部署Linux下OpenVZ虚拟化服务器

目前虚拟化技术主要关注于服务器虚拟化,即在一个宿主计算机上提供多个独立操作系统。本文将探索虚拟化背后的思想,然后讨论实现虚拟化的一些技术。我们还将了解现有的其他一些虚拟化技术,例如 Linux 上操作系统的虚拟化。

从 商业角度来看,使用虚拟化技术有很多原因。大部分原因都可以归结于服务器的巩固(server consolidation)。简单来说,如果您可以对一个服务器上多个未经充分利用的系统进行虚拟化,由于服务器的数量少了,显然可以节省大量电力、空 间、制冷和管理成本。由于很难确定服务器的利用情况,虚拟化技术支持称为动态迁移的技术。动态迁移(Live migration)允许操作系统及其应用程序迁移到新的服务器上,从而实现负载在可用硬件上的均衡。

一、 Linux下虚拟机的重要性和主要用途:

支持使用旧版本操作系统的应用程序。例如某个应用程序只能使用在2.4 内核的Linux 系统(Redhat Linux 6.2)中,你可以在宿主操作系统为Linux 2.6(Redhat Linux 9.0)的物理计算机中安装虚拟机软件,然后在虚拟机中安装2.4 内核的Linux 系统(Redhat Linux 6.2),从而运行此应用程序。

? 培训。如果你是一个培训人员,你可以使用虚拟机来构建你的培训场景,这样,通过一台计算机,你就可以模拟多个培训场景。

? 测试服务器应用程序。当企业需要部署某个服务器应用程序时,你可以在虚拟机中对它进行测试;虚拟机可以完美的虚拟多个(种)真实的服务器环境,从而让你很 轻松的完成部署测试;虚拟机不仅仅在于它可以方便简洁的模拟出一个虚拟的机器环境以供工作使用,而且在于在对OS有部分有影响的操作如网络攻击、破坏性实 验等,如果采用虚拟机将非常非常安全,因为虚拟环境的影响仅仅是对一个数据文件的影响,不会真正对host主机硬件设备软件程序产生其他问题。生产系统上 面的系统调整在没有经过测试数据的证明,贸然的直接上线将暗含巨大的风险,如果软件开发或者系统管理人员使用虚拟机将非常适合进行此类的测试和研究。

? 提高服务器利用率。许多企业中不同部门或者不同的分公司具有不同的操作系统或应用程序需求,因此具有不同的服务器,但是这些服务器的利用率往往不高。通过 虚拟机,你可以将这些不同的服务器需求通过虚拟机来实现,从而将它们整合到一台物理服务器中,提高服务器的利用率。而对于具有这些服务器需求的用户来说, 他们不会感觉到在虚拟机上运行的服务器和物理计算机上运行的服务器具有多大的区别。

? 应用程序移植。许多企业中具有要求使用不同版本服务器操作系统的服务器应用程序,你可以在Linux上运行虚拟机,然后在虚拟机中安装Solaris来运行此应用程序,从而完成应用程序的移植。

? 网络测试。不管是Linux还是Windows建立的虚拟机,都可以实现仅有宿主计算机的网络,也就是宿主计算机与虚拟机之间的局域网。因此,进行网络方 面的实验无需像物理联网那样到处连接网线和调试计算机。联网不仅仅局限在宿主计算机和虚拟机之间,也可以在多个虚拟机之间。例如,只要在Windows或 Linux系统上建立了FreeBSD和Windows XP客户操作系统,就可以观测在FreeBSD下运行的Web Server如何伺服在Windows XP下的Internet Explorer网页访问的全过程。

二、 什么是OpenVZ

OpenVZ 是开源软件,是基于Linux 平台的操作系统级服务器虚拟化解决方案。OpenVZ 采用SWsoft 的Virutozzo. 虚拟化服务器软件产品的内核,Virutozzo 是SWsoft 公司提供的商业虚拟化解决方案。OpenVZ 在单个物理服务器上创建隔离、安全的虚拟专用服务器(VPS 或虚拟环境,VE),从而提高服务器利用率并确保应用程序之间不会相互干扰。每个VPS 的运行都和独立的服务器完全一致:VPS 可以独立重起,具有根访问权限,用户、IP 地址、内存、处理器、文件、应用程序、系统库和配置文件等。OpenVZ 软件同时为用户提供工具,协助自动化管理虚拟服务器。基于模板的应用程序部署可以在几分钟内用简单的方法创建新的虚拟服务器并投入使用,而且与其他的虚拟 化技术相比,OpenVZ 可以在每CPU 上运行几倍于其他虚拟化服务器技术的虚拟化服务器。OpenVZ则支持 X86,AMD64,Itanium(IA64),PowerPC,UltraSPARC等CPU。

