2024年5月3日发(作者:)
Software Technology
轻量级POWER虚拟化管理平台PowerDirector
茅秋吟,张春芳
(北京华胜天成科技股份有限公司,北京100192)
摘 要:描述了一种用于IBM POWER服务器的虚拟化实现方法——P0werDirect0r。该平台结合
IBM PowerVM虚拟化技术,并在此基础上进行创新,通过将其直接安装在虚拟机的I/O服务器中,实
现虚拟机创建、删除、重启以及映像管理、监控告警等功能,对中小规模的云计算环境具有重大意义。
关键词:虚拟化;POWER;PowerVM;I/O服务器;PowerDirector
中图分类号:TP301 文献标识码:B 文章编号:1674—7720(2013)06—0011—04
Lightweight POWER virtualization management platform PowerDirector
Mao Qiuyin,Zhang Chunfang
(Beijing Teamsun Technology Co.,Ltd.,Beijing 100192,China)
Abstract:This paper describes a implementation method about virtualization for IBM POWER server-PowerDireetor.Com—
bined with IBM PowerVM virtualization technology of this platform,and innovated on this basis,the virtual machine is directly in—
stalled on the I/O server,SO as to realize the virtual machine to create,delete,restart,as well as image management,alarm moni—
toring and other functions.It is of great significance for the small and medium scale cloud computing environment.
Key words:virtualization;POWER;PowerVM;I/O server;PowerDirector
当前,云计算已从一个新兴事物逐渐渗透到信息产
业的各个领域,而虚拟化作为云计算的基石,不仅引起
信息技术变革、促使产业格局重新划分,同时也改变了
RISC)有两种意义:
(1)由IBM公司设计开发的一种基于RISC架构的
指令集体系构架(ISA),被称为POWER ISA;
(2)实现POWER ISA的处理器系列的名称。POWER
企业和个人使用信息资源的方式。作为占据IT服务行
业领导地位的IBM,其在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Pow.
系列处理器在不少IBM服务器、超级计算机、小型计算
机及工作站中,广泛作为主CPU使用。
1.2 PowerVM
erVM,更是对用户产生了重大意义。然而其云计算管理
平台却过于庞大和复杂,价格昂贵,对一些中小型用户
来说,无疑只能望梅止渴。针对这一现状,华胜天成公司
作为一个专注于在PowerCenter云计算领域提供整套解
PowerVM是基于IBM POWER处理器的硬件平台上
提供的具有逻辑分区、微分区、Hypervisor、虚拟I/O服务
器、APV、PowerVM Lx86、Live Partition Mobility等多种功
决方案的厂商,结合IBM PowerVM虚拟化技术,提供了
一
能的虚拟化技术家族…。表1为IBM POWER系统部分
虚拟化功能表。
个基于IBM产品的轻量级POWER虚拟化管理平
台——P0werDirect0r,以满足中小规模云计算环境的管理
需求。
PowerVM基于IBM POWER处理器的系统,实现AIX@、
IBM i和Linux ̄环境工业级虚拟化l2 J,它可在同一分区
PowerDirector是一种用于POWER服务器的虚拟化
实现方法,它把虚拟化管理软件预装在IBM Power7R2
灵活组合专用资源和共享资源。该技术被设计用来构建
动态基础架构,降低成本,管理风险并提高服务水平。其
先进的动态逻辑分区(LPAR)功能允许每个单独的分区
作为一个完全独立的AIX、IBMi或Linux操作环境,分区
可以拥有专用或共享的处理器资源,通过共享资源,
PowerVM可自动在多个运行系统之间调整处理器池资
源。除此之外,它还可以借用闲置分区的处理能力处理
其他分区的大量交易。
主机的虚拟机I/0服务器中,可实现虚拟机管理功能,
如创建、删除、重启等虚拟机操作,以及映像管理、监控
告警等功能,从而实现轻量级的P0WER虚拟化管理。
1背景技术
1.1 P0WER
POWER (Performance Optimization With Enhanced
《微型机与应用》2013年第32卷第6期
欢迎网上投稿WWW.pcachina.com 11
■—
表1 IBM POWER系统部分虚拟化功能表
虚拟化技术
微分区(Micro—partition)
虚拟I/O服务器VIOS(Virtual
