epamのサポートを受けてLinux Foundationによって開発されています。
Xenプロジェクトコミュニティは、GNU一般公衆利用許諾書（GPL）バージョン2の要件に従い、 Xenプロジェクトをフリーでオープンソースのソフトウェアとして開発および保守しています。Xenプロジェクトは現在、 IA-32、x86-64、ARM命令セットで利用可能です。[4]
ソフトウェアアーキテクチャ
Xen プロジェクトは、ファームウェアを除くマシン上の他のどのソフトウェアよりも特権的な CPU 状態で実行されます。
ハイパーバイザーの役割には、すべての仮想マシン（「ドメイン」）のメモリ管理とCPUスケジューリング、およびデフォルトでハードウェアに直接アクセスできる唯一の仮想マシンである最も特権のあるドメイン（「dom0」）の起動が含まれます。dom0からハイパーバイザーを管理し、特権のないドメイン（「domU」）を起動できます。[5]
dom0ドメインは通常、 LinuxまたはBSDのバージョンです。ユーザードメインは、 Microsoft Windowsなどの従来のオペレーティングシステム（ホストプロセッサがx86仮想化をサポートしている場合、Intel VT-xやAMD-Vなど）[6] 、またはオペレーティングシステムが仮想マシン内で実行されていることを認識しているため、特権命令を発行するのではなく、ハイパーコールを直接実行する準仮想 化オペレーティングシステムのいずれかです。
Xen プロジェクトは、GNU GRUBなどのブートローダから起動し、通常は準仮想化されたホスト オペレーティング システムをホスト ドメイン (dom0) にロードします。
歴史
Xen は、コンピュータ研究所の上級講師であるIan Pratt氏と博士課程の学生 Keir Fraser 氏が率いるケンブリッジ大学の研究プロジェクトとして始まりました。Xen の最初の公開リリースは 2003 年に行われ、2004 年にはバージョン 1.0 が続きました。その後すぐに、Pratt 氏と Fraser 氏は、 Simon Crosby氏を含む他のケンブリッジ大学の卒業生や創業 CEO の Nick Gault 氏とともにXenSource Inc. を設立し、Xen を競争力のあるエンタープライズ製品にしました。
比較的ハードウェアの計算リソースが不足しているスマートフォン/IoTなどの組み込みシステムをサポートするために、ARM CPU上のセキュアXen ARMアーキテクチャが、2007年4月17日にIBM TJ Watsonで開催されたXen Summitで展示されました。[7] [8]セキュアXen ARMソースコードの最初の公開は、2008年6月24日のXen Summitで、ケンブリッジ大学の卒業生であるサムスン電子のSang-bum Suh氏[11]によって行われました。 [9] [10]
2007年10月22日、Citrix SystemsはXenSourceの買収を完了し、[12] Xenプロジェクトはxen.orgドメインに移行しました。この移行は以前から始まっており、Citrix、IBM、Intel、Hewlett-Packard、Novell、Red Hat、Sun Microsystems、Oracleのメンバーで構成されるXenプロジェクト諮問委員会(Xen AB)の存在を公表しました。Xen諮問委員会はXenプロジェクトのリーダーに助言し、Xenの商標[13]を管理しています。Citrixは、Xenハイパーバイザーを実装するすべてのベンダーとプロジェクトにXenの商標を無償でライセンスしています。[14] Citrixは、 XenAppやXenDesktopなど、Xenとは無関係の独自製品にもXenブランド自体を使用していました。
2013 年 4 月 15 日、Xen プロジェクトがLinux Foundationの傘下に移管され、共同プロジェクトとなったことが発表されました。[15] Linux Foundation は、このプロジェクトを従来の「Xen」商標の商用利用と区別するために、「Xen プロジェクト」という新しい商標を立ち上げました。移管の一環として、新しいコミュニティ Web サイトが xenproject.org [16]で立ち上げられました。発表当時のプロジェクト メンバーには、Amazon、AMD、Bromium、CA Technologies、Calxeda、Cisco、Citrix、Google、Intel、Oracle、Samsung、Verizon が含まれていました。[17] Xen プロジェクト自体は自主管理されています。[18]
Linuxカーネルのバージョン3.0以降、dom0とdomUに対するXenのサポートがメインラインカーネルに存在します。[19]
リリース履歴
用途
インターネットホスティングサービス企業は、ハイパーバイザーを使用して仮想プライベートサーバーを提供しています。Amazon EC2（2006年8月から2017年11月まで）[48] 、 IBM SoftLayer、[49]、 Liquid Web、Fujitsu Global Cloud Platform、[50]、 Linode、OrionVM [51]、Rackspace Cloudは、自社製品の主要なVMハイパーバイザーとしてXenを使用しています。[52]
