Упрощение IT-инфраструктуры ведет к увеличению гибкости информационной среды, снижению операционных издержек на владение и поддержку систем, что ведет к снижению общей стоимости владения IT-решением. Для организации повышенная гибкость и способность быстро реагировать на изменяющиеся требования – один из шагов на пути трансформации в бизнес по требованию.
Рассмотрим компоненты виртуализации на pSeries, как часть общего решения IBM Virtualization Engine.
Снижение стоимости решения
Использование разделяемых систем (partitioning):
Когда использование разделов лучше, чем управление загрузкой в пределах одной ОС?
WLM,
При использовании физических разделов деление контролируется интерфейсами между физическими блоками. Использование отдельных блоков обеспечивает жесткую аппаратную и программную изоляцию - нет единых точек отказа.
Однако, значительно снижается гибкость решения – в каждый раздел выделяется физический блок (или несколько блоков) целиком – со всеми установленными на нем процессорами, оперативной памятью и слотами ввода-вывода.
В случае использования логических разделов деление контролируется в основном механизмами преобразования адресов. Аппаратная изоляция меньше, чем в случае использования физических разделов.
Однако, гранулярность размещения на логическом уровне позволяет выделять ресурсы более гибко. Ресурсы выделяются практически в любом количестве единиц, а некоторые ресурсы могут использоваться разделами совместно.
Единая консоль для всех POWER5-систем
LPAR и
Нет контролирующего раздела
HMC – рабочая станция IBM (на базе процессора Intel), под управлением ОС Linux. ОС и приложение HMC прединсталлируются. Доступ к администратору ОС (root) закрыт. Это обеспечивает целостность решения – пользователю доступен графический интерфейс и интерфейс командной строки; есть возможность подключения к HMC по сети (WebSM и SSH). В случае необходимости HMC можно переустановить с прилагающегося в комплекте DVD.
Необходимо определить количество ресурсов, требуемых приложению
Возможность альтернативной конфигурации раздела (например, пиковая нагрузка в конце месяца)
Отслеживание конфигураций, работающих одновременно (отсутствие конфликтующих требований)
Разные ОС
Гибкость
Полная изоляция
Аппаратная изоляция
Значительно улучшена утилизация физических ресурсов – виртуализация процессоров, оп. памяти, ресурсов ввода-вывода
Больше LPAR
До 254 разделов
Shared processor LPARs
Один процессор может использоваться макс. 10 разделами
Virtual inter-partition Ethernet
Разделы могут взаимодействовать без физических адаптеров
Virtual I/O Disks
Разделы могут использовать виртуальные диски, находящиеся на "серверном" разделе
В основе – технология мэйнфреймов
Преимущества
Новая модель определения разделов
Микроразделы - технология, пришедшая из мэйнфреймов которая основана на двух главных усовершенствованиях в области виртуализации сервера. Физические процессоры и устройства ввода-вывода были виртуализированы, давая возможность разделелять эти ресурсы между несколькими виртуальными серверами. Есть несколько преимуществ, связанных с этой технологией, включая более тонкое распределение ресурсов, большее количество разделов, и более полное использование ресурсов.
Виртуализация процессоров требует новой модели разделения, так как она существенно отличается от модели разделения, используемой на POWER4 серверах, где целые процессоры выделяются в разделы. Эти процессоры принадлежат одному конкретному разделу. Они могут быть назначены ручными процедурами динамического перераспределения ресурсов. В новой схеме, физические процессоры абстрагируются в виртуальные процессоры, которые выделяются разделам. Эти виртуальные процессоры не могут быть разделены, но основные физические процессоры разделены, так как они используются, чтобы реализовать виртуальные процессоры на уровне платформы. Это совместное использование - первичная особенность этой новой модели разделения, и это происходит автоматически.
Администратор системы определяет количество виртуальных процессоров, которое может использоваться разделом, а также фактическую физическую процессорную емкость, которая должна быть выделена разделу. Администратор системы может выделить разделу часть физического процессора, допуская, т.о., дробное выделение процессорных ресурсов.
Виртуальные процессоры - это количество одновременных операций, которые операционная система может выполнять в разделе. Вычислительная мощность распределяется одинаково между этими виртуальными процессорами. Выбор оптимального количества виртуальных процессоров зависит от рабочей нагрузки в разделе. Некоторые разделы извлекают выгоду из большего параллелизма, тогда как другой раздел требует большей мощности на одном процессоре. Максимальное количество виртуальных процессоров в разделе - 64.
