====== XEN: instalacja usług i dodawanie gości ======

Celem laboratorium jest zapoznanie się z instalacją i konfiguracją hypervisora Xen. Po zakończeniu laboratorium student powinien rozumieć architekturę, na której oparty jest Xen; potrafić go zainstalować i skonfigurować podstawowe domeny gości. 

===== Preliminaria =====

Jak wszystko na Debianie (jeśli ktoś nie zauważył, pracujemy na Debianie), wymagane programy instalujemy menadżerem paczek ''apt-get''. Krótka instrukcja obsługi dla niewtajemniczonych:
<code bash>
apt-get install paczka
</code>
instaluje paczkę. Kiedy w treści laboratorium pojawi się sformułowanie: instalujemy paczkę 'nazwa paczki', należy użyć apt-get'a.

===== Lekcja 1: Nazewnictwo =====

Aczkolwiek nazwa ma mało wspólnego ze znaną [[https://youtu.be/_dF3VTOcbuo|bohaterką lat 90-tych]], warto zapamiętać, że w obu przypadkach powinno wymawiać się 'X' jako 'z'. Zatem 'zen'.

===== Lekcja 2: Z wielką mocą przychodzi wielka odpowiedzialność =====

W związku z tym, że konfiguracja Xena wymaga licznych uprawnień, będą Państwo pracować na koncie root'a. Mogą Państwo zatem wszystko zepsuć. W razie odczuwania nieodpartej potrzeby psucia (także w przypadku wątpliwości, czy jakaś komenda czegoś nie zepsuje/nie zepsuła) proszę wołać prowadzącego. Za egoistyczne psucie "samemu" zostały obmyślone wyrafinowane kary:

  - brak obecności;
  - brak zaliczenia;
  - rozmowa z Dziekanem na temat przyszłości studiowania na tym wydziale.

Aby zalogować się na konto root'a, należy wykonać w terminalu polecenie:
<code bash>sudo su</code>

===== Lekcja 3: Czy nasz sprzęt da radę =====

Xen wspiera (w drobnym uproszczeniu) trzy rodzaje gości:
  - PV (Paravirtualization) --- goście są świadomi tego, że są tylko gośćmi na maszynie gospodarzy. Nie muszą udawać, że mają prawdziwy sprzęt --- ten typ gości nie wymaga wsparcia sprzętowego dla wirtualizacji. W szczególności mogłoby nawet dojść do tego, że XEN jest zainstalowany na gościu KVM, i posiada gości PV. 
  - HVM (Hardware-Assisted Virtualization) --- tak zwana pełna wirtualizacja. Goście nie są świadomi istnienia gospodarza, trzeba im zatem zapewnić całą infrastrukturę. Wymaga to wsparcia sprzętowego.
  - PV+HVM --- obie techniki można mieszać, uzyskująć efekt hybrydowy, np. goście HVM mają zainstalowane specjalne sterowniki pozwalające im lepiej pracować w środowisku Xen.

Zatem, jeżeli chcemy obsługiwać pełną wirtualizację, musimy sprawdzić czy posiadamy wsparcie sprzętowe.

  - I metoda (niezalecana): sprawdzić w dokumentacji procesora 
  - II metoda: sprawdzić wyjście komendy: <code bash>lscpu</code> w poszukiwaniu sekcji "Wirtualizacja" (ew. angielski odpowiednik). Powinno znajdować się tam informacja, jakie technologie są wspierane, w przypadku procesora marki AMD, szukamy nazwy 'AMD-V'.
  - III metoda (zalecana): sprawdzić zawartość pliku ''/proc/cpuinfo'' pod kątem występowania napisów 'vmx' (technologia Intela) lub 'svm' (technologia AMD). Polecamy zastosowanie narzędzi typu ''grep'', ''egrep'', etc. 

**Pytanie 1**: czy nasz sprzęt wspiera writualizację sprzętową? Jeśli tak, to w jakiej technologii?

Jeśli chodzi o inne wymagania sprzętowe, wiele zależy od typu gości. Dobrze byłoby mieć więcej niż jeden rdzeń, np. po jednym na gościa + gospodarz. Poza tym rozsądnie jest założyć, że gość może zużyć około 512MB RAM'u i jakieś 5GB miejsca na dysku twardym.