仮想マシン モニター (ハイパーバイザーとも呼ばれる) は、IBM、HP、その他のシステムを実行するメインフレームや大規模サーバー上でも動作することがよくあります。 [引用が必要] サーバー仮想化には次のような利点があります。
- 統合により利用率の向上につながる
- 迅速なプロビジョニング
- ソフトウェア障害に対する動的なフォールトトレランス（迅速なブートストラップまたは再起動による）
- ハードウェアのフォールト トレランス (仮想マシンを別のハードウェアに移行することによる)
- 仮想オペレーティングシステムの安全な分離
- 同じコンピュータ上でレガシーソフトウェアと新しいOSインスタンスをサポート
Xen は、あるホストから別のホストへの仮想マシンのライブ マイグレーションをサポートしているため、負荷分散とダウンタイムの回避が可能になります。
仮想化には、開発作業 (オペレーティング システムの開発を含む) においても利点があります。新しいシステムをゲストとして実行すると、バグが発生するたびに物理コンピュータを再起動する必要がなくなります。サンドボックス化されたゲスト システムは、コンピュータ セキュリティの研究にも役立ち、ホスト システムを危険にさらすことなく、 ウイルスやワームの影響を研究できます。
最後に、ハードウェア アプライアンス ベンダーは、異なるオペレーティング システムを必要とするさまざまなソフトウェアを実行できるように、複数のゲスト システムを実行するアプライアンスを出荷することを決定する場合があります。[引用が必要]
仮想化の種類
Xenはゲストオペレーティングシステムを実行するための5つのアプローチを提供しています: [53] [54] [55]
- PV (準仮想化): 仮想化対応のゲストとデバイス。
- HVM (ハードウェア仮想マシン): エミュレートされたデバイスを使用した完全なハードウェア支援仮想化。
- PV ドライバーを使用した HVM : IO デバイス用の PV ドライバーを使用した完全なハードウェア支援仮想化。
- PVHVM (ハードウェア仮想化による準仮想化): PV は、IO デバイス用の PV ドライバーを使用したハードウェア支援仮想化をサポートしました。
- PVH (HVM コンテナー内の PV): 利用可能な場合はハードウェア支援による仮想化によって高速化された、完全に準仮想化されたゲスト。
Xen は準仮想化と呼ばれる仮想化形式を提供します。準仮想化では、ゲストは変更されたオペレーティングシステムを実行します。ゲストは、特定のアーキテクチャ機能の代わりに、特別なハイパーコールABI を使用するように変更されます。準仮想化により、Xen は、従来の仮想化技術と連携しないという評判のあるホストアーキテクチャ (x86) でも高いパフォーマンスを実現できます。 [56] [57] Xen は、仮想化を明示的にサポートしていない CPU でも、準仮想化されたゲスト (Xen 用語では「PV ゲスト」) を実行できます。準仮想化により、ハードウェアおよびファームウェア サービスの完全なセットをエミュレートする必要がなくなるため、PV システムの管理が簡単になり、悪意のある可能性のあるゲストにさらされる攻撃対象領域が削減されます。32 ビット x86 では、Xen ホストカーネルコードはリング 0で実行され、ホストされているドメインはリング 1 (カーネル) とリング 3 (アプリケーション) で実行されます。
仮想化をサポートする CPU により、独自のオペレーティング システム (Microsoft Windows など) を含む、変更されていないゲストを実行できるようになります。これはハードウェア支援による仮想化として知られていますが、Xen ではハードウェア仮想マシン (HVM) として知られています。HVM 拡張機能は追加の実行モードを提供し、実際のハードウェアにアクセスできるハイパーバイザーによって使用される最高権限モード (x86 では「ルート モード」と呼ばれます) と、ハイパーバイザーの完全な制御下で「ハードウェア」にアクセスするゲスト カーネルとアプリケーションによって使用される低権限モード (x86 では「非ルート モード」と呼ばれます。ルート モードと非ルート モードの両方にリング 0 ～ 3 があります) を明確に区別します。Intel とAMD の両社は、それぞれの Intel VT-x と AMD-V アーキテクチャ拡張機能を活用するために、Xen に変更を加えました。[58] ARM v7A と v8A の仮想化拡張機能の使用は、Xen 4.3 で導入されました。[59] HVM 拡張機能は、多くの場合、準仮想化ゲスト/ドライバーによるハイパーバイザーへの直接呼び出しを可能にする新しい命令も提供します。これは通常、I/O または高パフォーマンスを必要とするその他の操作に使用されます。これにより、適切なマイナー変更を加えた HVM ゲストは、準仮想化 I/O のパフォーマンス上の利点の多くを得ることができます。