Выделенные процессоры – это целые процессоры, которые связаны с разделом. Разделу выделяется целое число процессоров.
Общий процессорный пул
Гипервизор планирует работу разделов из набора физических процессоров, который называют общим процессорным пулом (shared processor pool). По определению, эти процессоры не связаны с выделенными разделами.
Отключенный процессор
Это – сбойный процессор, оставленный вне конфигурации системы после того, как произошло динамическое освобождение процессора.
Технология микроразделов позволяет нескольким разделам использовать один физический процессор
До 10 разделов на 1 физический процессор
До 254 разделов в системе (в зависимости от конфигурации)
Определение ресурсов раздела
Микроразделы позволяют нескольким разделам совместно использовать один физический процессор.
Раздел минимально может использовать 1/10 физического процессора. Каждый процессор может быть разделен на 10 общих разделов.
Микроразделы поддерживаются всеми системами на базе POWER5.
Разделы в общем пуле требуют выделенной памяти, слоты ввода- вывода могут использоваться как выделенные, так и виртуальные.
Виртуальная абстракция процессора реализована в аппаратных средствах и гипервизоре (компоненте встроенного программного обеспечения – firmware). C перспективы операционной системы, виртуальный процессор неотличим от физического процессора, если операционная система не имеет специальных расширений, чтобы знать о различии. Ключевая выгода от осуществления разделения аппаратными средствами состоит в том, чтобы позволить любой операционной системе работать на POWER5 технологии с небольшими изменениями или даже без них. Дополнительно, для оптимальной производительности, операционная система может быть расширена, чтобы эксплуатировать микроразделение более глубоко, например, добровольно отдавая неиспользуемые такты центрального процессора гипервизору. AIX 5L V5.3 - первая версия AIX 5L, которая включает такие расширения.
Entitled processor capacity (выделенная емкость)
Процессорная емкость указывается в терминах
Разделы в общем пуле могут быть определены с минимальной емкостью – 1/10 физического процессора. Максимально на один процессор может быть запущено до 10 разделов. Одновременно может быть активно максимум 254 раздела.
Capped раздел
Uncapped раздел
Capacity weight (вес)
Capped раздел не может превысить выделенную ему емкость, а uncapped раздел – может. Фактически, он может использовать больше процессорной емкости, чем ему выделено. Единственное, чем он ограничен – это количество виртуальных процессоров и его вес (приоритет).
Вес – это число от 0 до 255, которое отражает относительное количество дополнительной процессорной емкости, которое может получить раздел.Количество дополнительных ресурсов определяется весом раздела, разделенном на общий вес всех разделов. Таким образом, при весе 0 раздел не может получить дополнительных ресурсов. Такой вес называют "soft cap".
2.0 PU в общем пуле
Разделы активизируются последовательно
Активизация раздела 1
Активизация раздела 2
Активизация раздела 3
Следующая последовательность диаграмм показывает связь между различными параметрами, используемыми для того, чтобы управлять атрибутами производительности раздела, работающего в общем пуле.
В примере, размер общего пула фиксирован - как процессорная емкость раздела, в котором выполняется задача.
Никакой другой раздел не активен - это позволяет задаче использовать весь доступный ресурс и означает, что мы игнорируем эффекты весов.
Это - опорная линия для нашего примера. Раздел сконфигурирован, чтобы иметь 16 виртуальных процессоров и uncapped. Мы предполагаем, что больше активных разделов нет и этот раздел может использовать все 16 реальных процессоров в пуле.
Обратите внимание, что раздел мог бы иметь больше чем 16 виртуальных процессоров. Если бы это имело место, то все виртуальные процессоры были бы спланированы гипервизором за счет доступных реальных процессоров.
Темная область показывает количество доступных виртуальных процессоров. Светлая область показывает общее количество использованного процессорного времени. Задача выполняется за 26 минут.
Это - точно та же самая задача, как прежде, и она использует точно ту же самую общую сумму ресурса центрального процессора. Однако, количество виртуальных процессоров было уменьшено до 12. Следовательно, задача ограничена использованием эквивалента 12 реальных процессоров, то есть виртуальный процессор не может использовать ресурс больше чем одного реального процессора.
