IBM小型机虚拟化技术应用实践
2014-10-10李捷
摘要：虚拟化是当前信息技术领域的研究热点和技术前沿。在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为独占方式。随着业务的增长，服务器数量会急剧上升，这将消耗大量电力和机房空间，使系统管理变得复杂，因此，虚拟化势在必行。文章基于IBM小型机虚拟化技术关键，描述了IBM小型机虚拟化实施过程中的规划、设计与关键的操作步骤，提出了实施小型机虚拟化的成效及新问题。
关键词：IBM小型机；虚拟化技术；信息技术；服务器
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0035-02
1 服务器虚拟化概述
当前虚拟化技术是信息技术领域的热门话题，在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为独占方式。随着业务的增长，服务器数量会急剧上升，消耗大量电力、机房空间，使系统管理变得复杂，并且资源利用率很低，造成很大浪费。因此，虚拟化势在必行。
2 IBM小型机虚拟化技术应用实例
2.1 虚拟化环境及规划设计
采用现有的两台P6 550小型机作为服务器硬件平台。每台小机基本配置：2*Power6 CPU、16G内存、两张光纤以太网卡、两张光纤通道卡、内置硬盘270G、外接存储300G。一台HMC硬件管理控制台（V7R7.1.0.2）。
2.2 微分区设计
2.2.1 分区规划：设计四个client分区，用作信息系统的备用平台及培训环境平台；一个VIO server分区。其中client分区分别是业务分区（生产系统分区sc和营销系统分区yx）和培训分区（px1和px2）。
2.2.2 CPU与内存设计：业务分区按照两个分区同时运行时所需CPU及内存资源设计期望值（desire）；共享方式采用非受限模式（uncapped），相当于在这台物理机器里建立共享处理器池（SPP），然后使客户分区可以使用这些处理器，确保客户分区在满足了CPU期望资源情况下，还能获得共享处理器池中的空闲CPU
资源。
2.2.3 网络与存储设计：所有分区分别划于各自系统所属网段；两个业务分区的rootvg使用本地硬盘空间，ora_vg主要用于安装数据库软件，使用存储磁盘空间，两个培训分区rootvg使用存储空间。
2.3 VIO server的设计
2.3.1 共享磁盘与虚拟适配器设计：共享存储是通过在VIOS分区中设置虚拟SCSI适配卡vhost，然后把VIOS分区中的lv或磁盘映射给vhost，vhost对应到其他客户分区就是一块SCSI卡，可以供其他客户分区使用。每个LV影射到不同的客户分区。客户分区会将这些LV视为常规的SCSI磁盘。在VIOS分区中将本地硬盘rootvg（270G）划分出两个逻辑卷（lv），各50G作为客户分区的rootvg，每个逻辑卷按设计影射一个vhost。例如，sc分区的rootvg应用的是VIOS分区的vhost1，而vhost1影射名为sc_rootvg的逻辑卷，在sc分区看来大小为50G的逻辑卷sc_rootvg只是一个常规的SCSI磁盘。
2.3.2 VIOS分区与客户分区虚拟SCSI适配器设计：VIOS分区创建虚拟SCSI适配器，其中SCSI id 100的适配器用于映射服务器光驱设备cd0；保留作用的虚拟适配器可用于信息系统主备系统切换时，挂接生产系统环境的存储磁盘空间；客户分区中分别有一个虚拟SCSI适配器用于映射服务器光驱。其中sc、yx两个客户分区分别创建7个虚拟SCSI适配器，其中两个适配器分别用于映射server分区中sc_rootvg、sc_oravg和yx_rootvg、yx_oravg，其余保留适配器用于映射server分区的存储挂接空间。以VIO server和sc分区为例，虚拟SCSI适配器设计详见表1所示，其他分区的虚拟SCSI适配器设计类似。
2.3.3 虚拟网络适配器设计：在VIOS分区中创建ent2和ent3两个虚拟网络适配器，其中ent2作为默认虚拟接口，ent3作保留；在每个客户分区创建两个虚拟网络适配器ent0和ent1，其中ent0用于外连网络接口，ent1保留；为了提高物理网卡带宽，在VIOS中将两个物理适配器ent0和ent1作以太网隧道（ethernet_channel）绑定，此时VIOS会生动生成一个网络适配器，这里就是ent4。我们这里设计将虚拟适配器ent2和聚合接口ent4作关联，VIOS会自动生成SEA（共享以太网适配器）设备，这里就是生成了ent5。
