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微分区改变了 POWER 系列服务器的整个规划结构,

时间:2019-10-12 21:42来源:服务器运维
“云计算”概念近年来被炒得非常热,虽然众说纷纭,各厂商都有自己的一套说法与roadmap,但有一点是肯定的:“虚拟化”是实现“云计算”的必由之路。对于IBM小型机,PowerVM是虚拟

“云计算”概念近年来被炒得非常热,虽然众说纷纭,各厂商都有自己的一套说法与roadmap,但有一点是肯定的:“虚拟化”是实现“云计算”的必由之路。对于IBM小型机,PowerVM是虚拟化的核心技术,笔者就本单位的实际情况,结合自己的一些实施经验,谈谈PowerVM在企业中的应用。

PowerVM 是在基于 IBM POWER 处理器的硬件平台上提供的具有行业领先水平的虚拟化技术家族。它是 IBM Power System 虚拟化技术全新和统一的品牌(逻辑分区,微分区,Hypervisor,虚拟 I/O 服务器,APV,PowerVM Lx86,Live Partition Mobility)。大家对 2004 年即出现的 APV 应该记忆犹新,随着 Power6 的推出和 i 和 p 系列的合并,APV 也发展成为 PowerVM。 PowerVM 有三个版本,分别是 PowerVM Express Edition,PowerVM Standard Edition,PowerVM Enterprise Edition。对于 Power6,PowerVM 新支持 Multiple Shared Processor Pools 功能和 Live Partition Mobility 功能。

本文向您详细地介绍了 Power System 虚拟化相关的技术和亮点,让您对这些最新的虚拟化技术有一个全面的了解。本文来自 微分区改变了 POWER 系列服务器的整个规划结构,PowerVM是虚拟化的核心技术【澳门新濠3559】。IBM Systems Magazine for AIX 中文版。

一、虚拟化与IBM PowerVM简介

下面就其主要部分介绍一下,以方便后面实战部分的阅读。

 

预备知识

PowerVM分为简捷版、标准版和企业版,不同版本包含的功能有所差异。它的中心思想在于,把CPU、内存、I/O (网卡、SCSI卡、光纤卡)由独占的方式,变为共享的方式,以提高资源的使用率。同时引入资源池的概念,以提高资源的整合程度。管理上,提供快速部署的能力,另外,动态分区迁移技术能大大降低系统维护的停机时间。PowerVM涉及的技术要点有:微分区、Virtual I/O Server、内存共享、虚拟SCSI卡、虚拟网卡、虚拟光纤卡、动态分区迁移等。

微分区(Micro-Partitioning)
微分区改变了 POWER 系列服务器的整个规划结构。实施 APV 后,可以在资源分配方面提供更大的灵活性和细分能力。添加处理器的部分处理能力而不是整个处理器,还能够帮助客户更好地利用服务器。使用工作负载管理器(WLM)和 PLM 有助于更好地优化这些资源。

自从引入 POWER5 技术以来,虚拟化提供了许多出色的特性。它是服务器整合的基础;有助于减少计划内停机时间,对于绿色计算领域很重要。更快更大的服务器不但有更多的可用内存,而且包含 Virtual I/O (VIO) 服务器、Virtual Ethernet、shared Ethernet adapter (SEA)、Virtual SCSI 和 Micro-Partitioning 等功能。另外,Simultaneous multi-threading (SMT) 可以显著提高大多数工作负载的性能。但是,使用这些特性的关键是至少要安装 AIX V5.3(或 Linux),这是使用这些新特性所需的 OS 版本。基于 POWER6 处理器的服务器上的 AIX V6 提供更高级的虚拟化特性。

Power 是没有限制的虚拟化。一些企业打算依靠 PowerVM 虚拟化将多个工作负载整合到较少系统上,从而提高服务器利用率,降低成本。Power VM 为基于 Power Systems 平台的高级 RAS 功能和领先性能为 AIX、IBM i 和 Linux 应用程序提供了一个安全的、可扩展的虚拟化环境。

需要特别说明的是,PowerVM所涉及的诸多技术,不必一步到位全部使用,实际的做法是,根据企业的实际情况,有选择地、分步骤地实施PowerVM的一些要点,因此虚拟化不可能一蹴而就。

现在,分区要么是专用的处理器分区(按整个处理器的增量来分配处理能力),要么是共享的处理器分区(使用微分区);不会出现两者的组合。使用微分区时,可以将一组处理器分配到共享处理器池(SPP),然后使 LPAR 可以(根据在池中获得的容量和优先级)使用这些处理器。此时,服务器上仅有一个 SPP 可用,但多个 LPAR 可以共享这些资源。