功能描述
芯片级虚拟化技术,实现1/1O个CPU为单位划分CPU资源,以l/100单位调整资源。
VIOS实现以太网、SCSI和光纤通道磁盘的共享。
I/O Server)
dware Management
集成虚拟化管理器IVM(Integrated
IVM是中低端RISC服务器虚拟化的利器,使客户不用购买价格更高的HMC(Har
Virtualization Manager)
Lx86
Console)就可使用虚拟引擎的功能。不同的是,它只能管理一台小型机,而 一台HMC可管理多台
Lx86使x86 Linux应用运行在Unix服务器上
动态分区迁移LPM(Live Partition
LPM实现把一个正在运行的逻辑分区实时迁移到另一台物理服务器上
Mobility)
活动共享内存AMS(Active Memo ̄
AMS是高级内存虚拟化技术,允许多个逻辑分区共享公共的物理内存池。
Sharing)
工作负载分区WPAR(Workload
Partition)
动态应用程序迁移LAM(Live
Application Mobility)
WPAR是由软件创建的、AIX6映像中的虚拟化的操作系统环境,用于隔离用户和应用程序。
LAM实现应用程序从一个LPAR重新定位至另外一个LPAR
共享专用容量SDC(Shared Dedi—
cated Capacity 1
允许专用处理器分区将空闲CPU周期捐献出来,以便在空闲处理器池中使用。
主动内存扩展AME(Active Memou
在应用有需求的时候,通过内存压缩技术将现有的内存数据进行压缩,易腾出物理内存空间
Expansion)
最多可等效扩充50%的内存容量。
注释:共享专用容量(Shared Dedicated Capacity)、多个处理器池(Multiple Shared Processor Pools)、动态分区迁移(Live Partition Mobility)
功能只有在基于IBM Power6处理器的服务器上才可以实现。
PowerVM有三个版本,分别是PowerVM Express Edition、
PowerVM Standard Edition和PowerVM Enterprise Edition。
2运行环境
PowerLinux服务器、软件和解决方案是基于Power
PowerVM原理:在提供资源的主机之外,在额外单独
的主机或者虚拟机上安装AIX操作系统并安装System
Systems平台及关联的服务构建的,PowerLinux眼务器可
运行来自Red Hat和SUSE等的行业标准Linux。低成本
的双插槽PowerLinux服务器和Flex System节点基于高
Director软件和VMControl插件,安装完成后需进行一系
列的配置,用户通过System Director管理界面远程访问
性能的Power7处理器和高度安全的PowerVM虚拟化技
术,适合支持向外扩展型模型(即分布式计算工作负载
模型,具有Linux技术中常见的内置冗余和故障转移功
能)的应用程序。
PowerLinux 7R2是IBM第一款完全采用Linux的
Power服务器。“7R2”表示基于Power7处理器的双路机
提供资源的主机管理控制台,之后,经过逻辑分区访问
到虚拟机I/O服务器,进而访问到底层的虚拟化资源,
对资源进行虚拟化管理。原理图如图l所示。
AIX
架服务器,面向大型数据分析,主要针对非结构化数据分
System Dimc ̄r
VMContml
析应用,如IBM InfoSphere Streams或者InfoSphere BigIn—
sight,为客户传递来自SAP或者开原基础架构服务的应用
解决方案。IBM PowerLinux 7R2系统配备了两颗主频
3.55 GHz Power7处理器、32 GB内存、两块300 GB硬盘、
Power主机或虚拟机
4个1 GB网络控制器,还包括SAS RAID控制器和DVD
驱动器。相比x86服务器上的vSphere 5.0 Enterprise,这
款PowerLinux服务器采用了纯Linux,在紧凑的2U机架
,
虚拟I/O服务器 逻
辑
分
区
逻
辑
分
区
空间中提供了Power'/@处理器的卓越性能和工作负载
优化能力,非常适用于在虚拟化环境中运行多个应用程
序和基础架构工作负载[31。
集成虚拟化管理器
3 PowerDirector实现原理
虚拟化软件层
Power主机
3.1实现原理
(1)将虚拟化管理软件(PowerDirector)直接安装在虚
拟机I/O服务器中。
PowerDirector是一种用于P0WER服务器的虚拟化
图1 PowerVM原理图
《微型机与应用》2013年第32卷第6期
Software Technology
实现方法。PowerDirector在POWER主机出厂时预安装在
虚拟I/O服务器中,因此POWER服务器的虚拟机I/O
服务器不需再次部署,只需简单进行如下配置即可使
虚拟I/O服务器
PowerDirector 逻 逻
辑 坦
用:接收许可、缺省网络流量配置、配置时间、配置主机
名称及IP、配置SEA、创建VG。同时,用户使用时,不再
需要准备其他服务器作为安装管理软件的服务器。
(2)将至少一个集成虚拟化管理器(IVM)或硬件管理
控制台(HMC)作为平台注册到虚拟化管理软件(PowerDi.
