圖：POWER的高級虛擬化技術

  微分區(qū)技術
  
    IBM的微分區(qū)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(qū)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(qū)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 4的服務器上的分區(qū)模式的增強。
  
    在基于POWER 4的服務器上，每個處理器只能被唯一地分配一個分區(qū)。因為被分配的處理器被唯一的分區(qū)占據，所以跨分區(qū)的處理器共享是十分困難的，所以這些分區(qū)被稱作綁定分區(qū)（Dedicated Partition）。
  
    在全新基于POWER 5 / 5+的系統(tǒng)中，微分區(qū)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(qū)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(qū)則被稱為共享處理器分區(qū)。
  
  

   
  圖：p5服務器的微分區(qū)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(tǒng)區(qū)別物理和虛擬處理器的能力，否則從操作系統(tǒng)的角度來看，一個虛擬處理器和一個物理處理器是完全沒有區(qū)別的。在硬件/固件上實現分區(qū)最大的優(yōu)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(tǒng)的功能，實現對微分區(qū)技術的深度利用。例如當系統(tǒng)處于空閑時，系統(tǒng)會自主地將CPU的周期釋放給POWER Hypervisor，將資源供給需要的分區(qū)使用。全新推出的AIX 5L V5.3操作系統(tǒng)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(tǒng)管理員在設置和管理系統(tǒng)時，在為一個分區(qū)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所支持的物理處理器數量和容量。所謂指定“容量”，是指系統(tǒng)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(qū)，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(tǒng)平臺就能被劃分成更多的分區(qū)，所能同時支持的工作負荷也實現了最大化。雖然系統(tǒng)管理的通常做法是將眾多應用裝在一個操作系統(tǒng)下，但絕大多數用戶出于性能表現和穩(wěn)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(tǒng)分區(qū)。較之傳統(tǒng)邏輯或物理分區(qū)系統(tǒng)，共享處理器技術因為能支持更多分區(qū)，使這樣的需求得以更好滿足。
  
    該技術另一個重要方面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(qū)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(qū)上的操作系統(tǒng)具有主動“上繳”計算能力的功能。當一個分區(qū)沒有什么工作需要做的時候，系統(tǒng)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(tǒng)平臺層面上有效降低了系統(tǒng)空閑時間。
  
    從成本角度看，用戶現有UNIX系統(tǒng)的利用率常常只有10~25%，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(qū)技術往往是以大于或者等于1顆物理處理器為單位實現的，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(qū)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/O
  
  I/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(qū)上，而可以實現多個邏輯分區(qū)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，從而搭建邏輯分區(qū)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(qū)的操作系統(tǒng)實現了虛擬以太網適配器。POWER Hypervisor以太網交換也使IEEE虛擬局域網機制能夠發(fā)揮作用。使用虛擬以太網，用戶可以部署邏輯分區(qū)間的通信，這可在節(jié)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(qū)（Hosting LPAR）?；贏IX 5L操作系統(tǒng)的管理邏輯分區(qū)會被封裝起來，用以簡化系統(tǒng)管理。這些管理邏輯分區(qū)管理著物理的硬件資源，并將這些資源共享給眾多“客戶”邏輯分區(qū)。管理和“客戶”邏輯分區(qū)間的通信由一組系統(tǒng)管理程序（hypervisor）來實現。
  
   二層數據包轉發(fā)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(qū)和物理以太網適配器間的通信數據包。
  
   向“客戶”邏輯分區(qū)分配和映射SAN LUN，實現了共享物理光纖通道。管理邏輯分區(qū)中的多路徑I/O軟件能保護管理邏輯分區(qū)和SAN存儲管理器間光纖通道的錯誤。
  
   管理分區(qū)中的AIX 5L 邏輯卷管理（LVM）實現了虛擬磁盤存儲器。系統(tǒng)中的磁盤卷將成為“客戶”邏輯分區(qū)的虛擬磁盤。管理邏輯分區(qū)同樣能有效實現SCSI目標模式（SCSI Target Mode）
  
    用戶能通過運行多個I/O管理邏輯分區(qū)來提高系統(tǒng)可用性?！翱蛻簟边壿嫹謪^(qū)能運行多路徑I/O軟件防止主機分區(qū)的錯誤。
  
  推動“自主計算” 虛擬技術為客戶帶來價值
  
    企業(yè)已經迎來了快速成長的時代，業(yè)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(zhàn)。傳統(tǒng)的環(huán)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(huán)，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(huán)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(yè)的發(fā)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，擁有邏輯分區(qū)能力的IBM p系列服務器在這樣的環(huán)境就大有用武之地，IBM p5系統(tǒng)的微分區(qū)技術更可大放光芒。通過微分區(qū)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(tǒng)劃分成大小不一的微分區(qū)，實現虛擬微分區(qū)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(tǒng)取代數百臺小型服務器，實現服務器的整合和集中，微分區(qū)技術功不可末。
  
    虛擬刀片服務器 IBM微分區(qū)技術可以在單臺p5系統(tǒng)上配置出數百片“低成本”的獨立虛擬刀片分區(qū)，其效能與IA架構刀片服務器環(huán)境相仿。在一個刀片環(huán)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(huán)境中發(fā)揮出應有的計算效率。可以說IBM p5系統(tǒng)上的微分區(qū)和虛擬以太網技術就是為這種高密度計算環(huán)境而生，因為在同一臺基于POWER 5 / 5+的服務器上，由微分區(qū)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(tǒng)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(tǒng)總線媲美。
  
    生產和批處理/測試系統(tǒng) 微分區(qū)技術為同一系統(tǒng)中共存的生產和測試系統(tǒng)提供了理想的運行平臺。系統(tǒng)管理員可以給生產微分區(qū)劃撥應用所需要的大量資源，并保證應用系統(tǒng)能夠高速地運行；同時，管理員可以給測試微分區(qū)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(tǒng)
  
    在這樣的環(huán)境中，系統(tǒng)性能表現至關重要。用戶經常能發(fā)現，有時候其服務器間的工作負荷呈現這樣一種狀態(tài)：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(tǒng)效用。在這樣的環(huán)境下，動態(tài)邏輯分區(qū)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(qū)技術能夠瞬時在微分區(qū)間精細地調度計算力，大幅度提高系統(tǒng)的效用。
  

多易