POWER5 和 POWER6 服务器的另一个好处是,它们可以在同一台服务器上的不同 LPAR 中同时运行多个不同的 OS。一台服务器可以同时运行 AIX V5.3、AIX V6.1、SUSE Linux Enterprise Server 和 Red Hat Enterprise Linux,它们都在自己的 LPAR 中运行。另外,可以使用 VIO 服务器功能支持它们。hardware management console (HMC) 或 integrated virtualization-manager (IVM) 软件管理服务器。

支持的操作系统版本:

二、应用虚拟化之前的系统架构

虚拟 I/O 服务器
APV 功能部件的关键组件之一是虚拟 I/O 服务器。该设施可以提供 I/O 虚拟化和网络资源虚拟化。虚拟 I/O 服务器是一个分区,用于提供 I/O 资源共享,还用于为一个或多个客户机 LPAR 托管虚拟盘、光存储和 SEA。

选项和术语

与虚拟化有关的术语比较混乱。术语分为三个领域:CPU、内存和 I/O(网络和磁盘)。但糟糕的是,一些命令使用略有不同的缩写词表示相同的东西。在 POWER6 处理器上,通过称为 PowerVM 的特性提供虚拟化。这个特性在 POWER5 系统上称为 Advanced Power Virtualization。POWER6 系列包含三个服务器版本:Express、Standard 和 Enterprise。Express 版只能在入门级系统(Power 520 和 Power 550)上使用,它的功能有限,比如只支持 IVM 和在 VIO 服务器中包含三个 LPAR。Standard 版提供所有虚拟化特性,但是不包括两个为 Enterprise 版保留的功能。Enterprise 版在 Standard 版的基础上增加了 live partition mobility 和 Active Memory Sharing 功能。

对于 POWER5 和 POWER6 服务器,总是运行 POWER Hypervisor,它提供把物理实体(CPU、内存和 I/O 设备等)与实际软件或 LPAR 隔离开的功能。通过运行 VIO 服务器支持客户机 LPAR 可以进一步增强虚拟化功能。VIO 服务器是定制的 LPAR,提供 SEA 和 Virtual SCSI 功能以及 live partition mobility 和 Active Memory Sharing。以前,即使 LPAR 很少使用 I/O 卡,也必须把整个槽分配给 LPAR;通过使用 VIO 服务器,可以在 LPAR 之间共享 PCI 槽中的卡。这可以显著减少 I/O 抽屉、I/O 卡和相关成本。

 

  • AIX 5.3、AIX 6.1 和 AIX 7
  • IBM i 6.1 和 IBM i 7.1
  • Red Hat Enterprise Linux 5 和 Red Hat Enterprise Linux 6(当 Red Hat 发布时)
  • SUSE Linux Enterprise Server 10 和 SUSE Linux Enterprise Server 11

我们在应用虚拟化技术之前,服务器对资源的使用均为dedicated(独占)方式。这样会带来一些问题,每台物理机器能划分多少个LPAR,除了与CPU个数、内存大小有关,主要受I/O槽位的制约。I/O卡往往还需考虑冗余,因此配置I/O柜成了唯一的选择。随着业务的增长,LPAR个数急剧上升,消耗大量电力、机房空间,并且资源利用率很低,造成很大浪费。因此,虚拟化势在必行。

虚拟 LAN
虚拟 LAN 不是 APV 的一部分,它只需要 POWER5 系统上有 AIX 5L V5.3 或支持的 Linux 版本。HMC 用于定义虚拟 LAN 设备,从而使 LPAR 通过内存而非以太网卡连接。一个 LPAR 可支持多达 256 个虚拟 LAN,每个虚拟 LAN 的传输速度都在 1 到 3 Gbps 之间。在这里,性能是值得关注的一点。如果在分区之间使用物理 LAN 连接,则适配器以 LAN 的传输速度运行,而不是以通常快许多的内存传输速度运行。由于适配器能够自行处理其任务,所以需要的处理器开销非常少。如果使用 VLAN,数据传输/交换速度会更快,因为两个分区之间基本上是内存传送。但是,这种传输需要处理器的参与。这两种传输方式的速度可能各有不同,视具体情况而定。但总的来说,VLAN 比物理互连要快。

设置

一定要了解内存和 CPU 资源的三个设置。最小值是引导 LPAR 所需的最低量;在 LPAR 正常引导时,如果资源可用,它会使用期望值;最大值是正在运行的 LPAR 可以使用动态 LPAR 操作把资源提高到的上限。

 

支持的硬件平台:

三、应用虚拟化的过程

共享以太网适配器
SEA 是一种与 APV 一起提供的 POWER5 中的新服务,它支持多个分区共享虚拟 I/O 服务器上的物理适配器。它实际上起着第 2 层网桥的作用,在客户机中的虚拟以太网适配器和主机服务器中的实际适配器之间路由数据。网络适配器共享是通过虚拟 I/O 服务器上配置的 SEA 实现的。通过虚拟 I/O 服务器,数据或者在实际网络中流动,或者经由 Hypervisor 流向实际分区。

