Citrix Hypervisor

Technische Übersicht

Citrix Hypervisor ist eine branchenführende Plattform für kostengünstige Desktop-, Server- und Cloud-Virtualisierungsinfrastrukturen. Mit Citrix Hypervisor können Unternehmen jeder Größe und Art Rechenressourcen konsolidieren und in virtuelle Arbeitslasten für die heutigen Rechenzentrumsanforderungen umwandeln. In der Zwischenzeit wird ein nahtloser Weg zum Verschieben von Arbeitslasten in die Cloud sichergestellt.

Die wichtigsten Funktionen von Citrix Hypervisor sind:

  • Konsolidierung mehrerer virtueller Maschinen (VMs) auf einem physischen Server
  • Reduzierung der Anzahl der zu verwaltenden separaten Disk-Images
  • Einfache Integration mit vorhandenen Netzwerk- und Speicherinfrastrukturen
  • So können Sie Wartungsarbeiten ohne Ausfallzeiten planen, indem Sie VMs zwischen Citrix Hypervisor Hosts live migrieren
  • Sicherstellung der Verfügbarkeit von virtuellen Rechnern durch Verwendung von Hochverfügbarkeit zum Konfigurieren von Richtlinien, die VMs auf einem anderen Server neu starten, falls einer ausfällt
  • Erhöhung der Portabilität von VM-Images, da ein VM-Image auf einer Reihe von Bereitstellungsinfrastrukturen funktioniert

Virtualisierung und Hypervisor

Virtualisierung oder genauer gesagt Hardwarevirtualisierung ist eine Methode zum Ausführen mehrerer unabhängiger VMs auf einem einzigen physischen Computer. Die auf diesen virtuellen Maschinen ausgeführte Software ist von den zugrunde liegenden Hardwareressourcen getrennt. Auf diese Weise können die physischen Ressourcen moderner leistungsfähiger Server vollständig genutzt werden, wodurch die Gesamtbetriebskosten (TCO) für Serverbereitstellungen gesenkt werden.

Ein Hypervisor ist die grundlegende Abstraktionsschicht von Software. Der Hypervisor führt Aufgaben auf niedriger Ebene wie die CPU-Planung aus und ist für die Speicherisolierung von residenten VMs verantwortlich. Der Hypervisor abstrakt die Hardware für die VMs. Der Hypervisor hat keine Kenntnisse über Netzwerke, externe Speichergeräte, Video usw.

Hauptkomponenten

In diesem Abschnitt erhalten Sie ein umfassendes Verständnis der Funktionsweise von Citrix Hypervisor. In der folgenden Abbildung finden Sie die wichtigsten Komponenten von Citrix Hypervisor:

Architektur und Komponenten

Hardware

Die Hardwareschicht enthält die physischen Serverkomponenten wie CPU, Speicher, Netzwerk und Datenträgerlaufwerke.

Sie benötigen ein Intel VT oder AMD-V 64-Bit-x86-basiertes System mit einer oder mehreren CPUs, um alle unterstützten Gastbetriebssysteme ausführen zu können. Weitere Informationen zu den Anforderungen des Citrix Hypervisor-Hostsystems finden Sie unter Systemanforderungen. Eine vollständige Liste der Citrix Hypervisor zertifizierten Hardware und Systeme finden Sie in der Hardwarekompatibilitätsliste (HCL).

Xen-Hypervisor

Der Xen Project-Hypervisor ist ein Open-Source-Hypervisor vom Typ 1 oder Bare-Metal. Es ermöglicht, dass viele Instanzen eines Betriebssystems oder verschiedener Betriebssysteme parallel auf einem einzigen Computer (oder Host) ausgeführt werden. Der Xen-Hypervisor wird als Grundlage für viele verschiedene kommerzielle und Open-Source-Anwendungen verwendet, z. B.: Servervirtualisierung, Infrastructure as a Service (IaaS), Desktop-Virtualisierung, Sicherheitsanwendungen, Embedded- und Hardware-Appliances.

Citrix Hypervisor basiert auf dem Xen Project-Hypervisor mit zusätzlichen Funktionen und Unterstützungen von Citrix. Citrix Hypervisor 8.2 verwendet Version 4.13.4 des Xen-Hypervisors.

