尽管大部分 HP-UX 管理员都熟悉他们可用的虚拟化功能,但当这些专业人员需要学习另一个 UNIX® 平台(比如 IBM Power Systems™)上的虚拟化技术时,通常都会有一个困难的过渡。AIX 管理员在需要理解虚拟化和 HP-UX 时也是如此。在异构环境中,经常运行着不同类型的 UNIX 服务器。与此同时,许多环境正在从 HP 和 Sun 迁移到 IBM Power Systems,这需要理解简化过渡过程所必需的关键概念。
虚拟化也许是如今讨论最多的技术,因为有了它,公司可以实现降低基础设施服务器场总体拥有成本,提高其服务器和数据中心整合项目的投资回报的目标。虚拟化如何实现这一目的?简单来说就是通过通过共享物理 CPU、RAM 和 I/O 资源,最大化对物理资源的利用。
同时,IT 经理也在尝试提升其资源的工作负载利用率,最大化公司硬件投资的效率。十年以前,只要企业需要新应用程序,就会购买一台服务器来支持该应用程序。今天,通过虚拟化,我们能够在现有基础设施上迅速搭建一个环境来支持新需求。
由于各家供应商的虚拟化解决方案之间差异很大,所以理解每家供应商的产品功能和最适用于您的环境的功能至关重要。在中端平台上,HP 拥有 HP-VSE、vPars、nPartitions 和 Integrity 虚拟机(Integrity Virtual Machine,IVM)等技术。IBM 只拥有一种解决方案:PowerVM™。本文讨论这些系统的特性和功能 —— 它们的历史、底层技术和最适用于您的平台的功能。
本节首先看一下 IBM 的虚拟化历史,然后深入剖析 PowerVM 技术。
与许多 PC VMWARE 发烧友所坚信的不同,虚拟化技术并不是始于 1993 年的 VMWARE。它在 40 多年前就由 IBM 开发出来了。虚拟化技术最初起源于 20 世纪 60 年代的 IBM 大型机,当时使用一种专为 System/360 Mainframe 量身订造的操作系统 CP-40。在 1967 年,第一个管理程序(hypervisor)诞生,IBM 管理程序的第二版(CP-67)于 1968 年被开发出来,它支持跨虚拟机共享内存,为每个用户提供单独的内存空间。管理程序是一类软件,它允许多个操作系统共享一台硬件主机。这个版本被用于整合物理硬件和更迅速地部署环境(比如开发环境)。在 20 世纪 70 年代,IBM 一直在改进他们的技术,支持 MVS 与其他操作系统(比如 UNIX)在 VM/370 上一起运行。在 1997 年,同样是在大型机上创建虚拟化技术的这些人在 IBM 中端平台上创建了一个管理程序。
IBM 管理程序所基于的一个关键元素在于,虚拟化是系统固件本身的一部分的事实,这与其他基于管理程序的解决方案不同。这是因为 OS、硬件和管理程序之间集成非常紧密,管理程序是介于 OS 与提供虚拟化功能的硬件之间的系统软件。在 2001 年,经过 4 年的设计和开发,IBM 发布了一款面向中端 UNIX 系统的管理程序,该管理程序支持全局分区。2004 年发布了高级电源虚拟化(Advanced Power Virtualization,APV),它是 IBM 第一款真正的虚拟化解决方案,支持共享资源。它在 2008 年被重新命名为 PowerVM。
上面已经提到,IBM 在其中端系统上拥有一种称为 PowerVM 的虚拟化类型,以前称为高级电源虚拟化。IBM 使用一种 type-1 虚拟化来实现逻辑分区和虚拟化,这在某些方面类似于 Sun Microsystems 的 LDOMs 和 VMWARE 的 ESX 服务器。type-1 管理程序直接在主机硬件上运行,用作一个硬件控件和来宾操作系统,它由 IBM 最初的经典管理程序 vp/cms 演化而来。一般而言,与其他类型的管理程序相比,它们更加高效,与硬件集成得更加紧密,具有更高的性能,而且更加可靠。图 1 演示了不同类型的分区和基于管理程序的虚拟化解决方案之间的一些基本差异。IBM LPARs 和 HP vPars 属于第一个示例 —— 硬件分区(通过它们的逻辑分区产品完成),而 HP 仍然通过 nPars 提供物理分区。