Virtual Ethernet 和 SEA

Virtual Ethernet 是从 AIX V5.3 开始引入的,它并不需要 PowerVM。它让两个 LPAR 可以通过 Hypervisor 和 Vrtual Ethernet 通道通信。Virtual Ethernet 传输网络通信流需要一些 CPU 和内存。它还支持 Virtual LAN 和其他安全机制。

SEA 利用 Virtual Ethernet。SEA 并不把以太网适配器分配给 VIO 服务器上的每个 LPAR,而是把实际适配器(或聚合在一起的适配器组)分配给 VIO 服务器。LPAR 使用 Virtual Ethernet 与 VIO 服务器通信,必须传输到机器外的通信流都通过 VIO 服务器中的 SEA 发送出去。为了提供冗余,通常用两个 VIO 服务器作为 SEA,一个设置为主 SEA,另一个在执行故障转移时运行。SEA 可以减少系统上以太网卡的数量并提供故障转移和冗余。

 

  • 配备了 POWER5、POWER6 和 POWER7 处理器的 IBM Power Systems

开始的时候,面对虚拟化这个新事物,我们采取谨慎的态度。有计划,分步骤地应用虚拟化技术。

虚拟 SCSI
在 I/O 方面,使用虚拟 SCSI 服务器共享磁盘和适配器。虚拟 SCSI 服务器运行在虚拟 I/O 服务器上,它能够支持您在一个物理磁盘上分配多个逻辑卷(LV)。然后,您可以将每个 LV 导出到不同的客户机 LPAR。客户机 LPAR 会将这些 LV 视为常规 SCSI 磁盘,而它们实际上可能是通过光纤连接到服务器。例如,您可以使用一个 146GB 磁盘驱动器,将它划分为 3 个 45 Gb LV 并将它们用作 3 个不同 LPAR 的引导磁盘。

Virtual SCSI

以前,如果希望为 LPAR 提供引导磁盘,就必须为连接磁盘的卡提供一个槽,这个槽是这个 LPAR 专用的。随着服务器越来越大、越来越快,需要在其中整合更多的 LPAR,这会显著增加引导 LPAR 所需占用的磁盘和槽数量,更何况还有实际数据磁盘。Virtual SCSI 让 VIO 服务器拥有适配器和磁盘,VIO 服务器可以分割磁盘并把部分磁盘(或整个磁盘)提供给 LPAR,让客户机 LPAR 认为自己拥有完整的引导磁盘。例如,根据 rootvg 的干净程度,大多数 LPAR rootvg 的大小在 30 到 45 GB 之间。目前最小的磁盘大约为 146 GB。通过使用 VIO 服务器,这个 146 GB 的磁盘可以轻松地分割为三个逻辑卷,每个逻辑卷可以作为一个 LPAR 的引导卷。即使为了提供冗余使用两个 VIO 服务器,这仍然可以显著减少磁盘、PCI 卡和 I/O 抽屉。

 

图 1 显示了 PowerVM 虚拟机管理程序的架构:

第一步:建立微分区。通过uncapped模式,相当于在一台物理机器里建立CPU的共享池,大大提高处理能力的利用率。微分区是PowerVM里最容易掌握的技术,它不需要额外的条件,例如VIO Server。

总的来说,这些概念相互独立。为便于后面阅读和实践,我们主要弄清 2 个大的概念:微分区和 VIO server 即可,以下是我个人的白话理解:

内存

直到不久之前,内存的情况还非常简单:内存是 LPAR 专用的。一定要记住,用来跟踪真实内存到虚拟内存映射的 Hypervisor 页面表条目的大小是根据 LPAR 的最大内存计算的,而不是根据期望内存。用户根据经验设置 LPAR 的最大内存,让 Hypervisor 的开销不会超过必要量太多。例如,如果服务器有 128 GB 内存,而 LPAR 的期望内存为 4 GB,那么把最大内存设置为 8 GB 左右而不是 128 GB。

这些页面表条目的 Hypervisor 开销的计算方法通常是,最大内存设置除以 64,然后向上取整到最接近的逻辑内存块大小。对于上面的示例,如果把最大内存设置为 128 GB,Hypervisor 就会为这个 LPAR 的页面表条目保留至少 2 GB 内存,尽管期望值只是 4 GB。如果最大内存设置为 8 GB,那么只保留 128 MB(根据逻辑内存块大小,也可能保留 256 MB)。

