IBM与HP小型机虚拟化技术对比

简介

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。

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IBM 虚拟化

本节首先看一下 IBM 的虚拟化历史，然后深入剖析 PowerVM 技术。

IBM 虚拟化技术的历史

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 Power 虚拟化技术（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。

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 Power 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。

图 1. 服务器虚拟化方法

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 的特性和功能

PowerVM 包含以下特性：

•VIO 服务器——这些服务器负责向使用它们的客户端提供 I/O 服务。

它们物理适配器供一个或多个 VIO 客户端分区共享。这有助于消除对专

用网络和/或 I/O 的需求，从而减少了成本。IBM 的实现方法使用了共享

以太网和虚拟 SCSI 来支持共享网络和磁盘 I/O。

•微分区和共享处理器逻辑分区（Shared Processor Logical Partitioning，SLPAR）——这允许客户端将它的 CPU 资源分一部分给虚拟分区，并且

最高支持一个 CPU 的 1/10 的资源。虚拟服务器可以在任何物理服务器

上运行，因为物理处理器是完全共享的。也可以通过使用一种称为未封顶

分区的特性来扩大 CPU 数量和它们的授权容量（Entitled Capacity，EC），授权容量在创建 CPU 的配置文件时配置。这是一项重要特性，因为允许

系统在突发的 CPU 密集时期（从共享一个处理器池的其他逻辑分区）使

用未使用的 CPU 资源，这些资源在其他时间是空闲的，这样，能够够以

一种动态方式简化工作负载管理。

•动态分区迁移（Live Partition Mobility）——此特性是在 IBM 的POWER6® 架构中引入的，支持将正在运行的 LPAR（可以是 AIX 或Linux®）从一个物理服务器移动到另一个服务器。

•共享专用容量——这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。

•多个处理器池——这允许在分配给共享池的分区之间均衡处理能力，从而提高吞吐量。

•Lx86——这项技术支持运行直接在 Linux 分区上运行没有专门移植到Power Architecture 的 x86 Linux 应用程序，无需执行必要的重新编译

操作。

•工作负载分区（WPAR）——尽管 AIX V6.1 中不只 PowerVM 一项特性，但 WPAR 是一个重要的虚拟化元素，因为它允许更细粒度的工作负载。类

似于 Solaris 容器/专区，它提供了将逻辑分区拆分为工作负载的能力。

每个工作负载都具有自己的包含环境，但没有自己的内核。经过配置的

WPAR 是 LPAR 的一部分，它减少了需要维护的 AIX 映像的数量。WPAR 在

AIX 实例中共享系统资源：目录、CPU、RAM 和 I/O。

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：

•N_Port ID 虚拟化（N_Port ID Virtualization，NPIV）支持从多个客户端 LPAR 直接访问光纤通道适配器，这简化了光纤通道 SAN 环境的管理。

该适配器实际上由 VIO LPAR 所有。

•客户端 LPAR 的 VIO 虚拟磁带驱动器支持是另一个新创新，该特性允许客户端 LPAR 访问 SAS 磁带资源。这能够减少备份系统所需的磁带量。