Из-за уменьшенного количества мощности центрального процессора, доступной в пределах любого данного интервала времени, задача теперь выполняется за 27 минут.
Точно та же самая задача, как прежде. Теперь, однако, раздел capped. Теперь вступает в силу ограничение процессорной емкости и общая сумма ресурса, доступного в пределах любого данного интервала времени (фактически, каждые 10 мс) ограничены 9.5 процессорами.
Обратите внимание, что все 12 виртуальных процессоров диспетчеризируются, но алгоритм планирования в гипервизоре ограничивает время, которое каждый может работать.
Задача теперь выполняется за 28 минут.
Это - упрощенная диаграмма, показывающая источник различных элементов в гипервизоре POWER.
Синие поля показывают функции, которые пришли
непосредственно от существующего гипервизора pSeries
POWER4 или от архитектуры pSeries. Фиолетовые поля (более
светлые) показывают поля, пришедшие от от iSeries
Некоторые поля - смешанные, и они представляют функции, которые объединяют элементы pSeries и iSeries.
Гипервизор POWER предоставляет те же самые основные функции как гипервизор POWER4, плюс некоторые новые функции, разработанные для разделов, работающих в общем процессорном пуле и виртуального ввода - вывода.
Объединенный с особенностями, имеющимися в процессоре POWER5, гипервизор POWER предоставляет дополнительные функции, включая микроразделы, виртуальные процессоры, IEEE VLAN совместимый виртуальный коммутатор, виртуальные SCSI адаптеры и виртуальные консоли.
Гипервизор POWER - компонент встроенного программного обеспечения (firmware) системы, которое всегда устанавливается, независимо от системной конфигурации. Он работает как скрытый раздел, без выделенной процессорной емкости.
Специально разработанные запросы к гипервизору (hcalls) обеспечивают для операционной системы способ связи с гипервизором, позволяя более эффективно использовать физическую емкость процессора.
Управление набором процессоров в системе (shared processor pool).
Квант времени в POWER5 - 10 мс
Общая емкость разделов равномерно распределяется между виртуальными процессорами
Логические разделы, работающие в общем процессорном пуле, требуют надежного механизма гарантирования правильного распределения свободных процессорных тактов.
Каждый микрораздел конфигурируется с конкретной
процессорной емкостью, базирующейся на количестве
Выделенная емкость, вместе с определенным количеством виртуальных процессоров, определяет физические процессорные ресурсы, которые будут выданы разделу.
Объем времени, в течение которого работает виртуальный
процессор до окончания кванта, основывается на правах
раздела, определяемых системным администратором. Права
разделов равномерно распределяются между работающими
виртуальными процессорами, поэтому число виртуальных
процессоров влияет на продолжительность
Гипервизор использует архитектурный принцип "колеса распределения" с фиксированным периодом вращения, равным X миллисекунд, в течение которого каждый процессор своевременно получает свою долю ресурсов. Время виртуальных процессоров распределяется с помощью аппаратного вычитателя, подобно тому, как операционная система разделяет время между процессами.
Виртуальные процессоры имеют задержку диспетчеризации. Когда виртуальные процессор становится готовым к работе, он помещается в очередь гипервизора, где он и находится до момента диспетчеризации. Время, проходящее между двумя этими событиями, называется задержкой диспетчеризации.
Внешние прерывания также вызывают задержки. Внешние прерывания передаются напрямую в раздел. Когда операционная система вызывает гипервизор с запросом на ожидающее прерывание ( accept-pending-interrupt hypervisor ), гипервизор, при необходимости, выделяет виртуальный процессор на целевом разделе для обработки прерывания. Гипервизор предоставляет механизм организации очереди внешних прерываний, также связанных с виртуальными процессорами. При использовании механизма организации очереди возникают задержки.
Задержки не должны вызывать функциональных проблем, но могут негативно влиять на производительность приложений реального времени. Для оценки, в худшем случае задержка диспетчеризации составляет 18 миллисекунд, так как минимальный поддерживаемый цикл диспетчеризации на уровне виртуального процессора составляет одну миллисекунду. Эти цифры основаны на минимальной мощности раздела, составляющей 1/10 физического процессора и периоде вращения колеса распределения гипервизора в 10 миллисекунд. Их легко понять, если представить, что работа виртуального процессора распределена на первую и последнюю часть двух десятимиллисекундных интервалов. В общем случае, если эти задержки слишком велики, клиент может увеличить назначенную мощность, уменьшить число работающих виртуальных процессоров, не снижая мощности, или использовать разделы с выделенными процессорами.