**Pytanie 2:** Czy nasze PC'y wystarczą na spokojne uruchomienie trzech gości? 

  * Podpowiedź 1: proszę posiłkować się narzędziami: ''lscpu'', ''fdisk'', ''free''.
  * Podpowiedź 2: zanim zaczną Państwo wołać prowadzącego, proszę sprawdzić dokumentację polecenia, np. <code bash>fdisk --help</code> lub <code bash>man fdisk</code>

===== Lekcja 4: Konfiguracja sieci =====

Żeby być dobrym gospodarzem, trzeba mieć skonfigurowaną sieć. Xen **nie** zrobi tego za nas. Potrzebujemy mostka ("bridge interface"), który pozwoli nam maszyny gości podpiąć pod fizyczny interfejs sieciowy. Istnieje co najmniej pięć narzędzi potrafiących stworzyć bridge interface:
  - NetworkManager (nawet z poziomu GUI),
  - systemd,
  - ip,
  - bridgeutils,
  - zwykły edytor tekstu.

Mamy to nieszczęście, że Debian wspiera wszystkie z nich. Ze względu na prostotę użyjemy ostatniej metody (nie znaczy najlepszej). Zacznijmy od instalacji pakiety ''bridge-utils'' (patrz: [[pl:dydaktyka:sitw:2016:xen:lab1#Preliminaria:|preliminaria]]). Dzięki temu pakietowi możemy używać nowej komendy ''brctl'', służącej do kontrolowania istniejących mostków.

**Pytanie 3:** Ile jest aktualnie mostków w systemie, jak je wyświetlić? Proszę skorzystać z dokumentacji komendy.

Zanim dodamy mostek, musimy sprawdzić jakie fizyczne interfejsy sieciowe istnieją w naszym systemie. Ponownie istnieje na to setka sposobów, ale najprościej jest użyć polecenia: 
<code bash>
ip addr show
</code>
i znaleźć połączenie posiadające przypisany adres ip.

**Pytanie 4:** Ile jest fizycznych interfejsów sieciowych w systemie i jak się nazywają?

<WRAP center round important 60%>
UWAGA: gdyby ktoś te laboratoria wykonywał przez sesję ssh, niech ma się na baczności. Bardzo łatwo można doprowadzić do zerwania połączenia, więc zawsze trzeba mięć pod ręką inny sposób komunikacji.
</WRAP>

Aby dodać mostek, edytujemy plik ''/etc/network/interfaces''. Aktualnie powinien tam być tylko jeden wpis na temat interfejsu ''loopback''. Poniżej dopisujemy wpis dotyczący fizycznego interfejsu.

<code>
iface <nazwa fizycznego interfejsu sieciowego> inet manual
</code>

''manual'' mówi tyle, że interfejs ten ma mięć ręczny ustawiany adres ip. Robimy tak dlatego, że od teraz to mostek będzie odpowiadał za komunikację i to on będzie korzystał z tego adresu. W tym celu dopisujemy nowy wpis dotyczący interfejsu mostka o wiele mówiącej nazwie ''xenbr0'':

<code>
auto xenbr0
iface xenbr0 inet dhcp
    bridge_ports <nazwa fizycznego interfejsu sieciowego>
</code>

, gdzie nazwa występująca po ''bridge_ports'' mówi, z jakiego interfejsu fizycznego będzie korzystał mostek.

Teraz proszę zrestartować system, np. komendą ''reboot''.

**Pytanie 5:** Ile teraz mostków jest w systemie?

**Pytanie 6:** Proszę ponownie użyć komendy: ''ip addr show''. Jakie zmiany wystąpiły w połączeniu domyślnym?

===== Lekcja 5: Instalacja =====

Zaczynamy łatwo, proszę zainstalować paczkę ''xen-hypervisor''.

Teraz zacznie się dziać magia: otóż, Xen to taki trochę system operacyjny pasożyt korzystający z zasobów, sterowników, etc. systemu gospodarza. Żeby mógł się dossać do naszego systemu musimy go uruchomić jak każdy inny system operacyjny --- z poziomu menadżera bootowania GRUB. Możemy to zrobić ręcznie wybierając odpowiednią pozycję przy włączaniu komputera, ale w przypadku serwerów to głupi pomysł. W przypadku awarii chcemy, żeby Xen włączył się domyślnie.

Kolejność opcji bootowania określona jest przez nazwy plików w katalogu ''/etc/grub.d''. Plik o mniejszym numerku na początku ma większy priorytet. Pliki ''00_header'' i ''05_debian_theme'' mają największy priorytet, bo to one definiują wygląd menu bootowania. Plik ''10_linux'' natomiast to nasz poczciwy debian, który ma aktualnie większy priorytet od Xena: ''20_linux_xen''. Najprostszym sposobem, żeby to zmienić, to zmienić nazwę na, np. ''08_linux_xen''. Problemem byłoby jednak, gdyby ktoś zaktualizował paczkę ''xen-linux-system'', mogłyby wtedy powstać konflikty. Żeby zmienić nazwę pliku z paczki tak, żeby nie doszło do konfliktów, trzeba użyć narzędzia ''dpkg-divert'', np.

