Xen 4.0 no Debian Squeeze: mudanças entre as edições

Edição atual tal como às 11h30min de 10 de setembro de 2013

Este artigo foi escrito para Debian Debian Squeeze.

by (C) João Eriberto Mota Filho <eriberto (a) eriberto pro br>

Artigo criado em: 15 de junho de 2010.

Última atualização: veja o rodapé desta página.

Tiny URL ou bit.ly: http://tiny.cc/xen_squeeze

O Xen

O Xen (pronuncia-se Zêin) é um sistema de virtualização assistida (hypervisor) que pode ser instalado em arquiteturas x86, x86_64, IA64, ARM e outras. Sobre essas arquiteturas de hardware, os seguintes sistemas operacionais podem ser virtualizados: MS Windows, GNU/Linux, Solaris e alguns BSDs. Este artigo é uma atualização da página "Debian Sarge + Xen 3.0 + LVM + ReiserFS", publicada em 2006, e utilizará o Xen 4.0 com filesystem Ext4 e Debian Squeeze (6.0).

Para acompanhar os acontecimentos referentes ao pacote Xen no Debian, cadastre o seu e-mail em http://packages.qa.debian.org/x/xen.html. Se quiser acompanhar o kernel Linux 2.6, cadastre-se em http://packages.qa.debian.org/l/linux-latest-2.6.html.

No Xen, a máquina real ou hospedeira recebe a demominação de Dom0. A máquina virtual é chamada de DomU. No Debian i386, o kernel Xen já possui PAE, ou seja, consegue endereçar a memória até 64 GB. Uma outra alternativa é utilizar o Debian AMD64. Escolha o que for melhor para o seu caso.

O download e a instalação do Debian Squeeze (testing)

Inicialmente, faça o download do Debian testing (Squeeze) NetInst no seguinte link:

http://cdimage.debian.org/cdimage/daily-builds/daily/current

Escolha a arquitetura desejada e, a seguir, entre no diretório iso-cd. Clique em debian-testing-<arch>-netinst.iso, onde <arch> representa a arquitetura selecionada.

Depois do download, instale normalmente o Debian, deixando uma partição livre para cada máquina virtual que for criar. Sugiro que faça swap em arquivo na máquina real e nas virtuais. Isso vai reduzir a quantidade de partições utilizadas. Se você for construir mais de duas máquinas virtuais, sugiro também a utilização de LVM (cada máquina virtual estará sobre uma "partição" LVM diferente). Também aconselho a utilização do Ext4 na raiz do sistema, por ser um filesystem moderno e com muita estabilidade.

A instalação dos pacotes mínimos necessários

Inicialmente, instale os pacotes que serão úteis para a operação da máquina hopedeira (máquina real ou Dom0):

# apt-get install less ntpdate tcpdump

Se for necessário, instale pacotes adicionais que sejam essenciais para você, como algum editor de textos diferente ou algo assim.

Instale o metapacote de virtualização:

# apt-get install xen-linux-system-2.6-xen-686

Se você estiver utilizando a arquitetura AMD64, substitua o pacote xen-linux-system-2.6-xen-686 por xen-linux-system-2.6-xen-amd64.

Configuração do GRUB2

Para configurar o GRUB para realizar o boot pelo Xen, entre no diretório /etc/grub.d e renomeie o arquivo 20_linux_xen para 09_linux_xen. Depois, execute o comando:

# update-grub

Reinicie a máquina real para testar a configuração e o funcionamento do novo kernel. Utilize o comando:

# reboot

Após o boot, verifique o kernel ativo com o comando:

# uname -a

O ajuste da rede na máquina real (Dom0)

A rede da máquina real (Dom0) deverá trabalhar como bridge para que as máquinas virtuais (DomU) possam fazer uso da mesma. Para tanto, se estiver utilizando endereço IP fixo, edite o arquivo /etc/network/interfaces e deixe-o como no exemplo a seguir:

auto lo
iface lo inet loopback

auto br-xen
iface br-xen inet static
        address 10.0.0.10
        netmask 255.0.0.0
        gateway 10.0.0.100
        bridge_ports eth0
        bridge_maxwait 0

Ajuste o exemplo anterior à realidade da sua rede, trocando, se necessário o endereço IP, a máscara de rede e o gateway. Ainda, por algum motivo (BUG), interfaces configuradas como bridge no Debian só vão ao ar se inicializadas com auto, ao invés de allow-hotplug. Por isso foi utilizada a linha auto br-xen no lugar de allow-hotplug br-xen. Depois de configurada, caso queira colocar a interface no ar manualmente (sem reiniciar a máquina), utilize o comando ifup. Exemplo: # ifup br-xen.