В пуле находятся процессоры, не связанные с разделами, работающими на выделенных процессорах
Нет фиксированной связи между виртуальными и физическими процессорами
Гипервизор пытается использовать тот-же физический процессор
Для виртуализации процессоров необходима новая модель организации разделов, в корне отличная от модели, используемой в серверах с процессорами POWER4, где разделу назначается процессор целиком. В системах POWER4 разделы полностью владеют процессорами, и совместное их использование другими разделами невозможно. Такие разделы называются выделенными. В новой модели микроразделов физические процессоры абстрагируются в виртуальные, которые и выделяются разделам. Получившиеся виртуальные процессоры не могут использоваться совместно, однако физические процессоры оказываются в совместном пользовании, поскольку они преобразуются в виртуальные на уровне платформы. Такой принцип разделения является основной особенностью новой модели и реализуется автоматически. Подобные разделы называются совместно использующими процессор.
При диспетчеризации виртуального
процессора гипервизор пытается сохранить
привязку (
При простое физического процессора гипервизор ищет рабочий виртуальный процессор, который
В разделах с процессорами общего пользования нет четких взаимоотношений между виртуальными и актуализирующими их физическими процессорами. При выделении ресурсов виртуальному процессору гипервизор может использовать любой процессор из общего пула, к которому прикреплен виртуальный процессор. По умолчанию он пытается использовать один и тот же физический процессор, гарантировать это можно не всегда. В гипервизоре употребляется понятие "домашнего узла" виртуальных процессоров, которое позволяет выбрать наиболее подходящий с точки зрения близости памяти физический процессор.
Планирование по близости (
Механизмом близости активно управляет гипервизор, так как у каждого раздела существует свой, полностью отличный от других контекст.
На сегодняшний день поддерживается только один пул процессоров общего пользования, поэтому подразумевается, что все виртуальные процессоры пользуются одним и тем же пулом.
ОС, работающие в микроразделах, должны быть модифицированы для освобождения виртуального процессора, если у них нет исполняемых нитей
Можно передать окончание своего кванта времени другому виртуальному процессору
Можно редеспетчеризировать обратно, если появляется работа в тот-же интервал диспетчеризации
В общем случае операционные системы и разделы не обязаны знать о том, что они работают на процессорах общего пользования. Однако путем минимальных изменений в операционной системе можно значительно улучшить общую производительность. В AIX 5L версии 5.3 реализована оптимизация производительности системы разделов с процессорами общего пользования. Применение процессоров общего пользования также влияет на отчетный коэффициент использования процессора, средства контроля производительности, инструменты планирования мощности и менеджеры лицензий.
Операции ввода-вывода без выделения ресурсов разделу
Операции гипервизора для обеспечения виртуального ввода-вывода (virtual I/O)
Поддерживаемые типы ввода-вывода
Рабочая среда для администрирования виртуального ввода-вывода
Минимальные аппаратные требования
Возможности Virtual I/O сервера
Технология виртуализации ввода-вывода состоит из четырех отдельных функций:
Совместное использование адаптеров и дисков снимает необходимость установки отдельного адаптера на каждый логический раздел, что делает модель ввода-вывода более экономичной.
Инсталляционный CD – часть пакета Advanced POWER Virtualization
Базируется на ОС AIX
Возможная конфигурация для обеспечения высокой доступности
Адаптеры Ethernet и Fibre Channel общего пользования, а также
виртуальные диски реализуются с помощью механизма ведущих
логических разделов (Hosting LPARs). Ведущие логические
разделы, основаны на операционной системе AIX 5L,
инкапсулируются для облегчения администрирования системны.
Они владеют физическими ресурсами и распределяют их между
несколькими ведомыми разделами. Связь между ведущими и
ведомыми разделами осуществляется посредством набора
интерфейсов
Обеспечивает совместное использование устройств хранения данных
Преимущество для микроразделов (SPLPAR)
Транспортные протоколы SCSI определяют правила обмена информацией между SCSI initiators и targets
Virtual SCSI использует протокол SCSI RDMA (SRP).
