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1、IBM p5 服務器系統虛擬技術詳解隨著虛擬化技術 的不斷成熟和其成本的不斷降低，虛擬化已經不再是高不可攀的高端應用，各路軟硬件廠商的跑馬圈地，也逐步形成了 服務器虛擬化這個無形的生態鏈，對于企業而言，則意味著他們可以更好地提高現有資源利用率， 以更低地成本投入生產。一幅美好的應用前景似乎已經在我們眼前顯現出來 , 虛擬化解釋虛擬化是一個廣義的 術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化 軟件的重新配置過程。 CPU的虛擬化技術可以使單 CPU模擬多 CPU并行，允許一個平臺同時運行多個 操作系統 ，并且應用程序都可以在相互獨立的。

2、空間內運行而互不影響， 從而顯著提高計算機的工作效率，實現一機多用的功能。硬件虛擬化技術與目前 VMware Workstation 等同樣能達到虛擬效果的軟件不同，是一個巨大的技術進步，具體表現在減少軟件虛擬機相關開銷和支持更廣泛的操作系統方面，硬件虛擬化技術將核心的編譯過程整合到了芯片中， 在編譯速度和兼容性方面有了更高的提升。純軟件虛擬化 解決方案 存 在很多限制。“客戶”操作系統很多情況下是通過 VMM(Virtual Machine Monitor ，虛擬機監視器 ) 來與硬件進行通信，由 VMM來決定其對系統上所有虛擬機的訪問。 在純軟件虛擬化解決方案中， VMM在軟件套件中的位置。

3、是傳統意義上操作系統所處的位置，而操作系統的位置是傳統意義上應用程序所處的位置。這一額外的通信層需要進行二進制轉換，以通過提供到物理資源 ( 如處理器、 內存、存儲、顯卡和網卡等 ) 的接口，模擬硬件環境。這種轉換必然會增加系統的復雜性。此外，客戶操作系統的支持受到虛擬機環境的能力限制，這會阻礙特定技術的部署，如64 位客戶操作系統。而 CPU 的虛擬化技術是一種硬件方案，支持虛擬技術的 CPU帶有特別優化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集， VMM會很容易提高性能，相比軟件的虛擬實現方式會很大程度上提高性能。 虛擬化技術可提供基于芯片的功能， 借助兼容 VMM軟件能夠改進純軟件解決方案。

4、。由于虛擬化硬件可提供全新的架構， 支持操作系統直接在上面運行，從而無需進行二進制轉換，減少了相關的性能開銷，極大簡化了VMM設計，進而使 VMM能夠按通用標準進行編寫，性能更加強大。另外，在純軟件VMM中，目前缺少對 64 位客戶操作系統的支持，而隨著64 位處理器的不斷普及，這一嚴重缺點也日益突出。而CPU的虛擬化技術除支持廣泛的傳統操作系統之外，還支持64 位客戶操作系統。兩大 CPU巨頭 Intel 和 AMD都想方設法在虛擬化領域中占得先機， 但是 AMD的虛擬化技術在時間上要比 Intel 落后幾個月。 Intel 自 2005 年末開始便在其處理器 產品線 中推廣應用虛擬化技術。。

5、目前， Intel 已經發布了具有 Intel VT 虛擬化技術的一系列處理器產品，包括桌面平臺，還有 Core Duo系列，以及服務器 / 工作站平臺上的基于 Paxville核心的 Xeon系列；絕大多數的 Intel 下一代主流處理器也都支持 Intel VT虛擬化技術。對于潛心研發虛擬化技術很多年的 IBM，其最近發布的第二代服務器處理器 Power 5+，有望在四核心處理器的角逐中占得 AMD和英特爾的上風。虛擬化與超線程的區別虛擬 化技術與多任務以及超線程技術是完全不同的。多任務是指在一個操作系統中多個程序同時并行運行， 而在虛擬化技術中， 則可以同時運行多個操作系統， 而且每一個。

6、操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；而超線程技術只是單CPU模擬雙 CPU來平衡程序運行性能， 這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協同工作。虛擬化有何 優勢目前，大多數只能運行單一應用的服務器， 僅能利用自身資源的 20%左右，而其他 80甚至更多的資源都處于閑置狀態， 這樣就導致了資源的極大浪費， 虛擬化技術通過資源的合理調配，利用其它的資源來虛擬其它應用將使得服務器變得更加經濟高效。 除能提高利用率外，虛擬化還兼具 安全、性能以及 管理方面的優勢。用戶可以在一臺電腦中訪問多臺專用虛擬機。 如果需要，所有這些虛擬機均可運行完全獨立的操作系。