Caso queira utilizar DHCP na máquina real, utilize a seguinte configuração:

auto lo
iface lo inet loopback

allow-hotplug br-xen
iface br-xen inet dhcp
        bridge_ports eth0
        bridge_maxwait 0

Seja paciente! Bridges demoram alguns segundos para aprenderem sobre o ambiente antes de tornarem-se disponíveis para uso.

A criação da máquina modelo

A máquina modelo, na verdade, é um diretório que conterá a estrutura de uma máquina virtual pré-configurada que será copiada para gerar cada DomU.

Inicialmente, crie um diretório chamado modelo na raiz do sistema:

# mkdir /modelo

A seguir, com o comando debootstrap, crie um Debian Squeeze dentro do diretório /modelo:

# apt-get install debootstrap
# debootstrap squeeze /modelo http://ftp.us.debian.org/debian

Copie os arquivos /etc/fstab e /etc/network/interfaces para dentro do diretório /modelo:

# cp /etc/fstab /modelo/etc/
# cp /etc/network/interfaces /modelo/etc/network

Depois, enjaule-se dentro do diretório /modelo:

# chroot /modelo

A seguir, já dentro da jaula, mount o diretório /proc:

# mount /proc

Edite o arquivo /etc/apt/sources.list e adicione o repositório de segurança. A configuração final do citado arquivo ficará assim:

deb http://ftp.us.debian.org/debian squeeze main
deb http://security.debian.org/ squeeze/updates main

Atualize a lista de pacotes depois de incluir o repositório de segurança:

# apt-get update

Será necessário definir as configurações de localização e internacionalização do Debian. Execute:

# apt-get install locales
# dpkg-reconfigure locales

Na janela de diálogo que irá surgir, em Locales a serem gerados, selecione pt_BR ISO-8859-1 e pt_BR.UTF-8 UTF-8 para gerar a configuração correta. Isso irá interferir no idioma e em outros fatores. Na tela seguinte, em Default locale for the system environment, selecione pt_BR.UTF-8.

Atualize o sistema:

# apt-get dist-upgrade

Como próximo passo, configure o fuso horário. Execute o comando a seguir:

# dpkg-reconfigure tzdata

Selecione America e Sao_Paulo (ou outro fuso específico, caso você esteja em uma região que não siga o horário de Brasília).

Instale pacotes essenciais:

# apt-get install less linux-image-2.6-xen-686 mc ntpdate tcpdump

Dentre os pacotes instalados, está o linux-image-2.6-xen-686. Na verdade, na paravirtualização, a máquina DomU utilizará o kernel nativo da Dom0. Assim, o referido pacote está sendo instalado para que a DomU possua os módulos de kernel necessários no momento do seu boot. Se você estiver utilizando AMD64, substitua o pacote linux-image-2.6-xen-686 por linux-image-2.6-xen-amd64.

Para diminuir o tamanho da máquina modelo, remova os arquivos de tradução para idiomas que não são do seu interesse. Para isso, execute:

# apt-get install localepurge

A seguir, na janela Selecionando arquivos de locale, mantenha apenas os idiomas de interesse, selecionando pt_BR e pt_BR.UTF-8.

Depois de instalar, você deve executar o localepurge, manualmente, pela primeira vez. Depois, ele será executado após cada instalação de pacotes por apt-get.

# localepurge

Crie uma senha para o usuário root. Para isso, execute:

# passwd root

Edite o arquivo /etc/hostname e altere o nome da máquina para modelo.

Edite o arquivo /etc/hosts e, logo abaixo de 127.0.0.1, adicione a linha:

<IP da máquina>    modelo

Na linha anterior, mantenha a sentença <IP da máquina>. NÃO troque a sentença por um endereço IP.

Ajuste a rede da máquina virtual. Para isso, edite o arquivo /etc/network/interfaces e altere o nome br-xen para eth0 (são duas linhas a serem alteradas). Ainda, remova as linhas bridge_ports e bridge_maxwait. A seguir, um exemplo de como ficará a configuração final:

auto lo
iface lo inet loopback

auto eth0
iface eth0 inet static
        address 10.0.0.1
        netmask 255.0.0.0
        gateway 10.0.0.100

Configure o arquivo /etc/resolv.conf para que aponte para o(s) servidor(es) DNS correto(s). Em princípio, o arquivo já deverá estar corretamente ajustado.