SCSI запросы и ответы посылаются через Virtual SCSI адаптеры
Реальная передача данных происходит через протокол Logical Redirected DMA
Использование Virtual SCSI подразумевает, что Virtual I/O Server
выступает как хранилище, предоставляющее данные. Вместо
кабеля SCSI или Fiber, соединение производится гипервизором.
Драйверы Virtual SCSI обеспечивают то, что только раздел-хозяин
данных имеет к ним доступ. Никакой другой раздел, даже
сам
Разделы с высокими требованиями по производительности и дисковым операциям не рекомендуются как клиенты VSCSI. Разделы с небольшими требованиями могут быть реализованы с минимальными затратами им можно выделить логический том. Это обозначает, что количество разделов больше не ограничено аппаратным обеспечением. Однако, некоторые разделы могут иметь недостаточно производительные диски.
Наиболее подходящими для VSCSI являются загрузочные диски для ОС или Web серверы, кэширующие большинство данных.
Конфигурация защищает виртуальные диски в клиентском разделе от сбоев
На этой диаграмме показана конфигурация
Клиентский раздел использует LVM mirroring своих логических
томов, используя два виртуальных SCSI адаптера. Каждый из
этих адаптеров связан с отдельным
Конфигурация защищает виртуальные диски в клиентском разделе от сбоев
Физический диск целиком выделяется клиентскому разделу
На этой диаграмме показана конфигурация с использованием Multipath I/O для доступа к диску ESS.
Клиентский раздел видит два пути к физическому диску через
Эта конфигурация будет работоспособной, только когда физический диск целиком выделен клиентскому разделу.
В зависимости от топологии SAN, каждый физический адаптер может быть подключен к отдельному коммутатору SAN для обеспечения избыточности. На уровне физического диска, система хранения (ESS) обеспечивает избыточность за счет использования RAID.
Виртуальные сетевые сегменты на физических коммутаторах
Все узлы в VLAN могут взаимодействовать без L3 маршрутизации или inter-VLAN bridging
VLANs обеспечивает:
Поддержка VLAN в AIX основана
на реализации
Возможность взаимодействия между разделами
Физические сетевые адаптеры не требуются
Предстваляется как высокоскоростное Ethernet-соединение
Поддерживаются различные протоколы (IPv4, IPv6 и ICMP)
Не требуется Advanced POWER Virtualization
Технология виртуальных Ethernet-соединений позволяет
администратору определять внутренние соединения между
разделами, которые будут выглядеть для этих разделов как
Функция Virtual Ethernet позволяет пользователям создавать
логические сетевые интерфейсы для внутреннего соединения
логических разделов. POWER
Базируется на стандарте VLAN
Настройка коммутатора с HMC
Производительность Virtual Ethernet
Virtual LAN по сравнению с Gigabit Ethernet
Маршрутизация
Virtual Ethernet обычно используется для создания
Соединяет внутренние и внешние VLAN, используя один физический адаптер
SEA - сервис, работающий как сетевой коммутатор 2 уровня
Сервис SEA работает в разделе
В клиентском разделе не требуется физических слотов и сетевых адаптеров
MAC адрес виртуального Ethernet виден внешним системам
Поддерживается broadcast и multicast
Поддерживаются протоколы ARP (Address Resolution
Protocol) и
Один SEA может совместно использоваться разными
VLAN; можно подключить разные подсети, используя
один адаптер на
На Virtual Ethernet адаптере, сконфигурированном в Shared Ethernet адаптере, должен быть установлен транковый (trunk) порт для работы моста (layer 2 bridge)
Системные процессоры используются для всех функций по коммуникации, что приводит к значительной загрузке процессоров
Один из виртуальных адаптеров в SEA на
До 16 Virtual Ethernet адаптеров с 18 VLAN на каждом могут совместно использовать один физический сетевой адаптер
Shared
SEA соединяет внутренние и внешние VLAN, используя один
физический адаптер (возможно использование
MAC адрес виртуального Ethernet виден внешним системам,
поддерживается broadcast и multicast, протоколы ARP (Address
Resolution Protocol) и
Один SEA может совместно использоваться разными VLAN;
можно подключить разные подсети, используя один адаптер на
Максимальная пропускная способность
Конфигурация защищает доступ к внешней сети от сбоя
Multipath Routing – несколько маршрутов на одну точку назначения. При этом, в зависимости от стоимости маршрутов, обеспечивается либо конфигурация с основным и резервным (резервными) маршрутами – для обеспечения надежности, либо конфигурация с несколькими равнозначными маршрутами – для повышения пропускной способности.