Domäne steuern

Die Control Domain, auch Domäne 0 oder dom0 genannt, ist eine sichere, privilegierte Linux-VM, die den Citrix Hypervisor Management-Toolstack ausführt, der als XAPI bekannt ist. Diese Linux-VM basiert auf einer CentOS 7.5-Distribution. Neben der Bereitstellung von Citrix Hypervisor Verwaltungsfunktionen führt dom0 auch die physischen Gerätetreiber für Netzwerke, Speicher usw. aus. Die Steuerdomäne kann mit dem Hypervisor kommunizieren und ihn anweisen, Gast-VMs zu starten oder zu beenden.

Werkzeugstapel

Der Toolstackoder XAPI ist der Software-Stack, der VM-Lebenszyklusvorgänge, Host- und VM-Netzwerke, VM-Speicher und Benutzerauthentifizierung steuert. Es ermöglicht auch die Verwaltung von Citrix Hypervisor Ressourcenpools. XAPI bietet die öffentlich dokumentierte Management-API, die von allen Tools zur Verwaltung von VMs und Ressourcenpools verwendet wird. Weitere Informationen finden Sie unter https://developer.cloud.com/citrixworkspace/citrix-hypervisor/docs/overview.

Gastdomäne (virtuelle Maschinen)

Gastdomänen sind vom Benutzer erstellte virtuelle Maschinen, die Ressourcen von dom0 anfordern. Eine ausführliche Liste der unterstützten Distributionen finden Sie unter Unterstützte Gäste, virtueller Speicher und Datenträgergrößenbeschränkungen.

Vollständige Virtualisierung

Vollständige Virtualisierung oder hardwareunterstützte Virtualisierung nutzt Virtualisierungserweiterungen von der Host-CPU, um Gäste zu virtualisieren. Vollständig virtualisierte Gäste benötigen keine Kernelunterstützung. Der Gast wird als virtuelle Hardware-Maschine (HVM) bezeichnet. HVM erfordert Intel VT- oder AMD-V-Hardwareerweiterungen für Arbeitsspeicher und privilegierten Betrieb. Citrix Hypervisor verwendet Quick Emulator (QEMU), um PC-Hardware zu emulieren, einschließlich BIOS, IDE-Datenträgercontroller, VGA-Grafikadapter, USB-Controller, Netzwerkadapter usw. Um die Leistung hardwaresensitiver Vorgänge wie Datenträger- oder Netzwerkzugriff zu verbessern, werden HVM-Gäste mit den Citrix Hypervisor-Tools installiert. Weitere Informationen finden Sie unter PV auf HVM.

HVM wird häufig bei der Virtualisierung eines Betriebssystems wie Microsoft Windows verwendet, wo es unmöglich ist, den Kernel zu modifizieren, um ihn auf die Virtualisierung aufmerksam zu machen.

PV auf HVM

PV auf HVM ist eine Mischung aus Paravirtualisierung und vollständiger Hardwarevirtualisierung. Das Hauptziel besteht darin, die Leistung von HVM-Gästen durch den Einsatz speziell optimierter paravirtualisierter Treiber zu steigern. In diesem Modus können Sie die virtuellen x86-Container-Technologien in neueren Prozessoren nutzen, um die Leistung zu verbessern. Der Netzwerk- und Speicherzugriff dieser Gäste läuft immer noch im PV-Modus, wobei Treiber verwendet werden, die zu den Kerneln aufbauen.

Windows- und Linux-Distributionen sind in Citrix Hypervisor im PV-on-HVM-Modus verfügbar. Eine Liste der unterstützten Distributionen mit PV auf HVM finden Sie unter Unterstützung für Gastbetriebssysteme.

Citrix VM-Tools

Citrix VM-Tools bieten leistungsstarke E/A-Dienste ohne den Aufwand herkömmlicher Geräteemulation.

  • Citrix VM Tools für Windows bestehen aus I/O-Treibern (auch bekannt als paravirtualisierte Treiber oder PV-Treiber) und dem Management Agent.

    Die I/O-Treiber enthalten Front-End-Speicher- und Netzwerktreiber sowie Verwaltungsschnittstellen auf niedriger Ebene. Diese Treiber ersetzen die emulierten Geräte und bieten High-Speed-Transport zwischen VMs und der Citrix Hypervisor Produktfamilie.