2.3.4 虚拟LAN设计：物理网卡通过SEA映射到共享虚拟网卡，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。在VIOS分区中将虚拟适配器ent2设置成IEEE 802.1q兼容适配器及访问外部网，允许通过的VLAN中加入客户分区所属的VLAN；在各个客户分区中将ent0的VLAN标识设置为各自VLAN号。
2.4 虚拟化实施操作过程
2.4.1 根据虚拟化规划设计，通过HMC创建VIOS分区及各客户分区，在分区概要文件中配置处理器、内存、I/O、虚拟适配器等参数。
2.4.2 建立VIOS分区与客户分区vSCSI影射关系。图1中左图是VIOS分区的虚拟适配器配置，右图中显示yx分区中适配器标识为10，4，5的vSCSI影射至VIOS分区适配器标识为100、121、122的vSCSI。其他客户分区与VIOS分区有类似的虚拟适配器影射关系。
2.4.3 在VIOS中创建需要共享的逻辑卷，建立vSCSI与逻辑卷的影射关系；将两张物理网卡ent0和ent1作ethernet_channel绑定，将聚合网卡后生成的ent4与虚拟网卡ent2勾连生成SEA网卡ent5，并可在ent5中配置ip地址便于远程访问VIOS分区的管理；在SEA中创建客户分区vlan。
2.4.4 启动客户分区，安装操作系统。由于虚拟设备由VIOS分区激活提供，所以必须保持VIOS分区处于运行状态。
3 虚拟化实施后成效
实施IBM小型机虚拟化后，为核心信息系统提供了灵活的备用平台支持。同时，配合已建成的IBM SVC存储虚拟化，可以组建一个比较完整的灾备系统，提高信息系统可用性；小型机虚拟化的实施，提供了完善的AIX操作系统的培训环境及系统测试环境。
4 虚拟化后需要考虑的问题
系统监控手段会发生变化，使用微分区之前CPU的使用率最多为100%，但在uncapped模式下的CPU使用率监控，必须结合虚拟CPU个数，根据系统应用来定制CPU监控阀值；系统故障时影响面扩大，没有实施虚拟化时，每台物理机器上可能只运行一个系统，发生宕机事件，影响面很有限；实施虚拟化之后，每台物理机器上运行多个分区系统，故障的影响面存在扩大的风险，因此需要充分地评估及技术控制措施；系统管理复杂度会增加，原有资源是独占方式，虽然有所浪费，但管理起来简单。当大量业务系统运行在同一物理机器、同一张网卡、光纤卡上，进行系统维护时，就需要考虑更多风险因素。
5 结语
对于IBM小型机，虚拟化的核心技术是PowerVM，它涉及了诸多技术，不必一步到位全部使用，我们应根据企业对于虚拟化的实际应用需求，有选择地、分步骤地实施PowerVM的一些高级应用特性，如高可靠性的双VIOS部署方式或I/O性能更好的NPIV及IVE技术，让虚拟化技术为企业带来实实在在的效益。
作者简介：李捷（1982-），男，广东韶关人，广东电网公司韶关供电局工程师，研究方向：信息系统运维、信息安全管理。endprint
摘要：虚拟化是当前信息技术领域的研究热点和技术前沿。在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为独占方式。随着业务的增长，服务器数量会急剧上升，这将消耗大量电力和机房空间，使系统管理变得复杂，因此，虚拟化势在必行。文章基于IBM小型机虚拟化技术关键，描述了IBM小型机虚拟化实施过程中的规划、设计与关键的操作步骤，提出了实施小型机虚拟化的成效及新问题。
关键词：IBM小型机；虚拟化技术；信息技术；服务器
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0035-02
1 服务器虚拟化概述
当前虚拟化技术是信息技术领域的热门话题，在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为独占方式。随着业务的增长，服务器数量会急剧上升，消耗大量电力、机房空间，使系统管理变得复杂，并且资源利用率很低，造成很大浪费。因此，虚拟化势在必行。
2 IBM小型机虚拟化技术应用实例
2.1 虚拟化环境及规划设计
采用现有的两台P6 550小型机作为服务器硬件平台。每台小机基本配置：2*Power6 CPU、16G内存、两张光纤以太网卡、两张光纤通道卡、内置硬盘270G、外接存储300G。一台HMC硬件管理控制台（V7R7.1.0.2）。