7、統與應用。例如， 防火墻、管理軟件和 IP 語音 所有應用均可作為完全獨立的系統。這為目前單一的系統 使用模式提供了巨大的管理和安全優勢。在單一的使用模式下， 只要某個應用出現故障或崩潰， 在故障排除之前， 整個系統都必須停止運行，從而導致極高的時間和成本支出。例如，人們可以在一個系統當中整合多臺服務器， 從而同時運行多種不同的應用和操作系統，并且獲得如服務器整合、原有系統移植與更新等維護方面的優勢。虛擬化的其它優勢還包括： 可以在不中斷用戶工作的情況下進行系統更新； 可以對電腦空間進行劃分，區分業務與個人系統，從而防止病毒侵入、保證數據安全。此外，虛擬化緊急情況處理服務器( Emergenc。

8、y Server )支持快速轉移和復制虛擬服務器，因而可以提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案。IBM 服務器虛擬化簡介IBM P5 系列服務器采用了軟硬件技術結合的 動態邏輯分區( LPAR)技術，其最大的特點在于可實現資源的動態分配而無需重啟操作系統， 對于企業而言， 重啟操作系統就等同于宕機，這種無形的損失是無法估量的， IBM的動態分配技術則很好的解決了這一 問題。在 動態邏輯分區( LPAR)技術的支持下， 一個系統內可以獨立的運行多個分區，每個分區運行獨立的操作系統， IBM 最新的微分區技術打破了分區上以 CPU為“顆粒”的限制，可以將單個 CPU劃分為 10 個微分區，從而創建和。

9、運行比物理處理器數量更多的分區。新版操作系統 AIX 5.3 可以支持 1/10 CPU 顆粒的微分區。除此之外，新的虛擬化技術還支持虛擬局域網、共享以太網卡、虛擬 SCSI 等功能。例如，某企業擁有企劃部，市場部，人力資源部三個部門，這時，一臺服務器即可劃分為三個獨立的分區， 運行各自所需的操作系統， 服務器的硬件資源也可從控制臺按需分配，分配方式可選擇根據使用情況自動調整分配， 也可以指定最大使用資源量， 分配方式如下圖所示。以 4core 服務器為例的虛擬化分配當市場部增加運算量，需要增加資源使用量時， 同樣可以通過控制臺進行硬件資源調整，而這一切操作都無需拆裝硬件或重啟系統，只需輕點鼠。

10、標即可完成。資源調整后的分配(最小單位可達到0.1core )結束語對于用戶而言，服務器虛擬化走向流行最重要的因素是認知度。 目前國內用戶采用虛擬化技術的還不多。 究其原因主要還是采購和使用習慣。 對于大多數用戶來說， 買一臺服務器回來劃分成若干個不同分區來跑不同的操作系統、 不同的數據庫、 不同應用，如果系統一旦出了問題，擔心后果不堪設想，而解決的關鍵就在于讓用戶真 正的了解虛擬化能給他們帶來什么樣的好處。隨著各行業信息化的發展，用戶在 服務器等硬件基礎設施上的投資不斷加大，設備數量也急劇增多。但普遍的 問題是，數量眾多而且各自獨立的硬件設備難以實現資源快速靈活的調整和共享。比如：雖然幾乎所。

11、有的 應用對性能的需求都存在高峰和低谷，并且兩者往往差異巨大，但是由于部署在不同的服務器上，不同系統的資源無法共享，這造成每個系統都要按照性能峰值來設計，造成大量的閑置和浪費。“虛擬化” 技術正為了優化資源適用效率，提高系統快速反應能力而提出的。對于 IBM 來說，虛擬已經不是一項新技術，在其大型機上就已經得到廣泛應用。 IBM 經過多年的經驗積累和不斷的投入開發， 正逐步把虛擬技術遷移到 IBM p 系列 UNIX/Linux 服務器等 產品上。新一代 IBM p5 系統在硬件平臺發布的同時也包括了與其相配套的最新虛擬技術，包括 微分區、虛擬 I/O 和分區負載管理 技術。圖： POWER的。

12、高級虛擬化技術微分區技術IBM 的微分區源自大型主機技術，是基于服務器虛擬化領域的二項主要突破：物理處理器和 I/O 設備的虛擬化。二項虛擬化都可實現分區對這類計算資源的共享。 此外，還有其他眾多相關技術， 包括可精細調整的資源分配， 更大分區數量的承載能力和更高資源利用效率。新一代基于 POWER 5 / 5+的服務器上的虛擬化是基于POWER 的4服務器上的分區模式的增強。在基于 POWER4的服務器上， 每個處理器只能被唯一地分配一個分區。因為被分配的處理器被唯一的分區占據， 所以跨分區的處理器共享是十分困難的，所以這些分區被稱作綁定分區( Dedicated Partition)。在全。