技术特点:

OpenVZ将单个Linux操作系统实例分割成成百上千个独立的虚拟环境。虚拟环境中可安装和运行各种应用程序,使用起来和物理服务器完全一致。通过共 享软硬件资源,不仅充分利用服务器资源,降低了总体TCO;而且实现了瞬间部署服务器、动态资源分配回收、服务器集群管理、用户自助重启、“零宕机”迁 移、快速备份恢复等管理特性。现在VPS主机已经成为和虚拟主机、独立主机三足鼎立的主机服务主流形式。

?VPS具备与独立服务器一样的功能
?共享硬件、许可证和管理资源
?完全隔离,防DoS攻击
?几秒钟完成虚拟服务器的部署
?服务器间零宕机迁移
?命令行管理工具

三、 OpenVZ VPS 基本功能和应用程序

? 动态实时分区? 将物理服务器分成数十个VPS,每个都具有独立服务器的功能。
? 资源管理? 分配和控制VPS资源参数并实时进行资源的重新分配。
? 集中管理 ? 通过统一的方式管理多台物理和虚拟专用服务器。

1. OpenVZ 应用程序

OpenVZ为Linux主机服务提供以下服务:

? 在单台物理服务器上拥有数以百计客户,每个客户拥有独立的全功能虚拟专用服务器;
? 为每个客户提供服务质量(Qos)保障;
? 无需手工配置,可以透明地将客户及其使用环境在不同服务器之间迁移。

如果您在企业中管理大量的Linux独立服务器,每个服务器运行特定的应用服务,您可以使用OpenVZ来讲这些服务合并与同一台计算机,不会损失任何有价值的信息也不会损害任何性能。虚拟专用服务器运行和独立服务器完全一样:

? 每一个VPS拥有其独立的过程、用户、文件并提供完全ROOT访问权限;
? 每一个VPS可以拥有独立IP地址、端口号码、表单、以及过滤和路由规则;
? 每个VPS可以拥有其自己的系统配置文件并能够装载应用程序,同时拥有自己的系统库。在VPS内可以独立的安装和定制软件包,不受其它VPS 或底层硬件节点系统影响。

多种不同的Linux发行包可以运行在同一个Linux服务器上。OpenVZ可以快速部署到大部分情景:网络主机托管、企业服务器合并、软件研发/测试,用户培训等。

四、 OpenVZ的技术特性

OpenVZ的虚拟专用服务器的概念有别于传统的虚拟机概念,因为VPS一直运行在和底层硬件节点相同的操作系统内核上(Linux VPS 运行在Linux平台,Windows VPS在Windows 平台)。这种单内核实现技术允许VPS 运行时几乎零处理损耗。因此, OpenVZ 的VPS提供了比传统的虚拟化技术高出一个量级的效率和易管理性。

1.操作系统虚拟化

从应用程序和VPS用户的角度来看,每个VPS是完全独立的系统。这种独立性由位于系统内核之上的虚拟化层来提供。注意仅有极小的CPU 资源消耗在虚拟化过程中(大约
1-2%)。以下是OpenVZ虚拟化层实现的主要特性:

? VPS看起来像一套普通的Linux系统。它具有标准的启动脚本、软件厂商提供的科可以
? 运行在VPS内部的软件而无需为OpenVZ做特别的修改或调整;
? 用户可以修改任何配置文件和安装其他软件;
? VPS相互之间完全隔离(包括文件系统,进程,内部进程通讯(IPC),sysct1 变量);VPS不会绑定在一个CPU上,可以使用所有的CPU资源。属于某个VPS的进程可以运行在所有可获得的CPU之上。