Edite o arquivo /etc/fstab e altere as linhas existentes para que fiquem compatíveis com a máquina virtual a ser criada. Esse arquivo deverá referir-se a uma nova máquina que, normalmente, terá um esquema de partições próprio, começando em /dev/xvda1, pois dentro do Xen os HDs não são definidos como /dev/hdX ou /dev/sdX e sim como /dev/xvdX. A seguir, um exemplo de configuração:

# <file system> <mount point> <type>   <options> <dump> <pass>
proc            /proc         proc     defaults  0      0
/dev/xvda1      /             ext4     defaults  0      1
/swapfile       none          swap     sw        0      0

No dispositivo /dev/xvda1, xvd significa Xen Virtual Disk. O a em xvda refere-se ao primeiro dispositivo xvd, como em /dev/hda, /dev/sda, /dev/sdb, por exemplo. O 1, em xvda1, refere-se à primeira partição de /dev/xvda. No momento em que a máquina virtual for configurada para ir ao ar, serão atribuídas ligações entre os dispositivos xvd e as áreas de disco relativas aos mesmos. Assim sendo, /dev/xvda1 (máquina virtual) será correlacionado com /dev/sda2 (máquina real), por exemplo.

Futuramente, durante o boot da máquina virtual, caso você esteja utilizando LVM em conjunto com o filesystem Ext4 e apareçam mensagens referentes a erros durante a utilização de barriers, altere a linha:

/dev/xvda1      /             ext4     defaults  0      1

para:

/dev/xvda1      /             ext4     defaults,nobarrier  0      1

Crie um arquivo de swap com 500 MB (ou mais, caso ache necessário). Para isso, emita os comandos:

# dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=10M count=50
# mkswap -f /swapfile

Em caso de dúvidas sobre os procedimentos utilizados para criar o swap, consulte o artigo swap em arquivo.

Ajuste o arquivo /etc/inittab de forma que o mesmo tenha um único terminal texto e que este seja voltado para o Xen (dispositivo /dev/hvc0). Para tanto, você deverá inserir a linha referente ao terminal /dev/hvc0 e comentar todas as linhas referentes aos terminais /dev/ttyX. A configuração final ficará da seguinte forma:

xen:2345:respawn:/sbin/getty 38400 hvc0
#1:2345:respawn:/sbin/getty 38400 tty1
#2:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty2
#3:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty3
#4:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty4
#5:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty5
#6:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty6

Curiosidade: hvc = Hypervisor Virtual Console.

A seguir, apague os arquivos .deb utilizados nos APT-GETs:

# apt-get clean

Desmonte o diretório /proc:

# umount /proc

Saia da jaula:

# exit

Se todos os procedimentos foram realizados corretamente, o diretório /modelo estará pronto.

A criação da máquina virtual (DomU) a partir da máquina modelo

Conforme foi dito no item O download e a instalação do Debian Squeeze (testing), deveria ser deixada uma partição livre para a cada máquina virtual a ser criada ou, se for o caso, utilizar LVM. Partirei do princípio que você optou pela partição /dev/sda2.

Inicialmente, na máquina real (Dom0), formate a partição que receberá a máquina virtual (DomU), implementando o filesystem Ext4, mantendo apenas 0,5% de espaço para administração em caso de lotação do disco:

# mkfs.ext4 -m .5 /dev/sda2

Caso surja o erro mkfs.ext4: /lib/libblkid.so.1: version `BLKID_2.17' not found (required by mkfs.ext4), ainda com o repositório unstable instalado, execute: # apt-get install libblkid1.

Depois de formatar a partição, monte-a em /mnt:

# mount /dev/sda2 /mnt

A seguir, copie os arquivos existentes no diretório /modelo para dentro de /mnt:

# cp -av /modelo/* /mnt

Depois de copiados os arquivos, enjaule-se em /mnt:

# chroot /mnt

Dentro da jaula, edite os arquivos /etc/hostname e /etc/hosts e altere o nome modelo para o nome da máquina virtual a ser executada. Ainda em /etc/hosts e também em /etc/network/interfaces, altere o endereço IP da máquina.

Verifique se o arquivo /etc/fstab está corretamente configurado.