2.2 微分区设计
2.2.1 分区规划：设计四个client分区，用作信息系统的备用平台及培训环境平台；一个VIO server分区。其中client分区分别是业务分区（生产系统分区sc和营销系统分区yx）和培训分区（px1和px2）。
2.2.2 CPU与内存设计：业务分区按照两个分区同时运行时所需CPU及内存资源设计期望值（desire）；共享方式采用非受限模式（uncapped），相当于在这台物理机器里建立共享处理器池（SPP），然后使客户分区可以使用这些处理器，确保客户分区在满足了CPU期望资源情况下，还能获得共享处理器池中的空闲CPU
资源。
2.2.3 网络与存储设计：所有分区分别划于各自系统所属网段；两个业务分区的rootvg使用本地硬盘空间，ora_vg主要用于安装数据库软件，使用存储磁盘空间，两个培训分区rootvg使用存储空间。
2.3 VIO server的设计
2.3.1 共享磁盘与虚拟适配器设计：共享存储是通过在VIOS分区中设置虚拟SCSI适配卡vhost，然后把VIOS分区中的lv或磁盘映射给vhost，vhost对应到其他客户分区就是一块SCSI卡，可以供其他客户分区使用。每个LV影射到不同的客户分区。客户分区会将这些LV视为常规的SCSI磁盘。在VIOS分区中将本地硬盘rootvg（270G）划分出两个逻辑卷（lv），各50G作为客户分区的rootvg，每个逻辑卷按设计影射一个vhost。例如，sc分区的rootvg应用的是VIOS分区的vhost1，而vhost1影射名为sc_rootvg的逻辑卷，在sc分区看来大小为50G的逻辑卷sc_rootvg只是一个常规的SCSI磁盘。
2.3.2 VIOS分区与客户分区虚拟SCSI适配器设计：VIOS分区创建虚拟SCSI适配器，其中SCSI id 100的适配器用于映射服务器光驱设备cd0；保留作用的虚拟适配器可用于信息系统主备系统切换时，挂接生产系统环境的存储磁盘空间；客户分区中分别有一个虚拟SCSI适配器用于映射服务器光驱。其中sc、yx两个客户分区分别创建7个虚拟SCSI适配器，其中两个适配器分别用于映射server分区中sc_rootvg、sc_oravg和yx_rootvg、yx_oravg，其余保留适配器用于映射server分区的存储挂接空间。以VIO server和sc分区为例，虚拟SCSI适配器设计详见表1所示，其他分区的虚拟SCSI适配器设计类似。
2.3.3 虚拟网络适配器设计：在VIOS分区中创建ent2和ent3两个虚拟网络适配器，其中ent2作为默认虚拟接口，ent3作保留；在每个客户分区创建两个虚拟网络适配器ent0和ent1，其中ent0用于外连网络接口，ent1保留；为了提高物理网卡带宽，在VIOS中将两个物理适配器ent0和ent1作以太网隧道（ethernet_channel）绑定，此时VIOS会生动生成一个网络适配器，这里就是ent4。我们这里设计将虚拟适配器ent2和聚合接口ent4作关联，VIOS会自动生成SEA（共享以太网适配器）设备，这里就是生成了ent5。
2.3.4 虚拟LAN设计：物理网卡通过SEA映射到共享虚拟网卡，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。在VIOS分区中将虚拟适配器ent2设置成IEEE 802.1q兼容适配器及访问外部网，允许通过的VLAN中加入客户分区所属的VLAN；在各个客户分区中将ent0的VLAN标识设置为各自VLAN号。
2.4 虚拟化实施操作过程
2.4.1 根据虚拟化规划设计，通过HMC创建VIOS分区及各客户分区，在分区概要文件中配置处理器、内存、I/O、虚拟适配器等参数。
2.4.2 建立VIOS分区与客户分区vSCSI影射关系。图1中左图是VIOS分区的虚拟适配器配置，右图中显示yx分区中适配器标识为10，4，5的vSCSI影射至VIOS分区适配器标识为100、121、122的vSCSI。其他客户分区与VIOS分区有类似的虚拟适配器影射关系。
2.4.3 在VIOS中创建需要共享的逻辑卷，建立vSCSI与逻辑卷的影射关系；将两张物理网卡ent0和ent1作ethernet_channel绑定，将聚合网卡后生成的ent4与虚拟网卡ent2勾连生成SEA网卡ent5，并可在ent5中配置ip地址便于远程访问VIOS分区的管理；在SEA中创建客户分区vlan。
2.4.4 启动客户分区，安装操作系统。由于虚拟设备由VIOS分区激活提供，所以必须保持VIOS分区处于运行状态。
