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Xen(젠) 하이퍼바이저 완벽 가이드

[I♥Cloud 03 (아이러브클라우드 03)]

지은이 데이비드 치스널 / 김세영, 정윤선 역 / 서상원, 김재홍 감수 | 출판사 제이펍 | 발행일 2012년 04월 11일

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	판매가	26,000원 → 23,400원 10%
	마일리지	5% 1,300원

	발행일	2012-04-11
	ISBN	8994506381 \| 9788994506388
	기타정보	번역서 \| 340쪽 \| 일반

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	이 책의 원서
		The Definitive Guide to the Xen Hypervisor Prentice Hall \| David Chisnall

[출판사서평]

Xen 하이퍼바이저 내부에 관한 핵심 가이드!
Xen 하이퍼바이저 4.1.x와 완벽 호환

이 책 《Xen 하이퍼바이저 완벽 가이드》는 XenSource의 대표적인 오픈 소스 반가상화 솔루션의 내부 동작에 대한 종합 안내서다. 구조에서 커널 내부에 이르기까지 핵심 코드 구성요소를 소개하고 기술적인 동작 방식을 상세히 보여줄 것이다. 이는 여러분이 이용할 수 있는 핵심 정보를 제공하고, 비용 대비 효율이 높은 고성능의 리눅스 및 윈도우즈 가상 환경을 개발하는 데 Xen 하이퍼바이저를 활용할 수 있게 하기 위함이다.

저자인 치스널은 XenSource 팀과의 독점적인 협업을 통해 가상화 관점에서의 단단한 프레임워크와 Xen 하이퍼바이저에 기반을 둔 디자인 철학을 정의하였다. 그런 다음에 하이퍼바이저의 구조, 인터페이스, 장치 지원, 관리 툴, 그리고 가상환경에 맞도록 애플리케이션 최적화를 원하는 개발자들에게 내부 요소들을 심도 있게 경험할 수 있도록 하고 있다. 또한 그는 실세계 예제들을 통해 Xen의 강점과 위험 요소를 보여주고, 나아가 직접 실습할 수 있는 예제를 포함시켜 독자들에게 매우 귀중한 경험을 제공하고 있다.

이 책에서 보여준 저자의 통찰력 있는 관점들은 간단하면서도 비용 면에서 효율적인 가상 시스템을 구축하려는 여러분들이 Xen 하이퍼바이저의 구성 및 운용 방식에 대한 상세한 그림을 그리는 데 도움을 줄 것이다.

이 책의 주요 내용은 다음과 같다.
• Xen 가상 구조의 이해
• 공유 정보 페이지, 그랜트 테이블, 메모리 관리 시스템의 사용
• Xen의 추상 장치 인터페이스에 대한 이해
• 장치 지원 관리 및 설정, 이벤트 채널 다루기, XenStore 모니터링, 핵심 장치 지원, 새로운 장치 추가
• Xen API와 사용자 공간 툴을 통한 내부 동작의 이해
• 스케줄러 인터페이스와 API를 통한 가상머신 다루기, 새로운 스케줄러 추가
• HVM을 이용한 게스트 머신의 속도 최적화

추천사

“Xen 커뮤니티는 가상화 산업을 이끌어가고 있고, 이 책은 Xen 하이퍼바이저와 가상화 상품의 성장과 발전에 중요한 역할을 할 것이다.”
_ 이안 프레트(Ian Pratt), Xen 프로젝트 리더이자 XenSource의 창립자

“클라우드 컴퓨팅이 IT 패러다임 전환의 대표주자로 부상하면서 그 핵심 기술인 가상화 기술에 대한 이해가 시급한 상황이다. 하지만 국내에서는 서버 가상화 기술에 대한 깊이 있는 서적이 전무한 실정이며, 해외 역시 몇 권 나와 있지 않다. 이러한 상황에 Xen Internal을 가장 효율적으로 설명한 책이 편역이 되었다는 소식은 Xen을 공부하고 활용하고자 하는 실무자에게 단비와 같은 소식이 아닐까 싶다. 이 책은 Xen 소스 코드를 이해하도록 도와주면서 H/W, OS, Hypervisor에 대한 전반적인 그림을 그릴 수 있도록 해주며, Xen을 활용하여 소프트웨어를 개발하거나 포팅하고자 하는 실무자에게도 실용적인 가이드가 될 것이라 확신한다.”
_ 한재선, KT 클라우드웨어 CTO 겸 NexR 대표이사