    Der Management Agent, auch Gastagent genannt, ist für die Verwaltungsfunktionen virtueller Maschinen auf hoher Ebene verantwortlich. Es bietet volle Funktionalität für XenCenter (für Windows-VMs).

    Citrix VM Tools für Windows müssen auf jeder Windows-VM installiert sein, damit die VM über eine vollständig unterstützte Konfiguration verfügt. Eine VM funktioniert ohne die Citrix VM Tools für Windows, aber die Leistung wird erheblich beeinträchtigt, wenn die E/A-Treiber (PV-Treiber) nicht installiert sind.

  • Citrix VM Tools für Linux enthalten einen Gastagenten, der dem Host zusätzliche Informationen über die VM bereitstellt. Installieren Sie den Gastagenten auf jeder Linux-VM, um Dynamic Memory Control (DMC) zu aktivieren.

Weitere Informationen finden Sie unter Citrix VM Tools.

Die wichtigsten Konzepte

Ressourcen-Pool

Mit Citrix Hypervisor können Sie mehrere Server und ihren verbundenen gemeinsam genutzten Speicher als eine Einheit mithilfe von Ressourcenpools verwalten. Mit Ressourcenpools können Sie virtuelle Maschinen auf verschiedenen Citrix Hypervisor Hosts verschieben und ausführen. Sie ermöglichen es allen Servern auch, ein gemeinsames Framework für Netzwerk und Speicher zu nutzen. Ein Pool kann bis zu 64 Server mit derselben Version der Citrix Hypervisor-Software auf derselben Patch-Ebene und mit allgemein kompatibler Hardware enthalten. Weitere Informationen finden Sie unter Hosts und Ressourcenpools.

Überblick über den Ressourcenpool

Der Citrix Hypervisor Ressourcenpool verwendet eine primäre und sekundäre Architektur, die von XAPI implementiert wird. XAPI-Aufrufe werden vom Poolmaster (dem primären) an Poolmitglieder (die Secondaries) weitergeleitet. Poolmitglieder erstellen DB-RPCs gegen den Poolmaster. Der Masterhost ist für die Koordination und Sperrung von Ressourcen innerhalb des Pools verantwortlich und verarbeitet alle Steuerungsvorgänge. Mitgliedshosts kommunizieren über HTTP und XMLRPC mit dem Master, können aber über Spiegelplatten (Speichermigration) miteinander kommunizieren (über denselben Kanal)

Speicherrepository

Citrix Hypervisor Speicherziele werden als Speicherrepositories (SRs) bezeichnet. In einem Speicher-Repository werden Virtual Disk Images (VDIs) gespeichert, die den Inhalt einer virtuellen Datenträger enthalten. SRs sind flexibel, mit integrierter Unterstützung für SATA-, SCSI-, NVMe- und SAS-Laufwerke, die lokal verbunden sind, und iSCSI, NFS, SAS, SMB und Fibre Channel remote verbunden. Die SR- und VDI-Abstraktionen ermöglichen die Bereitstellung erweiterter Speicherfunktionen wie Thin Provisioning, VDI-Snapshots und schnelles Klonen auf Speicherzielen, die sie unterstützen.

Überblick über das Speicherrepository

Jeder Citrix Hypervisor Host kann mehrere SRs und verschiedene SR-Typen gleichzeitig verwenden. Diese SRs können zwischen Hosts geteilt oder für bestimmte Hosts reserviert werden. Gemeinsam genutzter Speicher wird zwischen mehreren Hosts innerhalb eines definierten Ressourcenpools gepoolt. Eine gemeinsam genutzte SR muss für jeden Host im Pool über das Netzwerk zugänglich sein. Alle Hosts in einem einzigen Ressourcenpool müssen über mindestens eine gemeinsam genutzte SR verfügen. Gemeinsam genutzter Speicher kann nicht von mehreren Pools gemeinsam genutzt werden.

Weitere Informationen zum Betrieb mit SRs finden Sie unter Konfigurieren des Speichers.