2.网络虚拟化

OpenVZ网络虚拟化层设计目的是从VPS相互之间或从物理网络进行隔离:
? 每个VPS拥有自己的IP地址;每个VPS还允许有多个IP地址;
? VPS网络流量与其它VPS 进行隔离。换句话说,VPS 完全和其它VPS隔离,确保网络监听对VPS不起任何作用;
? 防火墙可以使用在VPS内部(用户可以创建规则限制某些服务访问使用规则的IP地址表工具);
? 路由表操作允许从高级的路由特性收益。例如,为不同的目的地设置最大传输单元(MTU),对不同的目的地明确不同的源地址等等。

3.资源管理

OpenVZ资源管理用于控制VPS所能获得的资源。

资源管理对OpenVZ来说比对独立服务器更为重要,因为基于OpenVZ的系统的计算资源的利用率比独立服务器更高。控制的资源包括以下参数:CPU、磁盘空间、一套内存相关参数等。资源管理允许OpenVZ:在VPS中更有效的共享可用的硬件节点资源:
? 确保QoS与服务水平协议一致;
? 提供性能和资源隔离以及拒绝服务攻击保护;
同时为多个VPS分配和控制资源等。

五、OpenVZ 虚拟化服务器主要原理

1. OpenVZ 操作主要原理如下图:

图 1: OpenVZ 技术主要原理图

图-1假设您在网络内拥有多台相互连接的物理服务器。实际上,因为网络的实际需要,您可能只有单台独立服务器有效地使用OpenVZ。如果您拥有多个基于 OpenVZ的物理服务器,每个服务器将拥有相似的架构。这些服务器被称为硬件节点(Hardware Nodes (或HN,或仅仅节点), 因为他们代表了网络内的硬件单元。OpenVZ以特定的方式安装在 FC3或FC4或Red Hat Enterprise 4。这种定制配置应该包括特定的 VZ分区,这是虚拟专用服务器所必需的分区,而且必须比根分区要大。OpenVZ安装允许您在启动时选择启动带有或不带有OpenVZ的Linux系统。 这将在计算机启动项中增加OpenVZ这一选项,虚拟专用服务器(VPS)在功能上与独立的服务器完全一致,拥有自己的IP地址,进程,文件,用户,其自 身配置文件,自身应用程序、系统库等。

虚拟专用服务器(VPS)一起共享同一硬件节点和操作系统内核,但他们各自是完全隔离。对于进程和用户来说,虚拟专用服务器类似于“沙箱”。不同的虚拟专 用服务器可以运行不同的Linux发行版本。每个VPS可以运行自己版本的Linux系统。在这里VPS 是基于某一种操作系统模板。操作系统模板随OpenVZ包一起发行。在您创建虚拟专用服务器之前,您应该在OpenVZ中安装相关的操作系统模板。如上图 所示的OpenVZ Templates 。在至少安装了一个操作系统模板后,标准OpenVZ 程序的将协助您创建任何数目的VPS,在进行网络及其它设置配置之后,这些VPS使用起来和全功能的Linux服务器完全一样。

OpenVZ是基于操作系统级的虚拟化的,它使用的技术与前面所介绍的有所不同。这种技术在操作系统本身之上实现服务器的虚拟化。这种方法支持单个操作系 统,并可以将独立的服务器相互简单地隔离开来。操作系统级的虚拟化要求对操作系统的内核进行一些修改,但是其优点是可以获得原始性能。

模版是VPS的构建基石。操作系统模版是创建VPS 所需的包文件。模板通常基于硬件节点创建;您所需要的只是模板工具(vzpkg) 和模板元数据。模板元数据为创建操作系统模板提供了足够的数据,所需的包文件将从网络存储空间下载到硬件节点并安装在临时的VPS中。您可以执行VPS 内部的所有任务,包括创建和安装应用程序rpm 包,但OpenVZ提供了一种更高效的应用程序安装方式。和您在OpenVZ中使用操作系统模板一样,您可以创建应用程序模板,然后就可以将这些应用程序 添加到任何虚拟专用服务器中(VPS)。如果您只需要在单个VPS上安装应用程序,那您就没有必要创建应用程序模板,只需要关注相关的VPS 即可。

2. OpenVZ 配置

OpenVZ允许您灵活配置不同的OpenVZ通用系统设置,同样也允许您配置单个虚拟专用服务器设置。这些设置包括:磁盘、用户使用配额,网络参数,默 认文件存储位置以及配置样本文件等。OpenVZ使用两种类型的文件来存储配置信息:通用配置文件和VPS配置文件。OpenVZ和VPS在启动的时候会 读取配置文件。不管是否修改相关配置文件, OpenVZ都允许您使用标准应用程序(例如vzctl) 修改很多配置并立即生效。