現在のバージョンの Xen (4.2 まで) では、完全に仮想化された HVM ゲストのみが、複数の独立したレベルのメモリ保護とページングのためのハードウェア機能を利用できます。その結果、一部のワークロードでは、PV ドライバーを備えた HVM ゲスト (PV-on-HVM、または PVH とも呼ばれます) の方が、純粋な PV ゲストよりも優れたパフォーマンスを提供します。Xen HVM には、仮想マシンに I/O 仮想化を提供するQEMUプロジェクトに基づくデバイス エミュレーションがあります。システムは、dom0 でバックエンドとして実行されるパッチ適用された QEMU「デバイス マネージャー」(qemu-dm) デーモンを介してハードウェアをエミュレートします。つまり、仮想マシンは、かなり基本的な PC のエミュレートされたバージョンを参照します。パフォーマンスが重要な環境では、通常のゲスト操作中に PV-on-HVM ディスクおよびネットワーク ドライバーが使用されるため、エミュレートされた PC ハードウェアは主に起動に使用されます。
特徴
管理者は、可用性を損なわずに、LAN 上の物理ホスト間で Xen 仮想マシンを「ライブ マイグレーション」できます。この手順の間、LAN は仮想マシンの実行を停止することなく、仮想マシンのメモリを宛先に繰り返しコピーします。このプロセスでは、仮想マシンが最終的な宛先で実行を開始する前に最終的な同期を実行するために約 60 ～ 300 ミリ秒の停止が必要であり、シームレスなマイグレーションのように見えます。同様のテクノロジを使用して、実行中の仮想マシンをディスクに一時停止し、実行状態を「フリーズ」して、後で再開できるようにすることができます。
Xenは、4095個の物理CPU、HVMゲストあたり256個のVCPU、PVゲストあたり512個のVCPU、ホストあたり16TBのRAM、HVMゲストあたり最大1TBのRAMまたはPVゲストあたり最大512GBのRAMまで拡張できます。[60]
可用性
Xen ハイパーバイザーは、さまざまなプロセッサ ファミリに移植されています。
- インテル: IA-32、IA-64（バージョン4.2以前[61]）、x86-64
- PowerPC: 以前はXenPPCプロジェクトでサポートされていましたが、Xen 3.2以降はサポートされなくなりました[62]
- ARM: 以前は、Cortex-A9 などの仮想化拡張機能のない古いバージョンの ARM に対して XenARM プロジェクトでサポートされていました。現在は[いつ? ]、 Cortex-A15などの仮想化拡張機能を備えた新しいバージョンの ARM に対して Xen 4.3 以降でサポートされています。
- MIPS : XLP832実験ポート[63]
ホスト
Xen は、 XCP-ngや XenServer (旧称 Citrix Hypervisor、その前は Citrix XenServer、その前は XenSource の XenEnterprise) などの専用の仮想化プラットフォームで出荷できます。
あるいは、Xen は多くの標準オペレーティング システムのオプション構成として配布されています。Xen は次の OS で使用可能であり、以下とともに配布されています。
- Alpine Linux は、USB スティックなどのリムーバブル メディアから実行できる最小限の dom0 システム ( Busybox、UClibc ) を提供します。
- Arch LinuxはWiki上で必要なパッケージと詳細なセットアップ手順を提供しています。[64] [65]
- Debian Linux (バージョン 4.0 "etch" 以降) とその派生製品の多く。
- FreeBSD 11には実験的なホストサポートが含まれています。[66]
- GentooにはXenをサポートするために必要なパッケージが用意されており、Wikiにも説明が記載されています。[67]
- Mageia (バージョン 4 以降)
- NetBSDはdomUとdom0として機能することができる。[68]
- OpenSolarisベースのディストリビューションは、Nevada ビルド 75 以降では dom0 および domU として機能できます。
- openSUSE 10.xから12.x: [69] 12.1以降は64ビットホストのみがサポートされています。
- Qubes OSはXenを使用してアプリケーションを分離し、より安全なデスクトップを実現します。[70]
- SUSE Linux Enterprise Server (バージョン 10 以降)
- Solaris (2013 年以降はOracle VM Server for x86を使用、それ以前はSun xVMを使用)
- Ubuntu ( 8.04「Hardy Heron」以降、 8.10「Intrepid Ibex」から12.04「Precise Pangolin」まではdom0対応カーネルはなかった。[71] [72] )
ゲスト