<code bash>
dpkg-divert --add --rename --divert <nowa ścieżka pliku> <stara ścieżka pliku>
</code>

Proszę użyć tego narzędzia, aby zmienić nazwę ''20_linux_xen'' na ''08_linux_xen''. O wyniki operacji proszę się upewnić korzystając z komendy ''ls''.

Następnie proszę uruchomić komendę:
<code bash>
update-grub
</code>
Jest to komenda aktualizująca konfigurację gruba i należy ją wywołać przy **każdej** zmianie jego konfiguracji.

Teraz ponownie włączamy komputer ponownie. Xen powinien być pierwszą opcją na liście.

===== Lekcja 6: konfiguracja domeny gospodarza =====

Teraz znowu jesteśmy w grze, nie powinniśmy odczuwać żadnej różnicy, ale... nasz poczciwy debian jest teraz jedną z maszyn (domen) Xena! Wyjątkową, bo wyjątkową, ale zawsze. Żeby upewnić się, że Xen działa, możemy zalogować się na konto roota i wykonać kilka komend konsoli xena, np.

<code bash>
xl info
xl list
xl help 
xl top
</code>

**Pytanie 7:** Jak się nazywa domena naszego poczciwego Debiana?

**Pytanie 8:** Do czego służy komenda ''xl top''?

Zanim przejdziemy do instalacji gości, musimy zadbać o naszego gospodarza. Problemem jest to, że aktualnie gospodarz to zwykła domena, która będzie musiała współdzielić zasoby z innymi gośćmi. W szczególnym przypadku może zabraknąć zasobów dla gospodarza. Dlatego też musimy zarezerwować dla niego trochę pamięci i czasu procesora.

==== Pamięć  ====

Plik konfiguracji Xena: ''/etc/xen/xend-config.sxp'' ma  lisp'ową składnię, tzn. żeby ustawić opcję o nazwie ''opcja'' na wartość ''wartość'', należy w nim wpisać linijkę: 
<code lisp>
(opcja wartość)
</code>

Interesują nas dwie opcje:
   * ''dom0-min-mem'', której wartość to ram (w megabajtach) zarezerwowany dla domeny gospodarza.
   * ''enable-dom0-ballooning'', której wartość to boolean (yes/no), oznaczający, czy Xen może pożyczać pamięć od domeny gospodarza  dla innych gości.

**Zadanie 1:** Proszę, używając pliku konfiguracyjnego, zarezerwować dla gospodarza jeden gigabajt ramu i zabronić Xenowi pożyczania pamięci.

Plik konfiguracji gruba: ''/etc/default/grub'' zawiera domyślne opcje bootowania. W szczególności można w nim przekazać dodatkowe argumenty w zmiennej ''GRUB_CMDLINE_XEN'', np.

<code bash>
GRUB_CMDLINE_XEN="opcja1=wartosc opcja2=wartosc flaga"
</code>

Aby zarezerwować pamięć dla domeny gospodarza, trzeba ustawić opcję bootowania Xena o nazwie "dom0_mem" na wartość odpowiadającą rezerwowanej pamięci, np. "512M" (zachęcam jednak, by użyć wyższej wartości).


**Zadanie 2:** Proszę wpisać odpowiednie wartości w pliku konfiguracyjnym gruba. Następnie zrestartować system i sprawdzić, czy zmiany rzeczywiście zostały wprowadzone. 

**Pytanie 9**: Czy pamiętaliście o wywołaniu komendy, która zawsze trzeba wywołać przy zmianie konfiguracji gruba?

==== Procesor ====

Chcemy zarezerwować chociaż jeden rdzeń dla naszego dzielnego debiana. Żeby to zrobić, należy wykonać dwa **zadanka**:

  * w konfiguracji xena, ustawić wartość opcji ''dom0-cpus'' na wartość ''1''
  * w konfiguracji gruba, dodać do opcji bootowania xena:
    * opcję dom0_max_vcpus o wartości 1 
    * flagę (czyli opcję bez wartości dom0_vcpus_pin)

I znowu magiczna komenda, i znowu restart, i znowu trzeba sprawdzić, czy wszystko działa według naszych gustów.