3 虚拟化实施后成效
实施IBM小型机虚拟化后，为核心信息系统提供了灵活的备用平台支持。同时，配合已建成的IBM SVC存储虚拟化，可以组建一个比较完整的灾备系统，提高信息系统可用性；小型机虚拟化的实施，提供了完善的AIX操作系统的培训环境及系统测试环境。
4 虚拟化后需要考虑的问题
系统监控手段会发生变化，使用微分区之前CPU的使用率最多为100%，但在uncapped模式下的CPU使用率监控，必须结合虚拟CPU个数，根据系统应用来定制CPU监控阀值；系统故障时影响面扩大，没有实施虚拟化时，每台物理机器上可能只运行一个系统，发生宕机事件，影响面很有限；实施虚拟化之后，每台物理机器上运行多个分区系统，故障的影响面存在扩大的风险，因此需要充分地评估及技术控制措施；系统管理复杂度会增加，原有资源是独占方式，虽然有所浪费，但管理起来简单。当大量业务系统运行在同一物理机器、同一张网卡、光纤卡上，进行系统维护时，就需要考虑更多风险因素。
5 结语
对于IBM小型机，虚拟化的核心技术是PowerVM，它涉及了诸多技术，不必一步到位全部使用，我们应根据企业对于虚拟化的实际应用需求，有选择地、分步骤地实施PowerVM的一些高级应用特性，如高可靠性的双VIOS部署方式或I/O性能更好的NPIV及IVE技术，让虚拟化技术为企业带来实实在在的效益。
作者简介：李捷（1982-），男，广东韶关人，广东电网公司韶关供电局工程师，研究方向：信息系统运维、信息安全管理。endprint
摘要：虚拟化是当前信息技术领域的研究热点和技术前沿。在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为独占方式。随着业务的增长，服务器数量会急剧上升，这将消耗大量电力和机房空间，使系统管理变得复杂，因此，虚拟化势在必行。文章基于IBM小型机虚拟化技术关键，描述了IBM小型机虚拟化实施过程中的规划、设计与关键的操作步骤，提出了实施小型机虚拟化的成效及新问题。
关键词：IBM小型机；虚拟化技术；信息技术；服务器
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0035-02
1 服务器虚拟化概述
当前虚拟化技术是信息技术领域的热门话题，在应用虚拟化技术之前，服务器对资源的使用均为独占方式。随着业务的增长，服务器数量会急剧上升，消耗大量电力、机房空间，使系统管理变得复杂，并且资源利用率很低，造成很大浪费。因此，虚拟化势在必行。
2 IBM小型机虚拟化技术应用实例
2.1 虚拟化环境及规划设计
采用现有的两台P6 550小型机作为服务器硬件平台。每台小机基本配置：2*Power6 CPU、16G内存、两张光纤以太网卡、两张光纤通道卡、内置硬盘270G、外接存储300G。一台HMC硬件管理控制台（V7R7.1.0.2）。
2.2 微分区设计
2.2.1 分区规划：设计四个client分区，用作信息系统的备用平台及培训环境平台；一个VIO server分区。其中client分区分别是业务分区（生产系统分区sc和营销系统分区yx）和培训分区（px1和px2）。
2.2.2 CPU与内存设计：业务分区按照两个分区同时运行时所需CPU及内存资源设计期望值（desire）；共享方式采用非受限模式（uncapped），相当于在这台物理机器里建立共享处理器池（SPP），然后使客户分区可以使用这些处理器，确保客户分区在满足了CPU期望资源情况下，还能获得共享处理器池中的空闲CPU
资源。
2.2.3 网络与存储设计：所有分区分别划于各自系统所属网段；两个业务分区的rootvg使用本地硬盘空间，ora_vg主要用于安装数据库软件，使用存储磁盘空间，两个培训分区rootvg使用存储空间。
2.3 VIO server的设计
2.3.1 共享磁盘与虚拟适配器设计：共享存储是通过在VIOS分区中设置虚拟SCSI适配卡vhost，然后把VIOS分区中的lv或磁盘映射给vhost，vhost对应到其他客户分区就是一块SCSI卡，可以供其他客户分区使用。每个LV影射到不同的客户分区。客户分区会将这些LV视为常规的SCSI磁盘。在VIOS分区中将本地硬盘rootvg（270G）划分出两个逻辑卷（lv），各50G作为客户分区的rootvg，每个逻辑卷按设计影射一个vhost。例如，sc分区的rootvg应用的是VIOS分区的vhost1，而vhost1影射名为sc_rootvg的逻辑卷，在sc分区看来大小为50G的逻辑卷sc_rootvg只是一个常规的SCSI磁盘。