Dead Gateway Detection – обнаружение сбойных маршрутизаторов. Работает совместно с Multipath Routing.
В пассивном режиме система анализирует ARP-таблицы и TCP-соединения. На основании этой информации она при необходимости переключает трафик на резервный маршрутизатор.
В активном режиме система посылает на маршрутизатор пакеты ICMP echo (ping) для проверки его доступности и в случае отсутствия ответа переключается на резерв.
При этом (в любом режиме), при восстановлении сбойного маршрутизатора система переключит таблицы маршрутизации обратно.
Упрощение IT-инфраструктуры ведет к увеличению гибкости информационной среды, снижению операционных издержек на владение и поддержку систем, что ведет к снижению общей стоимости владения IT-решением. Для организации повышенная гибкость и способность быстро реагировать на изменяющиеся требования – один из шагов на пути трансформации в бизнес по требованию.
Рассмотрим компоненты виртуализации на pSeries, как часть общего решения IBM Virtualization Engine.
Снижение стоимости решения
Использование разделяемых систем (partitioning):
Когда использование разделов лучше, чем управление загрузкой в пределах одной ОС?
WLM,
При использовании физических разделов деление контролируется интерфейсами между физическими блоками. Использование отдельных блоков обеспечивает жесткую аппаратную и программную изоляцию - нет единых точек отказа.
Однако, значительно снижается гибкость решения – в каждый раздел выделяется физический блок (или несколько блоков) целиком – со всеми установленными на нем процессорами, оперативной памятью и слотами ввода-вывода.
В случае использования логических разделов деление контролируется в основном механизмами преобразования адресов. Аппаратная изоляция меньше, чем в случае использования физических разделов.
Однако, гранулярность размещения на логическом уровне позволяет выделять ресурсы более гибко. Ресурсы выделяются практически в любом количестве единиц, а некоторые ресурсы могут использоваться разделами совместно.
Единая консоль для всех POWER5-систем
LPAR и
Нет контролирующего раздела
HMC – рабочая станция IBM (на базе процессора Intel), под управлением ОС Linux. ОС и приложение HMC прединсталлируются. Доступ к администратору ОС (root) закрыт. Это обеспечивает целостность решения – пользователю доступен графический интерфейс и интерфейс командной строки; есть возможность подключения к HMC по сети (WebSM и SSH). В случае необходимости HMC можно переустановить с прилагающегося в комплекте DVD.
Необходимо определить количество ресурсов, требуемых приложению
Возможность альтернативной конфигурации раздела (например, пиковая нагрузка в конце месяца)
Отслеживание конфигураций, работающих одновременно (отсутствие конфликтующих требований)
Разные ОС
Гибкость
Полная изоляция
Аппаратная изоляция
Значительно улучшена утилизация физических ресурсов – виртуализация процессоров, оп. памяти, ресурсов ввода-вывода
Больше LPAR
До 254 разделов
Shared processor LPARs
Один процессор может использоваться макс. 10 разделами
Virtual inter-partition Ethernet
Разделы могут взаимодействовать без физических адаптеров
Virtual I/O Disks
Разделы могут использовать виртуальные диски, находящиеся на "серверном" разделе
В основе – технология мэйнфреймов
Преимущества
Новая модель определения разделов
Микроразделы - технология, пришедшая из мэйнфреймов которая основана на двух главных усовершенствованиях в области виртуализации сервера. Физические процессоры и устройства ввода-вывода были виртуализированы, давая возможность разделелять эти ресурсы между несколькими виртуальными серверами. Есть несколько преимуществ, связанных с этой технологией, включая более тонкое распределение ресурсов, большее количество разделов, и более полное использование ресурсов.