13、新基于 POWER 5 / 5+的系統中，微分區模式使單個物理處理器被“抽象”成多個虛擬處理器，并可分別進行分配。 虛擬處理器不能再被共享， 但它們的根基 -物理處理器則是共享的，因為這些物理處理器已經在“平臺層面”進行了虛擬化。這種“共享”是全新分區模式中最根本的特點，并具備“自主運算能力”。 綁定有虛擬處理器的分區則被稱為共享處理器分區。圖： p5 服務器的微分區技術必須強調的是虛擬化的“抽象”過程是由硬件和 POWER Hypervisor(固件的一個組成部分)共同完成的。除非專門賦予一個 操作系統 區別物理和虛擬處理器的能力，否則從操作系統的角度來看， 一個虛擬處理器和一個物理處理器是。

14、完全沒有區別的。 在硬件/ 固件上實現分區最大的 優勢在 于只要經過很少甚至根本不需要進行應用移植，用戶就可以充分利用 POWER 5 / 5+及其相關技術。此外，為達到更理想的性能表現，還可以選擇進一步增強操作系統的功能， 實現對微分區技術的深度利用。 例如當系統處于空閑時，系統會自主 地將 CPU的周期釋放給 POWERHypervisor ，將資源供給需要的分區使用 。全新推出的 AIX 5L V5.3 操作系統是第一個擁有此類功能的 AIX 5L 版本。圖： AIX 5.3 新增功能系統管理員在設置和管理系統時， 在為一個分區指定虛擬處理器數量的同時， 也就相當于為它指定虛擬處理器背后。

15、所支持的物理處理器數量和容量。 所謂指定“容量”， 是指系統管理員可以將一個物理處理器的部分計算能力分配給一個分區， 而不必受限于處理器物理上的單位和個數。實現“更精細”分配處理器計算能力后， 給定系統平臺就能被劃分成更多的分區， 所能同時支持的工作負荷也實現了最大化。 雖然系統管理的通常做法是將眾多應用裝在一個操作系統下，但絕大多數用戶出于性能表現和穩定性方面的考慮， 希望各個應用或工作負荷間的干擾最小。面對這樣的需求，最好的 解決辦法是將不同應用或工作負荷放在完全分開的系統分區。 較之傳統邏輯或物理分區系統， 共享處理器技術因為能支持更多分區，使這樣的需求得以更好滿足。該技術另一個重要方面。

16、就是能顯著提高物理處理器的利用率。有二點可以證明：1. 在分區層面上，處理器的處理能力能得到更精細的分配， 這主要是源于處理器可以更精細地進行分配。2. 分區上的操作系統具有主動“上繳”計算能力的功能。 當一個分區沒有什么工作需要做的時候，系統管理程序 (hypervisor) 就會將處理器“上繳”的空閑計算能力分配給其他需要的地方。 通過提高物理處理器的利用率， 在系統平臺層面上有效降低了系統空閑時間。從成本角度看， 用戶現有 UNIX系統的利用率常常只有 1025%，一味地通過增加服務器和處理器數量來滿足應用，勢必使成本上升而收效甚微。 而常見的分區 技術往往是以大于或者等于 1 顆物理處。

17、理器為單位實現的，在實際應用中這一界限有時并不夠精細，尤其是隨著單位 CPU的處理能力的不斷提高，就更是如此。如果采用微分區技術， 效果將十分顯著。 因為這意味著用戶在服務器整合中， 不再需要買那么多的處理器及其處理能力，資源的劃分和共享也將更為精細。虛擬 I/OI/O 虛擬包括四項獨特的功能：1)虛擬以太網2)共享以太網適配器3)共享光纖通道適配器4)虛擬磁盤 存儲器圖：虛擬體系結構(以p5 570 為例)通過共享 網絡適配器和磁盤存儲器，用戶不再需要將它們一對一地綁定在邏輯分區上，而可以實現多個邏輯分區共享某個適配器或磁盤，這使得I/O 模式更富有經濟性。用戶可以設置虛擬以太網，從而 搭建。