4 月,IBM 发布了 Active Memory Sharing 特性。这个工具提供可以由分区共享的内存池,允许在某些情况下过量使用内存,这样就不必购买很多内存。Active Memory Sharing 需要 AIX V6.1(或 IBM i 或 Linux)、POWER6 硬件和一些特定的固件版本。它还需要 PowerVM Enterprise 版,要求 LPAR 中的所有资源都是虚拟化的,LPAR 必须在共享处理器池中(使用 Micro-partitioning)。

Active Memory Sharing 是为内存需求变化大的 LPAR 设计的。VIO 服务器有一组特殊的 Active Memory Sharing 分页设备,在另一个 LPAR 需要内存时,可以根据设置时选择的选项交换出 LPAR 的内存。Active Memory Sharing 并不适用于内存使用量非常稳定或需要可预测的高性能的工作负载。它非常适合大多数测试和开发环境。关于 Active Memory Sharing 如何工作的更多信息,请参见 “Upping the Ante” (www.ibmsystemsmag.com/aix/junejuly09/coverstory/25427p1.aspx)。

 

图 1. PowerVM 虚拟机管理程序的架构
澳门新濠3559 1 

第二步:使用vSCSI:建立VIO Server,VIO Client使用虚拟SCSI卡作为rootvg。先在非关键应用系统上使用,再逐步推广到关系的应用系统。虚拟SCSI盘先是使用内置硬盘的hdisk方式映射,后来为提高使用率,有些系统采用LV的方式映射。再后来VIO Server使用存储上的磁盘。这样,RAID卡的数量不再是制约LPAR个数的因素。

微分区 可以理解成可以小于 1 个 CPU 并和其他分区充分共享 CPU 的 LPAR,内存的使用和 LPAR 没有什么不同。它可以使用 VIO server 共享出来的网卡和存储,也可以不用。

CPU

讨论 CPU 时使用的术语也很混乱。在 IBM Power Systems 环境中,CPU 表示单一处理器或单一处理器核。对于其他厂商,不一定是这种含义,所以最好使用 “核” 这个词,尤其是在讨论许可证时。

核要么分配给 LPAR,要么放在共享处理器池中。有一个特性称为 dedicated donating,但是它的行为基本上与共享处理器池相似。对于专用的核,在引导时把物理核分配给 LPAR,同一个核一直由这个 LPAR 使用。因为一个时钟周期提供 10 毫秒 (ms) 的分派窗口,所以核的分派窗口是 10 ms。当前没有分配给专用 LPAR 的所有核通常都放在共享处理器池中。

在 POWER6 技术出现之前,只有一个共享处理器池。POWER6 服务器支持最多 64 个池,默认的池是 pool 0。如果把 LPAR 定义为使用共享处理器池,它们就可以使用 Micro-partitioning 功能。这意味着可以给 LPAR 分配一个核的十分之一,如果设置正确,LPAR 可以动态地收缩和增长。

基于 POWER5 处理器的 Power Systems 服务器支持 SMT。在基于 POWER5 和 POWER6 处理器的服务器上,许多寄存器是双重的,所以可以在同一个分派窗口中给同一个核分派两个线程,让它们同时运行,这样就可以利用流水线寄存器复制提供的优势。

虚拟 CPU、处理单元和逻辑 CPU 这三个概念会给理解处理能力设置造成困扰。首先,处理能力基本上是衡量可以使用的资源的指标。就像一品脱的瓶子有固定的容量,在给 LPAR 分配 CPU 和内存等资源时,也是指定可以使用的资源量。

 

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第三步:使用共享以太网卡SEA:通过VIO Server的SEA failover增加冗余。共享以太网卡结合etherchannel、trunking的方案,不仅提高网络带宽使用率,而且能大大节省网络布线跳线的工作。但有一点必须特别指出的是,做SEA failover的时候,如果不指定ctl_chan,会造成双VIOS的SEA都激活,产生网络风暴!因此实施时必须格外小心。

VIO server 是一个特殊的分区,负责共享 I/O( 网卡和存储 ) 供其他分区使用。不仅仅是微分区,实际也可以供一般 LPAR 使用,只是考虑到性能的原因,一般不这么做。其中网卡通过实际网卡通过SEA 勾连转换为共享虚拟网卡,通过 虚拟 LAN 和各个分区连通,同时使得各个分区可以通过共享虚拟网卡的桥接与外界联系。共享存储是通过设置虚拟 SCSI 卡 vhost,可以把 VIO server 的 lv 或磁盘,(新 powerVM 还可以包括文件)映射给 vhost,实际 vhost 对应到其他分区就是一块 SCSI卡,可以供其他分区使用。

专用的 CPU

在专用环境中,有一个核的服务器会显示一个处理器(可能在 lsdev –Ccprocessor 的输出中表示为 proc0)。如果关闭 SMT,vmstat 中的 lcpu 会显示有一个逻辑 CPU,lparstat 显示一个在线的虚拟 CPU。在这种情况下,这两个概念不会造成混淆。在关闭 SMT 时,vmstat 中的 lcpu=1 意味着一个真实的核分配给这个 LPAR。在分派线程时,它被分派给 proc0,proc0 代表真实的核。