Por fim, desenjaule-se e desmonte a partição /dev/sda2:

# exit
# umount /mnt

A criação da configuração Xen para a máquina virtual

O próximo passo será gerar a configuração que ativará a máquina virtual. Para tanto, crie o arquivo /etc/xen/vm0-teste, com o seguinte conteúdo:

import commands
KERNEL0=commands.getoutput('uname -r')

kernel='/boot/vmlinuz-' + KERNEL0
ramdisk='/boot/initrd.img-' + KERNEL0
memory=400
vif=[ 'bridge=br-xen' ]
disk=[ 'phy:/dev/sda2,xvda1,w' ]
extra='root=/dev/xvda1 ro rootdelay=10'

Você poderá substituir o nome teste pelo nome da máquina virtual em questão. Exemplo: vm0-aquarius. Ainda, na maioria dos casos, somente os elementos em negrito necessitarão de modificações.

Na configuração anterior, temos as seguintes linhas com as seguintes funções:

import commands: esta linha é utilizada para permitir a execução de comandos oriundos do sistema operacional.
KERNEL0=commands.getoutput('uname -r'): com esta linha, o Xen obterá a versão do kernel utilizado no DomU. Isso facilitará a configuração, uma vez que se houver a troca do kernel, o arquivo de configuração se adaptará automaticamente.
kernel='/boot/vmlinuz-' + KERNEL0: aqui será informado o kernel a ser utilizado. Em outras palavras, esta linha é responsável por chamar o kernel da máquina real (Dom0) para atuar também como kernel da máquina hospedada (máquina virtual, DomU). Note a presença da variável KERNEL0.
ramdisk='/boot/initrd.img-' + KERNEL0: agora está sendo informado o arquivo initrd a ser utilizado. Novamente vemos a variável KERNEL0.
memory=400: esta linha está especificando que a máquina virtual (DomU) utilizará 400 MB de RAM. Modifique a quantidade de memória de acordo com as suas necessidades.
vif=[ 'bridge=br-xen' ]: a linha vif (Virtual Interface) é responsável por especificar as configurações de rede. Com isso, a interface br-xen, que é uma bridge na máquina real, servirá as máquinas virtuais.
disk=[ 'phy:/dev/sda2,xvda1,w' ]: nesta linha, a partição real /dev/sda2 está sendo associada à partição /dev/xvda1 da máquina real, em modo leitura/escrita (w). Modifique esta linha de acordo com as suas necessidades.
extra='root=/dev/xvda1 ro rootdelay=10': algumas opções extras. Todos os dados são referentes ao boot da máquina virtual. A raiz do sistema, dentro da DomU, será /dev/xvda1. Inicialmente, como em todo boot, tudo ocorrerá em regime read only. Ainda, caso a raiz do sistema não seja encontrada para que haja ao boot corretamente, haverá novas tentativas somente durante 10 segundos.

O boot da nova máquina virtual

Para inicializar, pela primeira vez, a máquina virtual, utilize o comando:

 # xm create -c vm0-teste

A opção -c força a disponibilização de um console durante o boot e após o mesmo. Para realizar um "boot em background", omita o -c. Se for o caso, troque vm0-teste pelo nome que você utilizou.

Durante ou após o boot, para voltar para a máquina real, sem retirar a virtual do ar, utilize as teclas Ctrl ].

A partir da máquina real, para retornar à máquina virtual, utilize o comando:

 # xm console vm0-teste

Dentro da VM é possível emitir os comandos # halt e # reboot.

Removendo o repositório unstable

Depois de realizar o boot da máquina virtual e verificar se tudo está funcionando corretamente, edite o arquivo /etc/apt/sources.list e comente a linha unstable, deixando apenas as linhas que contêm squeeze.

Esta ação é necessária para que o Debian não se torne unstable, acidentalmente, depois de um # apt-get upgrade.

Comandos básicos para a administração de máquinas virtuais Xen

Shutdown sem estar dentro da máquina virtual:

# xm shutdown -H vm0-teste

Reboot sem estar dentro da máquina virtual:

# xm reboot vm0-teste

Desligar a máquina virtual, bruscamente, sem sincronizar ou desmontar discos:

# xm destroy vm0-teste

ATENÇÃO: esse comando equivalente a um kill -9 ou a um desligamento abrupto de uma máquina real. Só utilize em casos extremos como, por exemplo, a perda de controle da máquina virtual. O uso desse comando porderá causar danos, como o corrompimento de filesystem e de dados dentro da máquina virtual.