제1부 Xen 가상화 머신

1장 가상화의 현재 3
1.1 가상화란? 3
1.1.1 CPU 가상화 4
1.1.2 I/O 가상화 5
1.2 왜 가상화를 하는가? 8
1.3 첫 가상 머신 9
1.4 x86의 문제점 10
1.5 몇 가지 해결책들 11
1.5.1 바이너리 재작성 11
1.5.2 반가상화 12
1.5.3 하드웨어 지원 가상화 15
1.6 Xen의 철학 17
1.6.1 정책과 메커니즘의 분리 17
1.6.2 줄임의 미학 18
1.7 Xen의 구조 19
1.7.1 하이퍼바이저, 운영체제, 그리고 애플리케이션 19
1.7.2 도메인 0의 역할 22
1.7.3 비특권 도메인 24
1.7.4 HVM 도메인 25
1.7.5 Xen 설정 26

2장 Xen 구조 파헤치기 31
2.1 반가상화 게스트 부팅 31
2.2 특권 링을 통한 제한적인 오퍼레이션 32
2.3 하이퍼콜을 통한 특권 명령 변환 34
2.4 Xen 이벤트 모델 38
2.5 공유 메모리를 이용한 통신 39
2.6 분리 장치 드라이버 모델 41
2.7 가상 머신의 생명주기 43
2.8 예제: 간단한 Xen 커널 44
2.8.1 게스트의 시작점 46
2.8.2 모아서 이해하기 49

3장 공유 정보 페이지의 이해 55
3.1 부트 타임 정보 알아보기 55
3.2 공유 정보 페이지 59
3.3 Xen의 시간 관리 62
3.4 예제: gettimeofday() 구현 64

4장 그랜트 테이블의 사용 69
4.1 메모리 공유 69
4.1.1 페이지 프레임 매핑 71
4.1.2 도메인 간 데이터 전달 74
4.2 장치 I/O 링 76
4.3 권한의 승인 및 회수 78
4.4 예제: 승인된 페이지 매핑 83
4.5 예제: 가상 머신 간 메모리 공유 85

5장 그랜트 테이블의 사용 89
5.1 x86의 메모리 관리 89
5.2 의사-물리 메모리 모델 93
5.3 32비트 x86에서의 세그먼트 95
5.4 Xen 메모리 도우미의 사용 98
5.5 벌룬 드라이버를 이용한 메모리 사용 제어 100
5.6 기타 메모리 관련 기능 102
5.7 페이지 테이블의 업데이트 105
5.7.1 새 가상 머신 인스턴스의 생성 111
5.7.2 페이지 폴트 다루기 112
5.7.3 일시중지, 재개, 그리고 이주 113
5.8 트랜센던트 메모리 114
5.9 예제: 공유 정보 페이지의 매핑 117

제2부 장치 입출력

6장 장치 드라이버의 이해 121
6.1 분리 드라이버 모델 122
6.2 도메인 0에서 드라이버 역할 제거 124
6.3 공유 메모리 링 버퍼의 이해 125
6.3.1 Xen 구현체 테스트 128
6.3.2 메모리 베리어를 이용한 오퍼레이션 순서 정하기 131
6.4 XenBus로 장치 연결 132
6.5 이벤트로부터 알림 다루기 135
6.6 XenStore를 통한 환경설정 136
6.7 예제: 콘솔 장치 137

7장 이벤트 채널 143
7.1 이벤트와 인터럽트 143
7.2 트랩 다루기 144
7.3 이벤트 타입 147
7.4 이벤트 요청 149
7.5 이벤트 채널의 바인딩 153
7.6 연결된 채널 상의 오퍼레이션 154
7.7 채널 상태 얻기 155
7.8 채널 마스크 156
7.9 이벤트와 스케줄링 158
7.10 예제: 콘솔 드라이버 160

8장 XenStore 탐험 169
8.1 XenStore 인터페이스 169
8.2 XenStore 둘러보기 170
8.3 XenStore 장치 173
8.4 키 읽고 쓰기 176
8.4.1 사용자 공간의 방식 177
8.4.2 커널에서 제어하기 179
8.5 기타 오퍼레이션 189