如果打开 SMT 并运行 vmstat 和 lparstat,会在 vmstat 中看到 lcpu=2,而 lparstat 显示一个在线的虚拟 CPU。在专用环境中,没有虚拟 CPU 这样的概念,但是命令术语不变。lparstat 中的虚拟 CPU 实际上就是真实的 CPU。但是,如果打开 SMT,就会出现逻辑 CPU 的概念。每个逻辑 CPU 代表可以在同一个核上同时运行的线程之一。现在可以使用 mpstat –s 查看分派线程的情况。在打开 SMT 时,vmstat 中的 lcpu=2 意味着有一个核。在分派线程时,它被分派给逻辑 CPU,而逻辑 CPU 映射到 proc0,proc0 代表真实的核。

在专用环境中,有 5 个关键的设置:最小处理器数量、期望处理器数量、最大处理器数量、dedicated donating 以及一个决定在 LPAR 不运行时是否把核返回给池的选项。期望处理器数量是这个 LPAR 在引导时尽可能尝试使用的数量。专用 LPAR 的所有处理器设置都是表示核数的整数。

 

功能

第四步:使用NPIV和虚拟光纤卡。与虚拟网卡类似,虚拟光纤卡达到共享带宽、减少物理槽位、减少物理布线的效果。因为NPIV需要光纤交换机支持,并且对于存储的管理也产生变化,因此必须得到存储管理部门充分理解和支持。需要注意的是,千万不要使用DLPAR去创建虚拟光纤卡,再修改profile,因为两次创建的虚拟光纤卡WWN是不相同的。

共享的 CPU

在共享 CPU 的环境中,虚拟处理器或 CPU 的概念是有意义的。核放在处理器池中,然后通过特定的设置给 LPAR 分配这个池。在核分配方面,现在有 6 个设置:最小、期望和最大处理器单元,最小、期望和最大虚拟处理器数量。因为可以把核的一部分分配给 LPAR,所以使用 “处理器单元 (PU)” 这个词,而不使用核。

例如,我们为一个 LPAR 设置最小值 0.1 PU、期望值 0.8 PU 和最大值 6 PU。还为它设置最小值 1 个虚拟处理器、期望值 2 个虚拟处理器和最大值 6 个虚拟处理器,而且它是不封顶的。打开 SMT。LPAR 按照期望设置(0.8 PU 和 2 个虚拟处理器)引导。

vmstat 命令显示 LCPU 为 4,lparstat 显示 2 个在线的虚拟 CPU。vmstat 和 lparstat 都显示标称处理能力为 0.8,vmstat 还显示 %entc 和 pc 字段。

PU 的期望设置(这里是 0.8)也称为标称处理能力。在 vmstat 中,%entc 是标称处理能力中正在使用的百分比,pc 是当前使用的处理器单元数量。在 LPAR 引导并获得期望的 PU 时,就会保证它随时可以使用期望的 PU。如果 LPAR 不使用这些 PU,Hypervisor 可以把它们分配给另一个 LPAR。如果 LPAR 是不封顶的,它可以超过它的标称处理能力,使用其他 LPAR 不使用的处理器资源。

虚拟处理器数量在共享的环境中有几个用途。首先,虚拟处理器数量决定 LPAR 认为它有多少个核。如果 VP=2,那么 LPAR 有 proc0 和 proc2,它认为自己有 2 个物理核。对于期望设置为 0.8 PU 的情况,这相当于有 2 个虚拟处理器,每个的初始分派窗口为 4 ms(对于完整的核应该为 10 ms)。在分派这两个虚拟处理器时,它们可以分派给相同或不同的核。系统会尝试把它们分派到以前运行它们的核上,但是不保证这一点。必须特别注意虚拟处理器设置,因为它们还告诉 LPAR 可以增长到多大,而且一些软件厂商使用它们计算许可证费用。

在前面的示例中,LPAR 是不封顶的,共享处理器池中有 6 个核,标称处理能力为 0.8,虚拟处理器数量设置为 2;打开了 SMT。在这种情况下,LCPU 显示为 4:因为有两个虚拟处理器,然后由于打开 SMT 而加倍。另外,尽管这个 LPAR 是不封顶的,但是它在增长时不能超过 2 PU,因为虚拟处理器数量实际上起到上限的作用。要想使用池中的所有 6 个核,必须把虚拟处理器数量设置为 6。不封顶的 LPAR 可以超过它的标称处理能力(期望的 PU),但是不能超过期望的虚拟处理器数量或池大小(以其中比较小的值为准)。

关于 Micro-partitioning 技术还要注意几点:

  • 与专用的核一样,完整的核的分派时间是 10 ms 的时间片。
  • 标称处理能力为 0.3 意味着一个核的百分之 30,即 3 ms 的时间片。
  • 标称处理能力为 1.4 意味着,对于每个 10 ms 的时间片,LPAR 有 14 ms 的处理时间(显然需要跨多个核)。对于 2 个虚拟处理器,这相当于每个核上 7 ms。
  • 对于一个核,分配的虚拟处理器越多,分派窗口就越小。
  • 根据标称处理能力、虚拟处理器数量和中断数量,一个 LPAR 可以在多个核上运行。
  • 期望的虚拟处理器数量不能超过标称处理能力的 10 倍或 64(以其中比较小的值为准)。

对于不封顶的 LPAR,每个虚拟处理器可以增加它使用的处理能力,但是不超过一个完整的核(即 10 ms)。因此,即使一个 LPAR 的标称处理能力只有 0.8,但是如果它有两个虚拟处理器而且不封顶,在有资源可用的情况下,它可以增长到 2 个完整的核。但是,如果虚拟处理器数量设置为 1,它就不能超过一个核。如果 LPAR 设置为封顶的,规则就不一样了;封顶的 LPAR 不能超过它的标称处理能力。因此,如果这个 LPAR 是封顶的,它就不能超过 0.8 PU(见表 1)。

PowerVM Enterprise 拥有两项行业领先的新功能,分别名为活动内存共享 (Active Memory Sharing) 和动态分区迁移 (Live Partition Mobility)

四、虚拟化需要考虑的问题

>表 1.共享 CPU
  不封顶 LPAR1 不封顶 LPAR2 封顶 LPAR3
标称数量 2.0 2.0 2.0
需要的虚拟处理器数量 4.0 6.0 4.0
最大增长 4 PU 6 PU 2.0

 

  • 在工作负载需求变化时,活动内存共享智能地将系统内存从一个分区转移到另一个分区。
  • 动态分区迁移支持将正在运行的分区从一个服务器迁移到另一个服务器,且不会发生应用程序中断,从而提高了系统利用率、应用程序可用性并节省了能源。有了动态分区迁移,由于定期服务器维护而发生的计划应用程序中断就会成为过去。

全面虚拟化以后,在获得诸如提高资源利用率、降低成本等好处的同时,给系统管理带来了新的挑战,如果管理配套措施跟不上,虚拟化带来的麻烦可能会超过收益。以下是笔者认为需要考虑的一些问题。

虚拟化的好处和困难

显然,明智地实现虚拟化可以显著地节省资源。但是,要想理解虚拟化背后的概念,一定要掌握相关术语。标称处理能力、处理器单元、虚拟处理器、处理能力和池尤其重要。

本文的英文原文最先在 IBM Systems Magazine 在线网站(www.ibmsystemsmag.com)上发布。

Jaqui Lynch 是 IBM Systems Magazine, Power Systems - AIX 版的技术编辑和 Mainline Information Systems 的资深系统工程师。可以通过 jaqui.lynch@mainline.com 联系 Jaqui。

以下是 PowerVM 的其他功能。

1. 监控手段的变化:使用微分区之前,CPU的使用率最多为100%,但uncapped模式下的CPU使用率,可以是entitlement的几倍,这与设置的virtual CPU个数有关。因此,CPU监控阀值的设定,要根据应用系统来定制。
2. 故障影响面扩大:虚拟化以前,每台物理机器上运行的LPAR个数很少,发生宕机事件,影响很有限;全面虚拟化之后,每台物理机器上运行几十个LPAR,故障的影响面需要很好的评估。
3. 管理复杂度增加:资源的“独占”方式,虽然有所浪费,但管理起来简单,当大量业务运行在同一张网卡、光纤卡上,做维护时,需要考虑的因素一定会比以往多得多。

微分区支持:微分区技术允许对系统进行调节,整合多种独立的工作负载,这有助于降低成本。可将微分区的大小定义为一个处理器的 1/10,并以小到一个处理器的 1/100 的增量更改它。可以为每个核心创建最多 10 个微分区。

  1. 与其它部门协同工作:使用SEA、vSCSI、vFC等技术,相当于VIO Server管理虚拟交换机、管理存储的分配,这些本来由网络、存储管理人员完成的工作,可能系统管理员也有所涉及,因此与其它部门的沟通、协调,让大家都理解虚拟化的技术,对于稳定运行,至关重要。

集成虚拟化管理器(IVM):集成虚拟化管理器 (IVM) 允许您使用一个基于浏览器的易用界面来管理工作负载。

本文叙述了在实施虚拟化过程中的一些心得体会。虚拟化是一个很大的话题,也是一项长期的工作,特别是虚拟化环境下的系统管理,我们也在不断地摸索前进。不管如何,虚拟化是必然的趋势,我们通过借鉴国内外的先进经验,在自身的建设过程中,不断探索和总结。我相信,每个企业都能根据自己的实际情况,让虚拟化技术带来实实在在的效益。

虚拟 I/O 服务器(VIO):支持您共享 I/O 资源。虚拟 I/O 服务器是一个提供特殊用途的分区,向客户端分区提供虚拟 I/O 资源。虚拟 I/O 服务器拥有与客户端共享的资源。为一个分区分配的物理适配器可分享给一个或多个其他分区。虚拟 I/O 服务器消除了针对专用的网络适配器、磁盘适配器和磁盘驱动器的需求。

...

