\section{Windows в Xen}

Здесь рассматривается процедура подготовки и запуска домена с Windows в системе виртуализации Xen на платформе с аппаратной поддержкой виртуализации (HVM). Выполнять Windows в паравиртуальном режиме (т.е. без использования аппаратных архитектурных расширений виртуализации) на сегодняшний день нельзя. Возможно, это можно будет сделать в будущем.

\section{Предварительные требования}
В первую очередь, для установки Windows XP, как и любой другой не портированной на Xen системы, 
необходима поддержка центральным процессором технологии виртуализации Intel®Virtualization Technology (VT) или Pacifica (AMD).
Информацию о поддержке процессорами аппаратной виртуализации можно посмотреть на странице Аппаратные требования Xen.
Поддержка аппаратной виртуализации должна быть и у Xen. 

\subsection{Поддержка VMX}
Убедиться в наличии поддержки VMX можно так.

Для процессоров Intel:
\begin{verbatim}
# xm dmesg | grep VMX
(XEN) VMXON is done
(XEN) VMXON is done
...
\end{verbatim}

Если используется процессор AMD:
\begin{verbatim}
# xm dmesg | grep -i svm
(XEN) AMD SVM Extension is enabled for cpu 0.
(XEN) AMD SVM Extension is enabled for cpu 1.
\end{verbatim}

В общем случае:
\begin{verbatim}
# xm info | grep caps
hw_caps                : 178bfbff:ebd3fbff:00000000:00000010:00002001:00000000:0000001f
xen_caps               : xen-3.0-x86_32p hvm-3.0-x86_32 hvm-3.0-x86_32p
\end{verbatim}

hvm-3.0-x86\_32 говорит о том, что XEN успешно обнаружил процессор, который поддерживает технологии Intel VT или AMD-V.

Если у вас другое сообщение, но вы уверены, что у процессора есть архитектурные расширения виртуализации, то проверьте настройки BIOS и, 
если вы этого ещё не сделали, задействуйте поддержку VT.

Возможно, BIOS вашей материнской платы искусственно отключает виртуализацию.
В этом случае нужно обновить или исправить BIOS (см. например GA-M59SLI-S4)

\section{Конфигурационный файл домена}
В терминологии Xen гостевые домены, исполняющиеся в режиме аппаратной виртуализации называются HVM-доменами (Hardware Virtualization Mode).
Для облегчения процесса настройки существует пример конфигурационного файла такого домена
(при установке из исходников он называется \texttt{/etc/xen/xmexample.hvm}; при установке из пакетов путь может быть другим).
Множество параметров, использующихся в этом файле,
шире чем в конфигурационном файле паравиртуального домена:
\begin{itemize}
\item  \textbf{kernel} — VMX firmware loader, для HVM-домена обычно \texttt{hvmloader}
\item  \textbf{builder} — Тип домена. Для HVM-домена обязательно \texttt{hvm}
\item  \textbf{acpi} — Поддержка ACPI внутри HVM-домена, по умолчанию равно \dq{}0\dq{} (отключено)
\item  \textbf{apic} — Поддержка APIC внутри HVM-домена, по умолчанию равно \dq{}0\dq{} (отключено)
\item  \textbf{pae} — Поддержка PAE внутри HVM-домена, по умолчанию равно \dq{}0\dq{} (отключено)
\item  \textbf{vif} — Описание сетевых интерфейсов. Представляет собой список строк, каждая из которых описывает один интерфейс. В каждой строке, соответствующей интерфейсу, обязательно должен присутствовать компонент \texttt{bridge}, указывающий к какому мосту подключён интерфейс. Опционально может указываться MAC-адрес интерфейса (по умолчанию генерируется случайным образом внутри диапазона, выделенного Xen Source). Здесь же может задаваться модель эмулируемой сетевой карты (параметр \texttt{model}).
\item  \textbf{disk} -- Определяет дисковые устройства, к которым гостевой домен должен иметь доступ. Если для домена используется физический носитель в качестве диска, то он должен быть описан строкой типа:
\end{itemize}
\begin{verbatim}
phy:UNAME,DEV,MODE
\end{verbatim}
где \textbf{UNAME} -- имя устройства, \textbf{DEV} -- имя диска, как его видит домен и \textbf{MODE} принимает значения \textbf{r} для read-only и \textbf{w} для read-write. Раньше нужно было ещё указывать параметр \texttt{ioemu}, сейчас это уже не обязательно \url{http://lists.xensource.com/archives/html/xen-devel/2006-08/msg00369.html}.