』l
集成虚拟化管理器
虚拟化软件层
分区 区 分
rector)中。
现有技术中,在虚拟I/O服务器上有一个虚拟管理
通道设备,它可以在IVM与虚拟化软件层之间进行通
信,这样就可以管理整个服务器的物理资源,但也直接
导致了IVM仅能管理一台物理主机。而对于PowerDi.
rector,先通过自有功能,将IVM作为平台注册进来,之
后调用自有功能脚本Secure Shell到已注册的IVM中,
从而实现IVM管理,同理可将多个IVM注册到该系统
中,从而解决中低端客户使用IVM时无法管理多台主
机的问题。
除此之外,用户还可以将HMC注册到PowerDirector
中,然后调用自有功能脚本Secure Shell到已注册的
HMC中,从而实现HMC的管理。同理,可将多个HMC
注册到该系统中,实现多HMC管理。
通过IVM和HMC的注册可以实现跨平台主机管理
和基于IVM的多主机管理,为用户带来了极大的方便。
(3)PowerDirector调用功能脚本Secure Shell到已注册
的IVM或HMC中,使用虚拟I/O服务器和IVM或HMC
所提供的命令来创建虚拟机。
谈到网络安全访问,首先会想到的就是安全Shell,
即Secure Shell,通常简写为SSH。这是因为SSH容易安
装,使用简单,而且比较常见。一般的Unix系统、Linux
系统、FreeBSD系统都附带有支持SSH的应用程序包。
Secure Shell(SSH)是一种通用的、功能强大的、基于软件
的网络安全解决方案。计算机每次向网络发送数据时,
SSH都会自动对其进行加密,数据到达目的地时,SSH
自动对加密数据进行解密。整个过程都是透明的,使用
OpenSSH工具将会增进系统安全性。
PowerDirector调用功能脚本实现功能的过程如下:
(1)用户在PowerDirector界面选择虚拟机相关操作(如
创建虚拟机等1;
(2)PowerDirector调用相应的SHELL脚本;
(3)SHELL脚本Secure Shell到IVM或HMC上,执行
脚本中的相关命令;
(4)所属IVM或HMC按照用户的要求将预设的安装
模板通过映像管理功能自动安装到所创建的虚拟机,并
将虚拟机配置文件、操作系统、网络信息配置完成。
图2、图3分别为基于IVM和HMC调用脚本实现
功能图。
3.2虚拟机操作过程
(1)通过浏览器登录虚拟化管理软件(PowerDirector)
《微型机与应用》2013年第32卷第6期
Power主机
图2基于IVM调用脚本实现功能图
l HMC l
虚拟 ,。服务器
I 逻辑分区
虚拟化软件层
Power主机
虚似“ 服务器l PowerDi t。r 0募 逻辑 分区
虚拟化软件层
Power主机
图3基于HMC调用脚本实现功能图
管理界面,选择目标主机;
(2)自定义虚拟机名称;
选择目标主机
(3)选择模板文件;
(4)自定义虚拟机配置;
自定义虚拟机名称f
(5)自定义虚拟机网络信息;
(6)点击完成后开始部署。
选择模板文件
虚拟机操作过程如图4所
刀 。
自定义虚拟机配置I
3.3自有方法创建虚拟机实
现过程
(1)根据虚拟机的配置信息调
I定义虚拟机网络信息
用虚拟机I/O服务器和IVM或
HMC的创建虚拟机命令在所选
l 完成 l
的主机上创建虚拟机配置文件;
图4虚拟机操作过程图
(2)调用虚拟I/O服务器的命
令在所选的存储池中创建用户指定大小的存储空间,并
映射给新建的虚拟机,作为虚拟机的存储设备使用;
(3)根据用户所选模板,通过调用虚拟机I/O服务器
的dd copy将模板内容复制到新建虚拟机的存储设备,
此时的虚拟机具备操作系统,可正常开机;
(4)调用IVM或HMC的开机命令给虚拟机加电,虚拟
机开启后自动运行PowerDirector特有的配置脚本,将用户
自定义的IP配置给虚拟机使用。至此,虚拟机创建完成,
可真实交付用户使用。图5为虚拟机创建实现过程。