PowerVM Lx86 支持:您可以在 POWER 上运行 x86 Linux 应用程序,此功能支持动态执行 x86 Linux 指令,将它们映射到基于 POWER 的系统上的指令,并缓存映射的指令以优化性能。

共享专用容量(Shared dedicated capacity):获取专用资源的优势,不会产生资源浪费。此功能允许 “捐赠” 专用处理器分区的空闲 CPU 周期,将它们提供给共享池使用,进而提高整体系统性能。专用分区维持着对专用 CPU 周期的绝对优先权,共享仅在专用分区没有使用其所有资源时发生。在基于 POWER6 和 POWER7 处理器的服务器上,支持使用此功能。

多个共享处理器池(Multiple shared processor pools):使用此功能,系统几乎为您执行了所有管理工作。您只需向分区分配优先级,虚拟机管理程序便会根据您应用程序的需要分配处理能力。此功能支持在分配给共享池的分区之间执行自动、非破坏性的处理能力平衡。这会提供更高的吞吐量以及减少基于处理器的软件授权成本的潜力。

NPIV :NPIV 支持从多个客户端分区直接访问光纤通道适配器,从而简化光纤通道 SAN 环境的管理。PowerVM Express、Standard 和 Enterprise Edition 中都提供了 NPIV 支持,以便支持所有基于 POWER6 和 POWER7 的服务器(包括刀片服务器)上的 AIX V5.3、AIX V6.1、IBM i 6.1.1 和 SUSE Linux Enterprise Server 11 分区。

虚拟磁带:PowerVM 拥有两种在基于 POWER6 和 POWER7 处理器的服务器上使用磁带设备的虚拟化方法,这些方法简化了备份和还原操作。两种方法都受 Power VM Express、Standard 或 Enterprise Edition 支持:

  • 对于基于 POWER6 和 POWER7 处理器的服务器上的 AIX V5.3、AIX V6.1 和 SUSE Linux Enterprise Server 11 分区,NPIV 支持 PowerVM LPAR 使用共享物理 HBA 资源访问 SAN 磁带库。
  • 对于基于 POWER6 和 POWER7 处理器的服务器上的 AIX V5.3、AIX V6.1 和 SUSE Linux Enterprise Server 11 分区,虚拟磁带支持允许顺序共享所选的 SAS 磁带设备。

动态分区迁移:将一个正在运行的 AIX 或 Linux 分区从一个物理 Power Systems 服务器迁移到另一个服务器,且不会发生应用程序中断,动态分区迁移可以帮助客户端避免针对计划的系统维护、配置和工作负载管理的应用程序中断。也可以将分区从一个基于 POWER6 处理器的服务器迁移到一个基于 POWER7 处理器的服务器,以简化向较新平台的升级。

PowerVM 动态分区迁移现在可用于配备了两个硬件管理控制台 (HMC)、支持更大且更灵活的配置的环境。 PowerVM 分区同时支持物理和虚拟 I/O,还支持动态、异构的多路径 I/O。凭借此支持功能,分区可拥有一个同时包含物理(比如专用 FC 适配器)和虚拟(比如 NPIV)适配器的存储设备的路径。在基于 POWER6 和 POWER7 处理器的服务器上具有 AIX V5.3 和 AIX V6.1 分区的动态分区迁移环境支持多路径 I/O。

活动内存共享:支持系统内存的更有效利用,PowerVM 的高级内存共享能力可基于不断变化的工作负载需求,向正在运行的虚拟分区动态重新分配内存。

部署:部署您的虚拟化配置包含以下任务:

  1. 安装虚拟 I/O 服务器。
  2. 创建逻辑分区并向它们分配虚拟或物理资源。
  3. 在逻辑分区中安装操作系统。
  4. 按需部署容量。

可用于部署虚拟化配置的工具如下:

  • 硬件管理控制台 (HMC):将一个系统计划(使用 SPT 创建)导入 HMC,HMC 可将该计划部署到托管的系统。HMC 基于系统计划中指定的逻辑分区配置来创建逻辑分区。
  • 虚拟 I/O 服务器:虚拟 I/O 服务器是一种在自己的逻辑分区中运行的软件,向托管系统上的客户端逻辑分区提供虚拟 I/O 资源。虚拟 I/O 服务器支持一个或多个客户端逻辑分区与附加的磁盘或光学设备共享物理适配器。
  • 集成虚拟化管理器:集成虚拟化管理器是未由 HMC 管理的托管系统上的管理分区(虚拟 I/O 服务器)的用户界面。您可以使用集成虚拟化管理器在托管系统上创建 AIX 和 Linux 客户端逻辑分区。您也可以在托管系统上配置虚拟存储和虚拟以太网。

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使用硬件管理控制台部署虚拟化

您可以创建逻辑分区,安装操作系统,并按需为硬件管理控制台 (HMC) 管理的系统部署容量。

要使用 HMC 部署虚拟化配置,请完成以下任务:

  • 可选:输入虚拟化引擎技术的激活代码。
  • 可选:创建虚拟 I/O 服务器逻辑分区。
  • 可选:安装虚拟 I/O 服务器。
  • 澳门新濠3559,创建 AIX 和 Linux 逻辑分区,向它们分配资源。
  • 在逻辑分区中安装 AIX 和 Linux。

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使用集成虚拟化管理器部署虚拟化

您可以在一个由集成虚拟化管理器管理的系统上创建逻辑分区和安装操作系统。要使用 IVM 部署虚拟化配置,请完成以下任务:

  • 输入虚拟 I/O 服务器的激活代码。
  • 安装虚拟 I/O 服务器。
  • 准备虚拟 I/ l服务器管理分区。
  • 创建 AIX 和 Linux 逻辑分区,向它们分配资源。
  • 在逻辑分区中安装 AIX 和 Linux。

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管理您的虚拟机

PowerVM 使用 IVM 管理虚拟机:IVM 可帮助您:

  • 支持将众多计算机资源作为一项资源来看待和执行,从而简化 IT 管理。
  • 提高灵活性,使您的组织可使用共享容量同时满足预料之中和预料之外的服务器需求峰值。

IVM 不需要使用 HMC 管理单一系统上的 LPAR。使用 IVM,客户端可创建 LPAR 来对单一系统进行分区,提供虚拟存储和虚拟以太网的管理。

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选择 PowerVM

在决定使用 PowerVM 作为您的虚拟化工具之前,考虑以下优缺点。

优点:

  • PowerVM 在单一系统上支持多个操作环境。
  • 支持每个处理器核心最多 10 个 VM。
  • 处理器、内存和 I/O 资源可在 VM 之间动态迁移。
  • VM 可使用专用或共享(受限制或不受限制)的处理器资源。
  • 处理器资源可基于工作负载需求在 VM 之间自动转移。
  • 一组 VM 的处理器资源可受到限制,减少软件授权成本。
  • Power Systems 服务器和 VIOS 的存储资源可集中化到池中,以优化资源利用率。
  • 简化入门级 Power Systems 服务器和刀片服务器的 VM 创建和管理。
  • 支持在 Linux on PowerVM 上运行许多 x86 Linux 应用程序。
  • 活动的 AIX 和 Linux VM 可在服务器之间迁移,从而消除了计划的中断。
  • 智能地将内存从一个 VM 转移到另一个 VM,以提高内存利用率。
  • 简化光纤通道 SAN 环境的管理并提高性能。

缺点:

  • 在需求高峰时期,性能可能受到影响。PowerVM 的 Linux 虚拟化实现拥有支持极细粒度的资源管理和控制的机制,但在高峰时期,仍然存在性能降级的可能。
  • 使用 IBM PowerVM,您可以虚拟化 10 个逻辑分区 (LPAR) 来共享一个 CPU,甚至共享 NIC,这种做法对性能(太少的硬件上具有太多活动)和可用性(考虑一个 CPU 失败的后果)具有负面影响。虚拟化的灵活性和可配置性可能导致产生设计很糟糕的系统,进而导致公司放弃其整个虚拟化战略。
  • 安全:在过去,如果一台服务器受到破坏,可以将漏洞限制于该服务器。使用虚拟化,物理服务器内的每个逻辑分区或虚拟环境都可能受到破坏。尽管系统管理员有能力确保物理机器内的逻辑分区无法彼此访问,但您不应该忽视物理安全。
  • 举例来说,尽管在许多情况下不需要使用专用的硬件管理控制台 (HMC) ,大部分 IBM System p 使用者仍会使用 HMC 来执行其 Linux 逻辑分区和虚拟化配置。如果管理员离开他的办公桌并打开着控制台,入侵者就有可能获得对物理服务器内每个逻辑环境的访问。

编辑:服务器运维 本文来源:微分区改变了 POWER 系列服务器的整个规划结构,

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