ゲストシステムは、完全仮想化（ハードウェアサポートが必要）、準仮想化（ゲストオペレーティングシステムの修正が必要）、または準仮想化ドライバー（PVHVM [73]）を使用した完全仮想化で実行できます。[74] PC上で実行できるオペレーティングシステムのほとんどは、Xen HVMゲストとして実行できます。次のシステムは、準仮想化Xenゲストとして動作できます。
- リナックス
- FreeBSD 32ビット版、またはPVHVM経由の64ビット版。[75] [76]
- OpenBSD、PVHVM経由[77]
- ネットBSD
- ミニックス
- GNU Hurd (gnumach-1-branch-Xen-branch)
- ベル研究所のプラン9
Xen バージョン 3.0 では、ホスト マシンのプロセッサがIntel VT-x (以前のコード名 Vanderpool) または AMD-V (以前のコード名 Pacifica) によって提供されるハードウェア仮想化をサポートしている場合、Microsoft Windows をゲスト オペレーティング システムとして変更なしで実行する機能が導入されました。Xen 1.x の開発中に、 Microsoft Research は、ケンブリッジ大学のオペレーティング システム グループと共同で、Microsoftの Academic Licensing Programによって可能になったWindows XPの Xen への移植を開発しました。このライセンスの条件では、この移植の公開は許可されていませんが、この経験に関するドキュメントは、元の Xen SOSPペーパーに記載されています。[78] James Harper と Xen オープンソース コミュニティは、Windows 用のフリー ソフトウェア パラバーチャライゼーション ドライバーの開発を開始しました。これらは、Xen ブロックおよびネットワーク デバイス用のフロントエンド ドライバーを提供し、HVM モードで実行されている Windows システムのディスクおよびネットワーク パフォーマンスを大幅に向上させます。これらのドライバーがなければ、すべてのディスクおよびネットワーク トラフィックを QEMU-DM で処理する必要があります。[79]その後、CitrixはBSDライセンスの下でWindows用のPVドライバをリリースし（そしてメンテナンスを続けています）。[80]
管理
サードパーティの開発者は、Xen ゲストの構成、起動、監視、停止など、Xen ホストの管理に関する一般的なタスクを容易にするツール (Xen 管理コンソールと呼ばれる) を多数構築しています。例:
- OpenNebulaクラウド管理ツールキット
- openSUSEではYaSTとvirt-manがグラフィカルなVM管理を提供します
- OpenStackはハイパーバイザー/コンピューティングターゲットとしてXenをネイティブにサポートしています。
- Apache CloudStackはハイパーバイザーとしてXenもサポートしています
- Novell のPlateSpin Orchestrate は、 SUSE Linux Enterprise Serverに同梱されている Xen 用の Xen 仮想マシンも管理します。
- XCP-ngと Citrix Hypervisor プラットフォームの両方に対応した Xen Orchestra
商用版
- XCP-ng (オープンソース、Linux Foundation および Xen プロジェクト内、元々は XenServer のフォーク)
- XenServer [81]（2023年まではCitrix Hypervisor [82]、2019年まではCitrix XenServer）
- ファーウェイフュージョンスフィア[83]
- x86 用 Oracle VM サーバー
- シンシー株式会社
- Virtual Iron (Oracle により廃止)
- Star Lab Corp.のCrucible（ハイパーバイザー）[84]
Xen ハイパーバイザーは GNU 一般公衆利用許諾書の対象であるため、これらのバージョンにはすべて、ソース コードを含むフリー ソフトウェアのコアが含まれています。ただし、その多くには独自の追加機能が含まれています。
参照
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- クラウドスタック
- カーネルベースの仮想マシン(KVM)
- オープンスタック
- 仮想ディスクイメージ
- tboot、LinuxカーネルとXenハイパーバイザー用のTXTベースの整合性システム
- VMware ESXi
- キューブOS
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- ^ Crucible - セキュアな組み込み仮想化
さらに読む
- ポール・ベネツィア（2011年4月13日）仮想化の激戦：Citrix、Microsoft、Red Hat、VMware。主要なサーバー仮想化の競合企業がInfoWorldの究極の仮想化の課題に挑む、InfoWorld
外部リンク
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