Виртуализация процессоров требует новой модели разделения, так как она существенно отличается от модели разделения, используемой на POWER4 серверах, где целые процессоры выделяются в разделы. Эти процессоры принадлежат одному конкретному разделу. Они могут быть назначены ручными процедурами динамического перераспределения ресурсов. В новой схеме, физические процессоры абстрагируются в виртуальные процессоры, которые выделяются разделам. Эти виртуальные процессоры не могут быть разделены, но основные физические процессоры разделены, так как они используются, чтобы реализовать виртуальные процессоры на уровне платформы. Это совместное использование - первичная особенность этой новой модели разделения, и это происходит автоматически.
Администратор системы определяет количество виртуальных процессоров, которое может использоваться разделом, а также фактическую физическую процессорную емкость, которая должна быть выделена разделу. Администратор системы может выделить разделу часть физического процессора, допуская, т.о., дробное выделение процессорных ресурсов.
Виртуальные процессоры - это количество одновременных операций, которые операционная система может выполнять в разделе. Вычислительная мощность распределяется одинаково между этими виртуальными процессорами. Выбор оптимального количества виртуальных процессоров зависит от рабочей нагрузки в разделе. Некоторые разделы извлекают выгоду из большего параллелизма, тогда как другой раздел требует большей мощности на одном процессоре. Максимальное количество виртуальных процессоров в разделе - 64.
Выделенные процессоры – это целые процессоры, которые связаны с разделом. Разделу выделяется целое число процессоров.
Общий процессорный пул
Гипервизор планирует работу разделов из набора физических процессоров, который называют общим процессорным пулом (shared processor pool). По определению, эти процессоры не связаны с выделенными разделами.
Отключенный процессор
Это – сбойный процессор, оставленный вне конфигурации системы после того, как произошло динамическое освобождение процессора.
Технология микроразделов позволяет нескольким разделам использовать один физический процессор
До 10 разделов на 1 физический процессор
До 254 разделов в системе (в зависимости от конфигурации)
Определение ресурсов раздела
Микроразделы позволяют нескольким разделам совместно использовать один физический процессор.
Раздел минимально может использовать 1/10 физического процессора. Каждый процессор может быть разделен на 10 общих разделов.
Микроразделы поддерживаются всеми системами на базе POWER5.
Разделы в общем пуле требуют выделенной памяти, слоты ввода- вывода могут использоваться как выделенные, так и виртуальные.
Виртуальная абстракция процессора реализована в аппаратных средствах и гипервизоре (компоненте встроенного программного обеспечения – firmware). C перспективы операционной системы, виртуальный процессор неотличим от физического процессора, если операционная система не имеет специальных расширений, чтобы знать о различии. Ключевая выгода от осуществления разделения аппаратными средствами состоит в том, чтобы позволить любой операционной системе работать на POWER5 технологии с небольшими изменениями или даже без них. Дополнительно, для оптимальной производительности, операционная система может быть расширена, чтобы эксплуатировать микроразделение более глубоко, например, добровольно отдавая неиспользуемые такты центрального процессора гипервизору. AIX 5L V5.3 - первая версия AIX 5L, которая включает такие расширения.
Entitled processor capacity (выделенная емкость)
Процессорная емкость указывается в терминах
Разделы в общем пуле могут быть определены с минимальной емкостью – 1/10 физического процессора. Максимально на один процессор может быть запущено до 10 разделов. Одновременно может быть активно максимум 254 раздела.
Capped раздел
Uncapped раздел
Capacity weight (вес)
Capped раздел не может превысить выделенную ему емкость, а uncapped раздел – может. Фактически, он может использовать больше процессорной емкости, чем ему выделено. Единственное, чем он ограничен – это количество виртуальных процессоров и его вес (приоритет).
Вес – это число от 0 до 255, которое отражает относительное количество дополнительной процессорной емкости, которое может получить раздел.Количество дополнительных ресурсов определяется весом раздела, разделенном на общий вес всех разделов. Таким образом, при весе 0 раздел не может получить дополнительных ресурсов. Такой вес называют "soft cap".
2.0 PU в общем пуле
Разделы активизируются последовательно
Активизация раздела 1
Активизация раздела 2
Активизация раздела 3
Следующая последовательность диаграмм показывает связь между различными параметрами, используемыми для того, чтобы управлять атрибутами производительности раздела, работающего в общем пуле.
В примере, размер общего пула фиксирован - как процессорная емкость раздела, в котором выполняется задача.
Никакой другой раздел не активен - это позволяет задаче использовать весь доступный ресурс и означает, что мы игнорируем эффекты весов.