Listar as máquinas virtuais (DomU) que estão sendo executadas:

# xm list

Ao listar as máquinas, poderão aparecer algumas letras que indicam o estado das mesmas. As principais são:

r (running): indica que a máquina está executando alguma tarefa;
b (blocked): indica um bloqueio de atividade, geralmente causado por espera para acesso a dispositivos;
p (paused): indica que a VM sofreu pausa (veja a seguir como estabelecer pausa na execução);
s (shutdown): indica que a máquina está em processo de shutdown;
c (crashed): indica que máquina sofreu um "crash". Essa situação deve ser do conhecimento do hypervisor para que o estado "c" seja listado;
d (dying): indica que a máquina está saindo do ar mas ainda não terminou por algum motivo temporário. Esse estado geralmente ocorre durante um shutdown ou crash da máquina.

Top do sistema e das máquinas:

# xm top

Pausa na execução de uma máquina:

# xm pause vm0-teste

Retirar pausa na execução de uma máquina:

# xm unpause vm0-teste

Redefinir a quantidade de memória RAM utilizada por uma máquina em execução:

# xm mem-set vm0-teste 256

Note que a redefinição de memória ocorre apenas enquanto a máquina estiver no ar. Ao ser reiniciada, a mesma utilizará a quantidade de memória determinada no arquivo de configuração existente em /etc/xen.

Erros comuns

A partição referente a cada máquina virtual deverá estar desmontada no momento do boot de tais VMs.
Escrever modules ao invés de module dentro de /etc/grub.d/09_xen.
O daemon xend não estar no ar no momento da inicialização de uma máquina virtual.

Em caso de erros, verifique o log /var/log/xen/xend.log.

Além do que foi dito aqui, em http://wiki.debian.org/Xen é possível obter a solução para os seguintes erros comuns como (transcrição em inglês):

dom0 automatic reboots
Error "Device ... (vif) could not be connected"
error: CDROM boot failure
4gb seg fixup errors
No login prompt when using `xm console`
'clocksource/0: Time went backwards'
"Error: Bootloader isn't executable"
"ERROR (XendCheckpoint:144) Save failed on domain mydomu32 (X)."
"network routing for hvm guests:"

Checagem e correção de filesystems nas VMs

Em caso de problemas, a checagem de filesystems nas VMs poderá ser realizada normalmente. Para tanto, com a VM fora do ar (e a sua partição desmontada), utilize o comando:

# fsck /dev/<partição que contém a VM ou volume lógico se estiver utilizando LVM>

Exemplos:

# fsck /dev/sda2             ---> para partição comum
# fsck /dev/vms/vm0-teste    ---> para LVM

O desligamento da máquina real

Caso a máquina real seja desligada ou reiniciada por um comando regular, como # reboot, # halt, # shutdown -(h|r) now, # init 0, o estado de execução de cada máquina virtual será salvo automaticamente, dispensando a necessidade de retirá-las do ar previamente. No momento da reinicialização da máquina real, as máquinas virtuais serão recolocadas no ar com base nos dados salvos no momento do desligamento.

Os dados das máquinas são salvos em /var/lib/xen/save e, basicamente, consistem em um dump de memória. Assim sendo, cada arquivo terá o tamanho da quantidade de memória atribuída a cada máquina.

Automatizando a inicialização das máquinas

Se você quiser automatizar a inicialização das máquinas virtuais, crie o diretório /etc/xen/auto e, dentro dele, faça um link simbólico apontando para cada arquivo de configuração de cada uma das máquinas. Exemplo:

# ln -s /etc/xen/vm0-teste /etc/xen/auto/

Com isso, a máquina vm0-teste será inicializada logo após o boot do sistema operacional.

Veja também

Referências e suporte técnico

Ajuda on-line

# xm help
# man xm
# man xend-config.sxp

Chat (IRC)

Servidor: irc.freenode.net
Canais disponíveis:
- ##xen (obs.: é com duas cerquilhas mesmo...)
- #xen-br (obs.: canal brasileiro)

Referências utilizadas na confecção neste artigo

MOTA FILHO, João Eriberto. Descobrindo o Linux. Ed. Novatec, 2007. 2ª edição.
Debian Sarge + Xen 3.0 + LVM + ReiserFS
Xen.Org
Debian Wiki - Xen
Xen Hypervisor Boot Options
Xen FAQ
Xen Users Manual

Outras referências

Listas de discussão

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