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Software Technology
开始
获取主机剩余
资源情况
昌葛皇篇篇篇=昌=昌==畜葛皇
命令行创建虚拟机
查看vg信息.判断
创建1V
新建lv
创建空虚拟机,同时
验证资源是否满足,
创建veth
。安
—
模板创建—、 兰兰:
执行copy,以模板为
源文件,直接拷 至
新建lv
将dd copy完成的l
0
映射给新建虚拟机
挂
性
c力
调用 ,实现自定义
配置
0
2、找到指定ISO,dd
至VIOS下指定目录
VIOS挂载光盘至VM
Console安装OS
结束
图5虚拟机创建实现过程
PowerDirector是针对PowerVM虚拟化环境应用而开发
内存、磁盘资源分配给新建的虚拟机,但无法给虚拟机
安装操作系统及对虚拟机进行个性化配置和网络配置,
的,其目标在于帮助客户快速地在PowerLinux服务器上部
署虚拟化环境,从而大大降低对用户操作与维护的难度,
明显加快应用的部署速度,其主要优势有如下几方面:
(1)虚拟化管理软件直接安装在虚拟机I/O服务器中,不
此时,创建完的虚拟机并不是完整的虚拟机,不能作为
交付物给最终用户使用,还需管理员通过虚拟机I/O服
务器挂载操作系统光盘到新建虚拟机去按步骤安装。但
PowerDirector具有映像管理功能,提供自由安装方式和
模板安装,通过其安装的虚拟机,创建完毕后,虚拟机配
再需要单独提供另一台主机虚拟机安装虚拟化管理软
件,从而节省主机资源。
(2)出厂预安装在P0WER服务器的虚拟机I/O服务
置文件、操作系统、网络信息将全部配置完成,这样的虚
拟机可作为最终交付物直接给用户使用。
参考文献
【1]IBM Redbooks.IBM PowerVM virtualization managing and
器中,不需再次部署,只需简单几步配置f包括授权许
可、缺省网络配置、配置时间、配置主机名称及IP、配置
SEA、创建VG)即可使用,全过程配置不超过8min,颠覆
了以往虚拟化管理实现步骤复杂、部署过程较长的缺
monitoring[Z].Vervame,201 1.
【2】IBM官网【EB/OL].http://www一03.ibm.com/systenls/power/
software/virtualization/.
点,并且大大简化了虚拟化管理软件的部署和配置工
作,从而提高了管理人员工作效率。
(3)使用虚拟I/O服务器和IVM或HMC所提供的命
令来实现虚拟化。PowerDirector涉及到的虚拟I/O服务
[31 FLAXA R.Power Linux Fal/4r Durehstarter:Linux 2.0一
Lst-Distribution 2.2[CD—ROM】.Springer,1996.
(收稿日期:2013一Ol一15)
器和IVM或HMC命令主要有创建虚拟机、修改虚拟机
及虚拟机状态操作等命令。
(4)可实现跨平台主机管理和基于IVM的多主机管理。
PowerDirector支持IVM及HMC的注册,从而实现了跨平
台的主机管理;除此之外,还可以通过多IVM的注册实
作者简介:
茅秋吟,男,1975年生,硕士,主要研究方向:云计算,
现基于IVM的多主机管理,从而解决中低端客户使用
IVM无法管理多台主机的问题。
包括IAAS、KVM、POWERVM虚拟化技术等。
张春芳,女,1989年生,学士,主要研究方向:为云计算
虚拟化产品研发提供技术支持。
(5)可以创建带有操作系统、直接交付给用户使用的
虚拟机。在原有技术中,创建新虚拟机只能实现将CPU、
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《微型机与应用》2013年第32卷第6期
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