Если используется образ диска, находящийся в файле, то строка принимает вид:
\begin{verbatim}
file:FILEPATH,DEV,MODE
\end{verbatim}

Если используется больше одного диска, то они разделяются запятой. Например:
\begin{verbatim}
disk = ['file:/var/images/image1.img,hda,w', 'file:/var/images/image2.img,hdb,w']
\end{verbatim}

Если какой-то из образов является образом компакт-диска, и предполагается, что в виртуальной машине должен эмулироваться привод CD-ROM, нужно использовать суффикс \texttt{:cdrom} в описании диска:
\begin{verbatim}
disk = ['file:/var/images/image1.img,hda,w', 'file:/var/images/image2.iso,hdc:cdrom,w']
\end{verbatim}

CD-ROM\rq{}ов может быть несколько.
\begin{itemize}
\item  \textbf{boot} — Загрузка с floppy (a), hard disk (c) или CD-ROM (d).
\item  \textbf{device\_model} — Инструмент эмуляции устройств для HVM-домена. Обычно \texttt{qemu-dm}
\item  \textbf{sdl} — Задействует библиотеку SDL для отображения графики, по умолчанию равно \dq{}0\dq{} (отключено)
\item  \textbf{vnc} — Задействует библиотеку VNC для отображения графики, по умолчанию равно \dq{}0\dq{} (отключено)
\end{itemize}
Пользователь может использовать \textbf{vncviewer} для подключения к домену. Например:
\begin{verbatim}
$ vncviewer domain0_IP_address:0
\end{verbatim}

\begin{itemize}
\item  \textbf{vncconsole} — Нужно ли автоматически запускать \textbf{vncviewer} при старте домена. Имеет смысла только если \texttt{vnc=1}. По умолчанию равно 0. 
\item  \textbf{serial} — Перенаправление последовательных портов гостевого домена на файл устройства в домене 0.
\item  \textbf{usb} — Включение поддержки USB без указания специфического устройства. По умолчанию эта функция отключена, в случае же определения параметра usbdevice, ее необходимо задействовать.
\item  \textbf{usbdevice} — Включение поддержки конкретных устройств. Например, поддержка мыши PS/2 через USB:
\end{itemize}

\begin{verbatim}
usbdevice='mouse'
\end{verbatim}

\begin{itemize}
\item  \textbf{localtime} — Установка локального времени. По умолчанию равно \dq{}0\dq{}, т.е UTC
\item  \textbf{soundhw} — Тип звукового устройства для эмуляции. Обычно \texttt{sb16}
\item  \textbf{full-screen} — Поддержка полноэкранного режима.
\item  \textbf{nographic} — Не использовать графический интерфейс, работать только через консоль. В этом случае опции \rq{}sdl\rq{} или \rq{}vnc\rq{} не работают.
\end{itemize}

\section{Создание дискового раздела для гостевой системы}
Создаем образ диска Xen:

\begin{verbatim}
# mkdir -p /root/xenimages
    # cd /root/xenimages
    # dd if=/dev/zero of=WS128.img bs=1M count=4096
\end{verbatim}

Также необходимо создать ISO-образ системы Windows XP, который мы собираемся использовать при инсталляции. В данном случае, разместим его в каталоге \texttt{/root/xenimages}.