2.3.2 VIOS分区与客户分区虚拟SCSI适配器设计：VIOS分区创建虚拟SCSI适配器，其中SCSI id 100的适配器用于映射服务器光驱设备cd0；保留作用的虚拟适配器可用于信息系统主备系统切换时，挂接生产系统环境的存储磁盘空间；客户分区中分别有一个虚拟SCSI适配器用于映射服务器光驱。其中sc、yx两个客户分区分别创建7个虚拟SCSI适配器，其中两个适配器分别用于映射server分区中sc_rootvg、sc_oravg和yx_rootvg、yx_oravg，其余保留适配器用于映射server分区的存储挂接空间。以VIO server和sc分区为例，虚拟SCSI适配器设计详见表1所示，其他分区的虚拟SCSI适配器设计类似。
2.3.3 虚拟网络适配器设计：在VIOS分区中创建ent2和ent3两个虚拟网络适配器，其中ent2作为默认虚拟接口，ent3作保留；在每个客户分区创建两个虚拟网络适配器ent0和ent1，其中ent0用于外连网络接口，ent1保留；为了提高物理网卡带宽，在VIOS中将两个物理适配器ent0和ent1作以太网隧道（ethernet_channel）绑定，此时VIOS会生动生成一个网络适配器，这里就是ent4。我们这里设计将虚拟适配器ent2和聚合接口ent4作关联，VIOS会自动生成SEA（共享以太网适配器）设备，这里就是生成了ent5。
2.3.4 虚拟LAN设计：物理网卡通过SEA映射到共享虚拟网卡，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。在VIOS分区中将虚拟适配器ent2设置成IEEE 802.1q兼容适配器及访问外部网，允许通过的VLAN中加入客户分区所属的VLAN；在各个客户分区中将ent0的VLAN标识设置为各自VLAN号。
2.4 虚拟化实施操作过程
2.4.1 根据虚拟化规划设计，通过HMC创建VIOS分区及各客户分区，在分区概要文件中配置处理器、内存、I/O、虚拟适配器等参数。
2.4.2 建立VIOS分区与客户分区vSCSI影射关系。图1中左图是VIOS分区的虚拟适配器配置，右图中显示yx分区中适配器标识为10，4，5的vSCSI影射至VIOS分区适配器标识为100、121、122的vSCSI。其他客户分区与VIOS分区有类似的虚拟适配器影射关系。
2.4.3 在VIOS中创建需要共享的逻辑卷，建立vSCSI与逻辑卷的影射关系；将两张物理网卡ent0和ent1作ethernet_channel绑定，将聚合网卡后生成的ent4与虚拟网卡ent2勾连生成SEA网卡ent5，并可在ent5中配置ip地址便于远程访问VIOS分区的管理；在SEA中创建客户分区vlan。
2.4.4 启动客户分区，安装操作系统。由于虚拟设备由VIOS分区激活提供，所以必须保持VIOS分区处于运行状态。
3 虚拟化实施后成效
实施IBM小型机虚拟化后，为核心信息系统提供了灵活的备用平台支持。同时，配合已建成的IBM SVC存储虚拟化，可以组建一个比较完整的灾备系统，提高信息系统可用性；小型机虚拟化的实施，提供了完善的AIX操作系统的培训环境及系统测试环境。
4 虚拟化后需要考虑的问题
系统监控手段会发生变化，使用微分区之前CPU的使用率最多为100%，但在uncapped模式下的CPU使用率监控，必须结合虚拟CPU个数，根据系统应用来定制CPU监控阀值；系统故障时影响面扩大，没有实施虚拟化时，每台物理机器上可能只运行一个系统，发生宕机事件，影响面很有限；实施虚拟化之后，每台物理机器上运行多个分区系统，故障的影响面存在扩大的风险，因此需要充分地评估及技术控制措施；系统管理复杂度会增加，原有资源是独占方式，虽然有所浪费，但管理起来简单。当大量业务系统运行在同一物理机器、同一张网卡、光纤卡上，进行系统维护时，就需要考虑更多风险因素。
5 结语
对于IBM小型机，虚拟化的核心技术是PowerVM，它涉及了诸多技术，不必一步到位全部使用，我们应根据企业对于虚拟化的实际应用需求，有选择地、分步骤地实施PowerVM的一些高级应用特性，如高可靠性的双VIOS部署方式或I/O性能更好的NPIV及IVE技术，让虚拟化技术为企业带来实实在在的效益。
作者简介：李捷（1982-），男，广东韶关人，广东电网公司韶关供电局工程师，研究方向：信息系统运维、信息安全管理。endprint