IBM 的解决方案(有时称为 para-virtualization)将管理程序嵌入到硬件平台中。此解决方案的一个基本特点是路线图、战略和管理程序都集成到一个平台上:IBM Power Systems。由于这种明确的关注点,IBM 能够不断增强和创新,无需尝试混合和匹配许多针对不同硬件类型的不同分区和虚拟化模型。而且,可以将它们的虚拟化集成到固件中,而 HP 无法或者未选择这么做。
PowerVM 包含以下特性:
最新的创新包括活动内存共享(Active Memory Sharing),它支持在运行分区之间交换内存。这进一步优化了物理资源的利用,比如在共享处理器逻辑分区之间共享 CPU。它支持在逻辑分区之间共享物理内存池。一个重要的优势在于,它能够配置具有较少物理内存的系统。当系统需要更多物理内存时,可以对它进行配置来从共享池抓取内存。基本而言,这将内存从空闲 LPAR 动态转移到活动 LPAR。此特性已在 AIX V6.1 和 SLES 11 上提供。还必须为使用活动内存共享的分区部署一台 VIO 服务器,并且所有 I/O 访问都需要使用这些分区虚拟化。
还有其他两项创新:
PowerVM 也包含 3 个版本:Express、Standard 和 Enterprise。每个版本都包含各种特性。例如,如果在企业环境中运行,可以利用活动分区移动性,该特性仅在 Enterprise 版本中提供。参见 参考资料 获得更多详细信息。
本节讨论 HP 的虚拟服务器环境(virtual Server Environment,VSE)以及虚拟 vPar、nPartition 和 Integrity 虚拟机(IVM)。
尽管 HP-UX 已有 25 年历史,但 HP 的分区功能本身却始于 nPartition 的诞生。nPartition 基于硬件分区,于 2000 年首次发布。从某种程度上而言,这类似于 IBM 逻辑分区。在 2001 年 8 月,HP 发布了 HP-UX Virtual Partitions (VPARs),这是一个独立的操作系统实例,在 nPartition 或物理服务器上运行。这些分区具有一些虚拟化元素,但是它们不支持在分区本身之间共享资源,也不支持在分区之间动态分配 CPU 资源。相比而言,它们更类似于逻辑分区,因为每个虚拟分区都分配有自己的资源。每个分区都可以在不同的操作系统版本和服务包级别上运行,也可以在不影响其他分区的情况下重启。这提供了更高的计算机利用率和操作系统隔离,但是它实际上更像一种分区技术,而不像一种虚拟化解决方案。无法共享资源,因为没有虚拟化层来在 OS 与硬件之间管理资源。真正的虚拟化是在 2005 年的 Integrity 虚拟机中引入的,这种技术支持分区拥有操作系统的完整副本和共享资源。
HP 拥有许多不同的分区和虚拟化战略。它们的产品组合包括 nPartition、vParititon 和 Integrity 虚拟机(IVM)。IVM 的支持虚拟化的管理程序基于一种 Type-2 技术,类似于 Microsoft® 虚拟服务器、用户模式 Linux 和较早的 VMWARE GSX。这些管理程序是在 OS 内部运行的软件应用程序。管理程序是一个独立的软件层,具有在硬件上的另外一层上运行的来宾 OS。HP 在其 Integrity 机器上使用了这种技术,它可以运行 HP-UX、Linux、Windows 和 OpenVMS。有趣的是,无法在 Integrity VM 主机上运行普通的 HP-UX 应用程序,因为 VM 需要实现其自己的内存管理。这就是为什么许多 HP-UX 实现仅使用 vPar 和 nPar 技术(而不是 IVM)来进行资源分区以及 I/O 与处理隔离。
虚拟服务器环境 (VSE) 是 HP 的整体虚拟化解决方案的前端。它具有管理和工作负载管理功能。该工作负载管理工具支持利用空闲容量。该工具的使用需要付费,类似于 IBM 的 Capacity on Demand。它还附带了一个名为 HP Global Workload Manager (gWLM) 的产品,该产品提供了能够自动调整工作负载来提高服务器利用率的智能策略引擎。与此产品协同工作的是 HP 的 Capacity Advisor,它帮助模拟各种工作负载场景。这在许多方面类似于 IBM 的 System Workload Estimator (WLE),它还附带了 System Planning Tool (SPT)。VSE 支持许多分区类型,包括硬分区和软分区。也可以使用 Integrity 虚拟机和资源分区。