На основе эталонного файла конфигурации создадим свой собственный:

\begin{verbatim}
# cat /etc/xen/winxp
kernel = "hvmloader"
builder='hvm'
memory = 512
name = "winxp"
vcpus=1
pae=0
acpi=0
apic=0
cpus = ""
vif = [ 'bridge=xenbr0' ]
disk = [ 
'file:/root/xenimages/winXP128.img,hda,w',
'file:/root/xenimages/en_winxp_pro_with_sp2.iso,hdc:cdrom,r'
]
on_poweroff = 'destroy'
on_reboot   = 'destroy'
on_crash    = 'destroy'
device_model = 'qemu-dm'
boot='d'
sdl=0
vnc=1
vncconsole=0
stdvga=0
serial='pty'
\end{verbatim}

Обратите внимание на то, что указан параметр \texttt{boot=\rq{}d\rq{}}, что необходимо для установки. 
Впоследствии его необходимо заменить на \texttt{boot=\rq{}c\rq{}}. Доступ к гостевому домену будет осуществляться через VNC, использование SDL не предполагается.

\section{Запуск домена и инсталляция гостевой системы}
Начинаем установку и подсоединяемся к домену с помощью VNC. Для этого сразу после создания домена запускаем \textbf{vncviewer}.

\begin{verbatim}
# xm create /etc/xen/winxp
Using config file "/etc/xen/winxp".
Started domain Winxp
% vncviewer :0
\end{verbatim}

С установкой могут быть проблемы. Можно попробовать решить проблему так: на экране установки, предлагающем нажать F6 для установки SCSI или RAID контроллера, надо нажать F5 и выбрать пункт \texttt{Standard PC} из предложенного меню.

\begin{verbatim}
ACPI Multiprocessor PC 
ACPI Uniprocessor PC 
Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) PC 
Compaq SystemPro Multiprocessor or 100% Compatible PC 
MPS Uniprocessor PC 
MPS Multiprocessor PC 
Standard PC 
Standard PC with C-Step i486 
Other
\end{verbatim}

После того как программа установки Windows отформатирует диск и скопирует на него необходимые файлы, выполняется перезагрузка. В соответствии с файлом конфигурации, 
виртуальная машина при перезагрузке будет завершена, и нам предоставится возможность отредактировать параметр \texttt{boot=\rq{}c\rq{}}, 
после чего виртуальную машину можно будет запускать вновь и соединяться с её консолью:

\begin{verbatim}
# xm create /etc/xen/winxp
Using config file "/etc/xen/winxp".
Started domain winxp
% vncviewer :0
\end{verbatim}


\subsection{Паравиртуальные драйверы}

Аппаратная виртуализация берёт на себя основные трудности по переключению контекстов гостевых операционных систем и хост-системы, но она ничего (пока что) не делает для ускорения ввода/вывода. Как только задача требует ввода/вывода любая система виртуализации (но не паравиртуализации!) существенно замедляет свою работу.

Одна из главных причин разработки и использования паравиртуальных драйверов — возможность существенного повышения производительности работы гостевых систем, работающих в режиме полной виртуализации.

Во второй половине 2007 года появились первая реализация свободных паравиртуальных драйверов под Windows, сделанная Джеймсом Харпером (James Harper).

В конце 2007 года вышла версия 0.5.0 драйверов, которые можно рассматривать как экспериментальные. Их можно ставить в виртуальную машину и играться с ними, но их пока что ни в коем случае не стоит использовать на производственных системах.

В настоящий момент свободные паравиртуальные драйверы Xen для Windows находятся в сыром состоянии и могут использоваться исключительно в экспериментальных целях.

Последняя известная (на момент правки) версия свободных паравиртуальных драйверов — 0.9.10.