18、邏輯分區間的通信網絡。 POWER Hypervisor 充當了符合 IEEE 標準的以太網 交換，而各個邏輯分區的操作系統實現了虛擬以太網適配器。 POWERHypervisor 以太網交換也使 IEEE 虛擬局域網機制能夠發揮作用。使用虛擬以太網，用戶可以部署邏輯分區間的通信，這可在節省大量物理以太網適配器、擴展空間和物理線路的同時提高通信帶寬。要 讓服務器內部共享以太網及光纖通道適配器和虛擬磁盤存儲器，必須首先建立管理邏輯分區( Hosting LPAR )。基于 AIX 5L 操作系統的管理邏輯分區會被封裝起來，用以簡化系統管理。 這些管理邏輯分區管理著物理的硬件資源，并將這些資源共享。

19、給眾多“客 戶” 邏輯分區。管理和“ 客戶” 邏輯分區間的通信由一組系統管理程序( hypervisor )來實現。二層數據包轉發器( Packet Forwarder )是實現物理以太網適配器共享的核心，它負責傳遞客戶邏輯分區和物理以太網適配器間的通信數據包。向“客戶”邏輯分區分配和映射SANLUN，實現了共享物理光纖通道。管理邏輯分區中的多路徑 I/O 軟件能保護管理邏輯分區和SAN存儲管理器間光纖通道的錯誤。管理分區中的AIX 5L邏輯卷管理( LVM)實現了虛擬磁盤存儲器。系統中的磁盤卷將成為“客戶”邏輯分區的虛擬磁盤。管理邏輯分區同樣能有效實現SCSI 目標模式( SCSI Targ。

20、et Mode )用戶能通過運行多個 I/O 管理邏輯分區來提高系統可用性。 “客戶”邏輯分區能運行多路徑 I/O 軟件防止主機分區的錯誤。推動“自主計算”虛擬技術為客戶帶來價值企業已經迎來了快速成長的時代，業務日趨復雜，辦公場所逐年增加，所有這些都給IT 建設提出了更多挑戰。傳統的環境中，服務器數量將無序增長，應用增加、重疊和互相干擾，又引致服務器數量的進一步增加，形成惡性循環，這無疑都導致IT 管理成本呈現幾何級數增長。要打破惡性循環鏈，實現自主計算，并大大簡化IT 基礎架構，虛擬化無疑是理想的選擇。服務器整合和集中隨著企業的發展， IT 部門積累了各個時期運行各種應用的大大小小服務器，擁。

21、有邏輯分區能力的 IBM p 系列服務器在這樣的環境就大有用武之地， IBM p5 系統的微分區技術更可大放光芒。 通過微分區技術， 用戶將可以根據實際應用的計算力需要，將基于 POWER 5 / 5+處理器的系統劃分成大小不一的微分區，實現虛擬微分區對現有物理服務器的完全取代。以單臺基于 POWER 5 / 5+的 p5 系統取代數百臺小型服務器，實現服務器的整合和集中，微分區技術功不可末。虛擬刀片服務器IBM 微分區技術可以在單臺p5 系統上配置出數百片“低成本”的獨立虛擬刀片分區，其效能與IA 架構刀片服務器環境相仿。在一個刀片環境中，獨立的刀片必須具有處理瞬間任務高峰的計算能力(比如奧。

22、運網站的服務器)。但是一般來說，大多數刀片都沒有在其計算環境中發揮出應有的計算效率。可以說 IBM p5 系統上的微分區和虛擬以太網技術就是為這種高密度計算環境而生，因為在同一臺基于POWER5 /5+的服務器上，由微分區所實現的虛擬刀片之間可以實現自主負載調度，從而提高系統效用；而虛擬以太網技術提供了虛擬刀片間低成本高速的通訊快車， 其速度可以與系統總線媲美。生產和批處理 / 測試系統微分區技術為同一系統中共存的生產和測試系統提供了理想的運行平臺。系統管理員可以給生產微分區劃撥應用所需要的大量資源， 并保證應用系統能夠高速地運 行；同時，管理員可以給測試微分區劃撥最少的指定資源，并允許他們獲得其他的空閑計算資源或計算周期。互補的生產系統在這樣的環境中， 系統性能表現至關重要。 用戶經常能發現， 有時候其服務器間的工作負荷呈現這樣一種狀態：當一臺服務器的工作負荷正處于高峰時，另一臺服務器 的負荷恰好處于谷底， 例如超市白天的交易服務器相當繁忙， 而結算服務器基本空閑 。二者如果能實現互補，將能極大提高系統效用。在這樣的環境下，動態邏輯分 區能在一定程度上解決這個問題，尤其是虛擬化所實現的微分區技術能夠瞬時在微分區間精細地調度計算力，大幅度提高系統的效用。

總結

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