根据2004年Operating Environment Market Drivers Study的调查,CIO普遍所面临的一起挑战是如何把IT和增加销售——控制成本的业务目标结合起来;IT成为建设快速响应的企业的重要手段;如何利用IT提高员工和团队的工作效率。为应对这些挑战,就需要建立一个随需应变的基础架构,而基础架构的简化是很好的突破口。

  通过简化,CIO们能有更多精力分析企业业务,并稳妥考虑业务和IT基础架构完美结合的问题。以此作为随需应变的基础,并在简化的基础上完成进一步的优化和自动化,才能走向随需应变的新台阶。

  服务器虚拟化是基础架构简化的重要手段。该手段侧重于基于业务需求的服务器资源全面自主管理和使用,包括基于策略面向应用的性能管理、屏蔽硬件特性的资源快速部署、单点管理异构服务器平台等。其中服务器I/O的虚拟化通过简化服务器I/O设备配制,可大大改善服务器和外界数据交换的性能表现、服务器可管理性和其经济性。

  

  图:虚拟体系结构(以p5 570为例)

  虚拟I/O,简化服务器I/O

  虚拟I/O是指对网络适配器和磁盘适配器等I/O设备的虚拟。该技术多用在具备逻辑分区(LPAR)的服务器上,简化逻辑分区和外界数据交换的接口。当在服务器上实施虚拟I/O时,服务器上的系统实际上并不能区分虚拟I/O和物理I/O。只有操作系统最底层的模块能够区分他们,但对操作系统的其他模块连同其应用程式来说,虚拟I/O就是物理I/O。虚拟磁盘和虚拟网络适配器使多个操作系统(每个都运行在自己的LPAR中)能够共享物理磁盘和以太网适配器。

  IBM eServer p5服务器家族的推出,为UNIX和Linux操作计算环境带来了全新技术。这系列产品通过高性能的POWER5处理器及全新的IBM虚拟引擎技术改革了信息技术经济。虚拟I/O正是IBM eServer p5服务器虚拟引擎技术重要的组成部分。

  服务器I/O的虚拟共享和物理专用

  一般来说,运行操作系统(AIX 5L或Linux)的LPAR一般带有自己专用的适配器,这和传统系统的情况类似。其中专用的物理适配器将通过硬件管理控制台(HMC)分配到LPAR供其专用。动态逻辑分区(DLPAR)操作可用于动态地添加、拆除或移动逻辑分区间的适配器及其相关设备,但这些设备仍然只限于一个分区使用。

  假如在服务器上实现虚拟I/O,就和上述情况不同了。要配置虚拟I/O,就需要配置一个虚拟I/O服务器。这个“服务器”是特别的POWER5分区,能够为其他逻辑分区提供虚拟的I/O适配器连接,实现物理I/O设备在多个分区上的分配和管理。虚拟I/O设备由虚拟I/O服务器提供和管理。

  下图同时显示了专用和共享 I/O设备。共享I/O请求通过系统管理程式(Hypervisor)发送至虚拟I/O服务器,虚拟I/O服务器通过其适配器多路传输来自不同客户机的请求。下图是存储共享原理图,网络I/O共享的工作原理和之类似。

  

  IBM eServer p5服务器提供两种类型的虚拟I/O,分别是虚拟SCSI和虚拟Lan

 虚拟SCSI

  虚拟SCSI或称vSCSI适配器可为逻辑分区提供能连接到虚拟磁盘、物理逻辑单元(LUN)或磁盘驱动器的访问路径。为了提供对虚拟SCSI的支持,动态逻辑分区上的操作系统需分配一个vSCSI客户机适配器,并和虚拟I/O服务器所管理的虚拟SCSI服务器适配器配对使用。

  虚拟SCSI能管理的虚拟磁盘是无需和物理磁盘一一对应的。虚拟磁盘的容量和逻辑卷相同既能够比物理磁盘驱动器大,也可比他小。虚拟SCSI能管理的物理磁盘驱动器已包括了并行SCSI和光纤通道连接的磁盘,还能够是IBM TotalStorage Enterprise Storage Server等高级控制器上的LUN,也能够是SAN虚拟控制器上的虚拟磁盘。

  虚拟磁盘在操作系统看来就象是物理磁盘或hdisk,可用于运行文档系统及/或数据备份和恢复等实用程式。虚拟磁盘的容量大小能够根据需求进行调整,以满足操作系统的需要

  下图显示了虚拟磁盘如何成为物理磁盘驱动器的子集(vdisks C、D、E),或包含在大量物理磁盘上分配的扇区(vdisks A和B)。

  

  虚拟LAN和共享以太网适配器

  eServer p5服务器还提供虚拟LAN和共享以太网适配器(SEA)。虚拟LAN是连接一系列逻辑分区的内部LAN,只存在于服务器内存中。虚拟LAN由POWER Hypervisor来实现,是间信息传输的高速通道。当然这些虚拟LAN能够通过物理的以太网适配器连接到服务器外部。

  假如想将大量虚拟LAN和外部网络相连接,用户还需共享以太网适配器。共享以太网适配器作为网络第2层桥接实现,将内部虚拟LAN和外部网络连接在一起。这些共享以太网适配器能够提供链路汇聚支持。

  

 为何需要虚拟I/O

  共享的I/O设备和适配器允许多个分区通过较少的磁盘驱动器、适配器、电缆和其他基础设施共存在一个eServer p5系统上,甚至每个分区不必为引导映像而配制自己的物理插槽、专用适配器及磁盘驱动器。虚拟磁盘的大小是可调的,以满足操作系统需求,能够有效减少可能浪费的空间。共享以太网适配器允许多个分区通过较少的物理以太网适配器连接到外部LAN,从而减少了对外部LAN中插槽、适配器、电缆和交换机的需求。

  更重要的是,通过减少物理磁盘驱动器和连网设备的数量,虚拟I/O简化了这些组件的管理工作。eServer p5系统设计可最多支持254个逻辑分区。假如不使用虚拟I/O,每个分区都通过自己的专用I/O适配器和设备来满足I/O需求,则单一系统所需I/O的规模和复杂性将随分区数量的增加呈指数增长。虚拟I/O允许通过较少的物理实体满足系统的I/O需求,从而解决了这个问题。此外,虚拟I/O通过较少的接口创建和配置也简化了管理工作。

  此外,操作系统工作负载是动态的,有高峰和低谷之分,I/O利用率也会随之变化。单独来看,一个分区有时需要大量带宽,有时则需要很少。一般来说,当未使用虚拟I/O技术时,每个分区都必须配置足够I/O容量以应对极少出现的数据交换高峰,致使总带宽在大部分时间都得不到充分利用。通过实施虚拟I/O,服务器就能令高峰和低谷形成互补之势,大幅度减少处理任何分区汇聚工作负载时所需的资源总量。

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