\subsection{Проброс PCI-устройств внутрь домена Windows}

Начиная с Xen 3.2.0 при наличии в системе аппаратной поддерживи виртуализации ввода/вывода
Intel VT-d (не путать с виртуализацией процессора VT-x!)
существует возможность выполнять монопольное выделение PCI-устройства
домену Xen.
Раньше это было возможно для паравиртуальных доменов, но было невозможно для
HVM-доменов, а именно в таком исполняется Windows.

При выполнении проброс PCI-устройства Windows работает с ним напрямую,
на полной скорости, и использую собственные драйвера.
Это позволяет обойти проблемы с производительностью, которые есть при эмуляции устройств, 
а также задействовать все возможности устройства, о которых знает драйвер.

При выделении устройства гостевому оно становится
недоступным для домена 0 и используется гостевым доменом монопольно.

Графический адаптер является очень специфическим устройством, 
монопольное выделение которого пока не поддерживается.
Это означает, что запускать Counter Strike внутри гостевого 
домена Xen и при этом напрямую использовать графическую карту
пока не получится.

\subsection{Вопросы и ответы}
\textbf{Вопрос: Виртуальная машина начала загружаться с образа компакт-диска или жёсткого диска. Спустя некоторое время её экран стал чёрным. Потреблённое процессорное время увеличивается, значит виртуальная машина работает. Но на экране нет никакой реакции. Что делать?}

Да, скорее всего виртуальная машина нормально работает.
Подключение к экрану виртуальной машины выполняется через VNC,
при смене разрешения экрана (а при загрузке Windows
именно это и происходит) нужно переподключаться,
то есть закрывать VNC-клиент, а потом запускать его вновь.

\textbf{Вопрос: не успел нажать никакую кнопку, когда было соответствующее приглашение при загрузке с компакт-диска, и виртуальная машина попыталась загрузиться с пустого жёсткого диска. А как вообще указать откуда именно будет выполняться загрузка виртуальной машины?}

Откуда именно будет загружаться виртуальная машина
определяется её конфигурационным файлом, а точнее параметром
\texttt{boot}, указанном в нём.
привода CDROM.

\begin{itemize}
\item  \texttt{boot=\rq{}d\rq{}} — загружаться с CDROM\rq{}а (мнемоническое правило — «с диска D:» )
\item  \texttt{boot=\rq{}c\rq{}} — загружаться с диска (мнемоническое правило — «с диска C:» )
\end{itemize}

\textbf{Вопрос: должен ли работать звук в виртуальной машине при подключении через RDP?}

Звук должен работать и работает.
Звук действительно можно прослушать только при подключении при помощи \textbf{rdesktop} по протоколу RDP.
Вообще с системой работать удобнее через RDP, чем через служебное VNC-подключение.

При заходе через \textbf{rdesktop}, для того чтобы 
звук проигрывался локально, используйте ключ \textit{-rsound}:
\begin{verbatim}
  rdesktop -rsound 192.168.1.1
\end{verbatim}

\textbf{Вопрос: мышь внутри виртуальной машины и точка-курсор соответствующая указателю VNC-клиента разбегаются. При использовании RDP-подключения такого нет. Почему?}

Расхождение одной и второй мыши связано с тем,
что \textbf{qemu-dm} эмулирует мышь, устройство относительно позиционирования,
на основе информации полученной от VNC-подключения, устройства абсолютного позиционирования.
Эмуляция выполняется с допущениями, поэтому точного совпадения курсоров нет.

VNC-подключение имеет множество других ограничений в сравнении с RDP, 
и его стоит рассматривать как аварийный вариант. 
Если возможности использовать RDP-подключение нет, стоит рассмотреть хотя бы возможность
использования полноценного VNC-сервера внутри виртуальной машины.

Если вы всё же используете встроенный VNC, то желательно отключить аппаратное ускорение мыши в Control Panel, 
или перейти на эмуляцию другого устройства (не мыши, а планшета) в Xen.
Иначе у вас будет два курсора, одному из которых будет соответствовать ваша реальная мышь, а вторым виртуальная.