VSE 4.1 版(于 2009 年 1 月发布)支持通过逻辑服务器功能,将虚拟化扩展到物理服务器。它支持将服务器配置文件从一个物理服务器移动到另一个,从而实现逻辑服务器移动。HP 虚拟化管理器、HP Capacity Advisor 和虚拟机迁移(针对 IVM)支持在中断服务的情况下将正在运行的 VM 及其应用程序移动到不同的 VM 主机。
现在您已经了解 IBM 和 HP 虚拟化实现的各方面细节,让我们逐项比较一下。下表展示了 HP 与 IBM 虚拟化之间的一些基本差异。
表 1 比较了 HP 的 vPar 和 IVM 与 PowerVM。
功能 | IBM | HP | HP |
---|---|---|---|
解决方案 | PowerVM、IBM Power | vPars、HP 9000、Integrity | IVM、仅 HP Integrity |
支持的 OS | AIX、Linux、i5/OS | HP-UX | HP-UX 11i、Windows Server 2003、Linux |
安全性/故障隔离 | 管理程序(硬件/固件) | 没有硬件措施 | 没有硬件措施 |
粒度控制(每个分区的最小 CPU 使用量) | 1/10 | 1 | 1/20 |
可伸缩性(每个分区的最大 CPU 使用量) | 64 | 64-128 | 4 |
CPU 容量共享 | 是 | 否 | 是 |
I/O 共享 | 是 | 否 | 是 |
专用 I/O | 是 | 是 | 否(必须虚拟化所有 I/O) |
分区迁移 | 动态 (POWER6) | 否 | 手动 |
CoD 集成 | 保留 CoD | 是(集成的实用工具定价) | 是(gWLM 添加了临时即时容量) |
许可 | 额外付费(每个活动 CPU)P5-59x 标准 | 额外付费(每个活动 CPU) | 额外付费(每个活动 CPU) |
当比较 PowerVM 与 HP Integrity 机器的业务优势时,两者之间的差异就会变得更加明朗。PowerVM 扩展性更好,具有动态的逻辑分区、安全性/故障隔离,支持专用 I/O 动态处理器共享,以及活动分区移动性。表列出了一些优势。
虚拟化功能 | PowerVM | HP IVM | 业务优势 |
---|---|---|---|
可伸缩性 | 64 个 CPU 和 2TB RAM | 4 个 CPU 和 64 GB RAM | 提高利用率和总体拥有成本 |
动态逻辑分区 (DLPAR) | 是 | 需要重新启动 | 改善了可用性和灵活性 |
安全性隔离 | CAPP/EAL | 无 | 增强的安全性 |
支持专用 I/O | 是 | 否 | 为一些工作负载提供更高性能 |
动态处理器共享 | 是 | 否 | 更加灵活 |
活动分区移动性 | 是 | 否 | 增强的可用性 |
HP 在广告宣传中似乎在炫耀他们就拥有最先进的虚拟化产品组合。尽管他们可能拥有更多产品,但许多产品彼此之间都不兼容,甚至不能一起使用,这些产品的功能比 PowerVM 更少。硬件本身也很重要,因为 HP 的未来建立在 Itanium 之上,后者的性能远低于 Power。HP 真正拥有的一个优势是,它能够运行 Windows,但是它提供的平台非常昂贵,尽管能够运行和整合基于 Windows 的应用程序,但并没有带来实际价值。
IBM 的虚拟化历史是任何供应商都无法比拟的。IBM 拥有一种明确的解决方案和虚拟化战略 PowerVM,而不是 6 种分区和虚拟化元素。更重要的是,从特性/功能的角度来看,IBM 明显走在虚拟化技术和创新的前沿。它们的虚拟化系统扩展性能更好,设计中融入了更加智慧的技术(type-1 管理程序),具有更多特性,能够在更快和更可靠的硬件上运行。
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