===== Lekcja 7: Instalowanie gości =====

Dobra, zbliżamy się do meritum. Żeby stworzyć domenę "gościa", wystarczy użyć komendy:

<code bash>
xl create <ścieżka do pliku konfiguracji gościa>
</code>

Rzecz się wydaje prosta, ale brakuje nam pliku konfiguracji maszyny. Moglibyśmy stworzyć własny na podstawie dokumentacji i plików przykładowych: ''/etc/xen/xlexample.hvm'' oraz ''/etc/xen/xlexample,pvlinux'', ale spróbujmy zrobić to prościej.

Zacznijmy od zainstowania pakietu ''xen-tools''. Zawiera on kilka narzędzi, nas zainteresuje w szczególności jedno: ''xen-create-image''.

**Zadanie 3:** Korzystające z dokumentacji tego polecenia, proszę stworzyć obraz spełniający dane warunki:
  * nazwa hosta: "lab1"
  * pamięć 512MB
  * dwa wirtualne procesory
  * sieć skonfigurowana przez dhcp
  * dystrybucja debian stretch
  * zapis obrazu używając lvm, grupy o nazwie ''sitw'' (ostatnia opcja w manualu komendy). 
    * jeśli lvm nie jest skonfigurowane na hoście, proszę zapisać obraz w postaci pliku w katalogu domowym "studenta"

Narzędzie pobiera i konfiguruje dla Państwa świeżą instalacje debiana, proszę spędzić 5 minut na lekturze internetu, co to jest lvm. Lub innych konstruktywnych zajęciach.

**Pytanie 11:** Jakie jest hasło root'a utworzonej maszyny?

Po udanym utworzeniu obrazu gościa, trzeba uruchomić maszynę. Jej plik konfiguracyjny znajduje się w ''/etc/xen''. Proszę użyć komendy ''xl create'' do uruchomienia maszyny.

**Pytanie 12:** Jaki jest teraz wynik komendy ''xl list''.

**Pytanie 13:** Ile istnieje teraz interfejsów sieciowych na gospodarzu?

===== Lekcja 8: Sterowanie gośćmi =====

Aby zalogować się na gościa wystarczy użyć komendy:
<code bash>
xl console <nazwa gościa>
</code>

Mam nadzieję, że pamiętają Państwo hasło roota... Jeżeli uda się Państwu zalogować na maszynę, konsolę można opuścić używając skrótu ''CTRL+]''. 

Istnieją oczywiście inne metody logowania do maszyny gościa. Spróbujmy zalogować się na niego przez ssh i stworzyć na nim jakąś usługę, żeby nie czuł się bezużyteczny.

==== Konfiguracja SSH na gościu ====

  - Tworzymy na gościu nowego użytkownika nie-roota (''xl console'' + ''adduser'').
  - Jako root uruchamiamy ssh (''systemctl start ssh && systemctl enable ssh'').
  - Jako root sprawdzamy adres ip interfejsu sieciowego (to chyba już umiemy)
  - Opuszczamy maszynę
  
Teraz wystarczy zalogować się poprzez ssh używając nowo stworzonego użytkownika na podanym adresie.

<code bash>
ssh user@adres
</code>

**Pytanie 13:** Czy kolega/żanka z innej grupy też może zalogować się przez ssh na Państwa gościa?

==== Wirtualny serwer WWW ====

  - Logujemy się na konto root'a na gościu
  - Instalujemy pakiet ''apache2''
  - Uruchamiamy usługę ''apache2'' (znowy ''systemctl'', chyba już Państwo załapali jak to działa?)
  - Modyfikujemy plik ''/var/www/html/index.html''
  - Z poziomu gospodarza uruchamiamy przeglądarkę i oglądamy stronę pod adresem IP gościa.

**Pytanie 14:** Czy kolega/żanka z innej grupy też widzi Państwa stronę?

===== Lekcja 9: Sprzątanie =====

**Zadanie 4:** Zatrzymać gościa jednym z poleceń 'xl'.

**Zadanie 5:** Usunąć obraz gościa poleceniem ''xen-delete-image''

Teraz trzeba tylko przygotować komputer na przybycie kolejnej grupy laboratoryjnej. W tym celu, proszę uruchomić, jako root, komendę:

<code bash>
wget -O lab_1_clean.tar.gz https://ai.ia.agh.edu.pl/wiki/_media/pl:dydaktyka:sitw:2016:xen:lab_1_clean.tar.gz && tar xf lab_1_clean.tar.gz && cd lab_1_clean && ./clean_xen_lab1.sh && cd .. && rm -rf lab_1_clean.tar.gz && rm -rf lab_1_clean  </code>
Następnie proszę uruchomić komputer ponownie, tym razem bez Xena i zaktualizować konfigurację gruba:
<code bash>
update-grub
</code>