9장 핵심 장치 지원 191
9.1 가상 블록 장치 드라이버 191
9.1.1 블록 디바이스의 설정 192
9.1.2 데이터 전송 196
9.1.3 blktap 드라이버 200
9.2 Xen 네트워크의 사용 205
9.2.1 가상 네트워크 인터페이스 드라이버 205
9.2.2 가상 인터페이스 설정 205
9.2.3 보내기 및 받기 207
9.2.4 NetChannel2 211

10장 기타 Xen 장치 215
10.1 CD 지원 215
10.2 가상 프레임 버퍼 216
10.3 TPM 드라이버 222
10.4 네이티브 장치 222
10.4.1 PCI 지원 223
10.4.2 USB 장치 226
10.5 새 장치 추가하기 227
10.5.1 장치 전파 227
10.5.2 링 버퍼 설정 228
10.5.3 어려운 점 229
10.5.4 장치 접근 231
10.5.5 백엔드 설계 232

제3부 Xen 해부

11장 Xen API 237
11.1 XML-RPC 238
11.1.1 XML-RPC 데이터 형태 238
11.1.2 원격 프로시저 콜 239
11.2 Xen 인터페이스 계층구조 240
11.3 Xen API 클래스 242
11.3.1 C 바인딩 244
11.4 Xend 함수 248
11.5 xm 커맨드 249
11.6 Xen CIM 제공자 251
11.7 예제: 동작 중인 VM 나열 253
11.8 요약 257

12장 가상 머신 스케줄링 259
12.1 스케줄러 인터페이스 개요 260
12.2 스케줄러의 역사 262
12.2.1 SEDF 264
12.2.2 크레딧 스케줄러 265
12.2.3 크레딧2 스케줄러 267
12.3 스케줄러 API의 사용 268
12.3.1 스케줄러의 실행 270
12.3.2 도메인 0 상호작용 273
12.4 예제: 새로운 스케줄러의 추가 275
12.5 요약 280

13장 HVM 지원 281
13.1 수정하지 않은 운영체제의 실행 281
13.2 Intel VT-x와 AMD SVM 284
13.3 HVM 장치 지원 286
13.4 하이브리드 가상화 288
13.5 에뮬레이트된 BIOS 292
13.6 장치 모델과 레거시 I/O 에뮬레이션 293
13.7 반가상화 I/O 294
13.8 Xen에서의 HVM 지원 296

부록 A 반가상화 게스트 포팅 안내
A.1 도메인 빌더 303
A.2 부팅 환경 304
A.3 가상 IDT 설정 305
A.4 페이지 테이블 관리 305
A.5 드라이버 306
A.6 도메인 0의 역할 307
A.7 효율성 308
A.8 요약 309

찾아보기 310

데이비드 치스널(David Chisnall)
웨일스 대학교 컴퓨터과학 분야에서 박사학위를 취득한 informIT의 칼럼니스트다. 그는 오픈 소스 Étoilé의 공동 설립자이자 데스크톱 환경의 지식 전달 프로젝트에 실질적인 기여자이기도 하다. 현재도 그는 여러 가지 다른 공학적인 모험에 열성적으로 참여하고 있다.

[역자소개]
김세영
성균관대학교 정보통신공학부를 졸업했으며, 웹, 리눅스, 그리고 C/C++ 언어를 주로 다룬다. 다양한 분야에서 여러 프로젝트를 거치며 식견을 넓히고 있으며, 현재는 가상화 이론 및 구현물에 푹 빠져 있다. 관습과 편견에 얽매이지 않고 재미있게 사는 삶을 추구하기 위해 부단히 노력 중이다. 현재 KT 클라우드웨어의 서버 가상화 팀에서 여러 가상화 솔루션들을 파헤치고 있다. 옮긴 책으로는 《렛츠 고! Ext JS 웹 프로그래밍》(제이펍)이 있다.

정윤선
성균관대학교 정보통신공학부를 졸업했으며, 커널 프로그래밍에 관심을 가지고 있다. 학창 시절 가장 싫어하던 리눅스를 다뤄야 한다고 궁시렁대지만 다른 사람보다 더 꼼꼼하다는 자부심으로 살아가고 있다. 현재 KT 클라우드웨어의 서버 가상화 팀에서 실현 가능한 가상화 이론을 연구하고 있다.