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 

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