Netzwerke

Auf Architekturebene gibt es drei Arten von serverseitigen Softwareobjekten, die Netzwerkeinheiten darstellen. Diese Objekte sind:

  • Ein PIF, bei dem es sich um ein Softwareobjekt handelt, das in dom0 verwendet wird und eine physische Netzwerkkarte auf einem Host darstellt. PIF-Objekte haben einen Namen und eine Beschreibung, eine UUID, die Parameter der Netzwerkkarte, die sie darstellen, sowie das Netzwerk und den Server, mit denen sie verbunden sind.
  • Ein VIF, bei dem es sich um ein Softwareobjekt handelt, das in dom0 verwendet wird und eine virtuelle Netzwerkkarte auf einer virtuellen Maschine darstellt. VIF-Objekte haben einen Namen und eine Beschreibung, eine UUID sowie das Netzwerk und die VM, mit der sie verbunden sind.
  • Ein Netzwerk, bei dem es sich um einen virtuellen Ethernet-Switch auf einem Host handelt, mit dem Netzwerkverkehr auf einem Netzwerkhost weitergeleitet wird. Netzwerkobjekte haben einen Namen und eine Beschreibung, eine UUID und die Sammlung von VIFs und PIFs, die mit ihnen verbunden sind.

Netzwerk-Überblick

Citrix Hypervisor Management-APIs ermöglichen folgende Vorgänge:

  • Konfiguration der Netzwerkoptionen
  • Kontrolle über die Netzwerkkarte, die für Verwaltungsvorgänge verwendet werden soll
  • Erstellen erweiterter Netzwerkfunktionen wie VLANs und NIC-Bindungen

Weitere Informationen zum Verwalten von Netzwerken auf XenServer finden Sie unter Networking.

Zugehörige Add-ons und Anwendungen

Während Xen Hypervisor auf der Kernebene arbeitet, stehen Citrix Hypervisor spezifische Add-On-bezogene hypervisor-unabhängige Anwendungen und Dienste zur Verfügung, um die Virtualisierung zu vervollständigen.

Addons und Anwendungen im Überblick

  • XenCenter

    Ein Windows GUI-Client für die VM-Verwaltung, der basierend auf der Verwaltungs-API implementiert wurde. XenCenter bietet eine umfassende Benutzererfahrung für die Verwaltung mehrerer Citrix Hypervisor Hosts, Ressourcenpools und der gesamten damit verbundenen virtuellen Infrastruktur.

  • Arbeitslastausgleich (WLB)

    Eine Appliance, die Ihren Pool ausgleicht, indem virtuelle Maschinen für ihre Arbeitslast in einem Ressourcenpool auf die bestmöglichen Server verlagert werden. Weitere Informationen finden Sie unter Workload Balancing (/en-us/citrix-hypervisor/wlb.html).

  • Citrix Lizenzserver

    Ein Linux-basiertes Gerät, das XenCenter kontaktiert, um eine Lizenz für den angegebenen Server anzufordern.

  • Citrix Hypervisor Conversion Manager (XCM)

    Eine virtuelle Appliance, mit der Benutzer vorhandene virtuelle VMware-Maschinen in virtuelle Citrix Hypervisor-Maschinen mit vergleichbarer Netzwerk- und Speicherkonnektivität konvertieren können. Weitere Informationen finden Sie unter Konvertierungsmanager.

  • Measured Boot Supplemental Pack

    Ein zusätzliches Paket, mit dem Kunden wichtige Komponenten ihrer Citrix Hypervisor Hosts beim Booten messen können, und APIs bereitstellt, mit denen Remote-Bescheinigungslösungen diese Messungen sicher erfassen können. Weitere Informationen finden Sie unter Measured Boot Supplemental Pack.

  • Citrix Provisioning

    Provisioning Services, die den PXE-Start von gängigen Images unterstützen. Wird häufig mit Citrix Virtual Desktops und Citrix Virtual Apps verwendet. Weitere Informationen finden Sie unter Provisioning.

  • Citrix Virtual Desktops

    Ein Virtual Desktop Infrastructure (VDI) -Produkt, das auf Windows-Desktops spezialisiert ist. Citrix Virtual Desktops verwendet XAPI, um Citrix Hypervisor in einer Multi-Host-Pool-Konfiguration zu verwalten. Weitere Informationen finden Sie unter Citrix Virtual Apps and Desktops.

  • OpenStack/CloudStack

    Open-Source-Software zum Aufbau öffentlicher/privater Clouds. Verwendet die Verwaltungs-API zur Steuerung von XenServer. Weitere Informationen finden Sie unter https://www.openstack.org/ sowie https://cloudstack.apache.org/.

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