3. 硬件节点有效性考虑

硬件节点有效性比典型的PC服务器的有效性更加重要。由于运行多虚拟专用服务器并提供一系列的关键服务,所以硬件节点的故障将会导致非常惨重的损失。硬件 节点故障所造成的损失和数台运行关键应用的服务器同时出故障没什么差别。为了增加硬件节点的有效性,我们建议您遵循以下建议:

? 对关键的VPS 用户区域使用RAID存储。尽量选择硬件RAID。
? 不要在硬件节点运行软件。为BIND, FTPD,HTTPD等必需的服务创建专用的虚拟专用服务器。在硬件节点,您只需要SSH 守护进程。最好只接受特定的IP地址组的访问连接。
? 不要在硬件节点创建用户。您可以在虚拟专用服务器中创建尽可能多的用户,如果损害硬件节点意味着会损害所有虚拟专用服务器。

六、在Linux 下配置OPENVZ 实例

推荐使用Fedora Core 4/5/3 或者RHEL/CentOS 4。

1. 下载安装文件

根据您的内核版本在这里:http://openvz.org/download/kernel/ 下载。
# rpm -ihv vzkernel-name*.rpm

2.修改grub.conf 文件

title OpenVZ (2.6.8-022stab029.1) root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.8-022stab029.1 ro root=/dev/sda5 initrd /initrd-2.6.8-022stab029.1.img

3.修改、etc/sysyctl.conf文件:

/etc/sysctl.conf:
# On Hardware Node we generally need
# packet forwarding enabled and proxy arp disabled
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.default.proxy_arp = 0
# Enables source route verification
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 1
# Enables the magic-sysrq
key kernel.sysrq = 1
#net.ipv4.tcp_ecn = 0
# we do not want all our interfaces to send redirects
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 1 

4. 如果你运行了iptables防火墙和SELinux,先关闭和禁止。

编辑/etc/sysconfig/selinux:
SELINUX=disabled。
另外还要关闭iptables防火墙。

5.安装OpenVZ管理软件

根据您的版本在这里:http://openvz.org/download/utils/ 下载。
# rpm ?Uhv vzctl*.rpm vzquota*.rpm vzpkg*.rpm

6.重新启动VZ

# /etc/init.d/vz start

7.安装模板

# rpm ?ihv vztmpl-fedora-core-3-1.0-2.noarch.rpm
# vzpkgcache
Creating cache for fedora-core-3 OS template
Setting up install process
Packing cache file fedora-core-3.tar.gz ...
Cache file fedora-core-3.tar.gz [130M] created. 

8.为虚拟服务器创建一个非零ID

# vzctl create 101
Creating VPS private area: /vz/private/101
VPS is mounted
Postcreate action done
VPS is unmounted
VPS private area was created 

9.设置为零参数

# vzctl set 101 --hostname test101.my.org --save
Hostname for VPS set: test101.my.org
Saved parameters for VPS 101
# vzctl set 101 --ipadd 10.0.186.1 --save
Adding IP address(es): 10.0.186.1
Saved parameters for VPS 101
# vzctl set 101 --nameserver 192.168.1.165 --save
File resolv.conf was modified

10.设置root用户口令

# vzctl set 101 --userpasswd root:test

11.启动SSH守护进程

# vzctl exec 101 service sshd start

12.启动VPS

# vzctl start 101
Starting VPS ...
VPS is mounted
Adding IP address(es): 10.0.186.101 Hostname for VPS 101 set: test.my.org
VPS start in progress... 

13.加载防火墙

前面关闭的防火墙,出于安全考虑这里还要加载

# vzctl set 101 --iptables iptable_filter --iptables ipt_length --iptables ipt_limit --iptables iptable_mangle --iptables ipt_REJECT --save

到此为止我们已经部署Linux 下OpenVZ 虚拟化服务器。另外还可以使用 vzlist 命令显示目前创建的 VPS,该命令与标准 Linux ps 命令类似。

附录:Linux 下虚拟技术对比

Linux 下虚拟技术对比

部署Linux下OpenVZ虚拟化服务器:等您坐沙发呢!

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