\textbf{Вопрос: Как поменять образ компакт-диска внутри виртуальной машины без её перезапуска?}

Есть два метода. Один для домашнего использования (он является небезопасным и по умолчанию в новых версиях Xen блокируется; чтобы использовать, его надо явно разрешать) 
и второй — промышленный.

Первый способ. 
В VNC-окне нажать ctr-alt-2, что переключит вас на консоль \textbf{qemu}.
Дальше использовать \textbf{eject} и прочие команды для смены диска.
После того как образ заменён, нажать ctrl-alt-1 (не F1! не путайте!) для возврата в консоль (графическую) гостевой операционной системы.

По умолчанию в новых версиях Xen эта возможность отключена.
Для того чтобы её включить, нужно указать в конфигурационном
файле домена 

\begin{verbatim}
monitor=1
\end{verbatim}

(однако это считается небезопасным, см. ниже).

Второй: использовать \textbf{xm} \texttt{block-attach}, \textbf{xm} \texttt{block-detach}
(подробнее: Xen-block-attach).

Второй метод намного более правильный и более безопасный (первый является небезопасным, поскольку из консоли \textbf{qemu} можно сделать с доменом всё что угодно, 
и, естественно, что это абсолютно не зависит от того, под каким пользователем вы вошли в гостевой домен).
Кроме того, второй метод позволяет менять не только компакт-диски, но и жёсткие дискаи и сетевые карты 
(это касается PV-доменов, у HVM-доменов этот метод будет работать только при использовании паравиртуальных драйверов).

\textbf{Вопрос: Можно ли запускать HVM-домены на серверах с ОЗУ более 4 GB?  В системе х86\_64 с 4GB ядро зависает с сообщением:\dq{}agpgart: Detected an Intel 965G Chipset.\dq{}, с 3GB — нормально.}

Это нормально.
Точнее, это не совсем нормально, но это возможно.

Можно попробовать следующие решения:

\begin{enumerate}
\item  Использовать параметр ядра \texttt{agp=off};
\item  Добавить модуль intel\_agp в чёрный список незагружаемых модулей;
\item  Включить в BIOS фичу Memory Remap Feature (если она есть); это должно быть в конфигурации северного моста;
\item  Использовать AMD.
\end{enumerate}

\textbf{Вопрос: На сервере 8Гб памяти, но больше 4 на гостевую систему в свободной версии xen выделить не получается. Поддержка PAE включена.}

Вероятно, речь идёт о гостевом HVM-домене (потому что если это PV-домен и он не видит >4G, то это странно вдвойне).
Скорее всего, проблема связана с багом \#971, из-за которого действительно нельзя было увидеть больше 4G памяти в HVM-домене.
Если так, то он уже давно исправлен и этой проблемы быть не должно.

Проверьте, что у вас:
\begin{enumerate}
\item  Если в HVM-домене запускается Linux, ядро под которым запускается HVM-домен, имеет поддержку PAE. (это HVM, поэтому может работать и ядро без PAE на хосте с PAE, но конечно видеть >4G оно при этом не будет)
\item  Если в HVM-домене запускается Windows, в конфигурации загрузчика (boot.ini) присутствует ключ /PAE
\end{enumerate}

\textbf{Вопрос: как передать Windows-системе, запущенной внутри домена Xen, флоппи-диск, если есть его образ?}

Используйте параметр \texttt{fda} в конфигурационном файле.

\begin{verbatim}
fda='/iso/winxp.img'
\end{verbatim}

\section{Дополнительная информация}
\subsection{Описание процесса запуска Windows в домене XenU}
\begin{itemize}
\item \htmladdnormallinkfoot{Инсталляция Windows XP в HVM-домене Xen}{http://xgu.ru/wiki/xen/winxp} (рус.)
\end{itemize}