Это - опорная линия для нашего примера. Раздел сконфигурирован, чтобы иметь 16 виртуальных процессоров и uncapped. Мы предполагаем, что больше активных разделов нет и этот раздел может использовать все 16 реальных процессоров в пуле.
Обратите внимание, что раздел мог бы иметь больше чем 16 виртуальных процессоров. Если бы это имело место, то все виртуальные процессоры были бы спланированы гипервизором за счет доступных реальных процессоров.
Темная область показывает количество доступных виртуальных процессоров. Светлая область показывает общее количество использованного процессорного времени. Задача выполняется за 26 минут.
Это - точно та же самая задача, как прежде, и она использует точно ту же самую общую сумму ресурса центрального процессора. Однако, количество виртуальных процессоров было уменьшено до 12. Следовательно, задача ограничена использованием эквивалента 12 реальных процессоров, то есть виртуальный процессор не может использовать ресурс больше чем одного реального процессора.
Из-за уменьшенного количества мощности центрального процессора, доступной в пределах любого данного интервала времени, задача теперь выполняется за 27 минут.
Точно та же самая задача, как прежде. Теперь, однако, раздел capped. Теперь вступает в силу ограничение процессорной емкости и общая сумма ресурса, доступного в пределах любого данного интервала времени (фактически, каждые 10 мс) ограничены 9.5 процессорами.
Обратите внимание, что все 12 виртуальных процессоров диспетчеризируются, но алгоритм планирования в гипервизоре ограничивает время, которое каждый может работать.
Задача теперь выполняется за 28 минут.
Это - упрощенная диаграмма, показывающая источник различных элементов в гипервизоре POWER.
Синие поля показывают функции, которые пришли
непосредственно от существующего гипервизора pSeries
POWER4 или от архитектуры pSeries. Фиолетовые поля (более
светлые) показывают поля, пришедшие от от iSeries
Некоторые поля - смешанные, и они представляют функции, которые объединяют элементы pSeries и iSeries.
Гипервизор POWER предоставляет те же самые основные функции как гипервизор POWER4, плюс некоторые новые функции, разработанные для разделов, работающих в общем процессорном пуле и виртуального ввода - вывода.
Объединенный с особенностями, имеющимися в процессоре POWER5, гипервизор POWER предоставляет дополнительные функции, включая микроразделы, виртуальные процессоры, IEEE VLAN совместимый виртуальный коммутатор, виртуальные SCSI адаптеры и виртуальные консоли.
Гипервизор POWER - компонент встроенного программного обеспечения (firmware) системы, которое всегда устанавливается, независимо от системной конфигурации. Он работает как скрытый раздел, без выделенной процессорной емкости.
Специально разработанные запросы к гипервизору (hcalls) обеспечивают для операционной системы способ связи с гипервизором, позволяя более эффективно использовать физическую емкость процессора.
Управление набором процессоров в системе (shared processor pool).
Квант времени в POWER5 - 10 мс
Общая емкость разделов равномерно распределяется между виртуальными процессорами
Логические разделы, работающие в общем процессорном пуле, требуют надежного механизма гарантирования правильного распределения свободных процессорных тактов.
Каждый микрораздел конфигурируется с конкретной
процессорной емкостью, базирующейся на количестве
Выделенная емкость, вместе с определенным количеством виртуальных процессоров, определяет физические процессорные ресурсы, которые будут выданы разделу.
Объем времени, в течение которого работает виртуальный
процессор до окончания кванта, основывается на правах
раздела, определяемых системным администратором. Права
разделов равномерно распределяются между работающими
виртуальными процессорами, поэтому число виртуальных
процессоров влияет на продолжительность
Гипервизор использует архитектурный принцип "колеса распределения" с фиксированным периодом вращения, равным X миллисекунд, в течение которого каждый процессор своевременно получает свою долю ресурсов. Время виртуальных процессоров распределяется с помощью аппаратного вычитателя, подобно тому, как операционная система разделяет время между процессами.
Виртуальные процессоры имеют задержку диспетчеризации. Когда виртуальные процессор становится готовым к работе, он помещается в очередь гипервизора, где он и находится до момента диспетчеризации. Время, проходящее между двумя этими событиями, называется задержкой диспетчеризации.
Внешние прерывания также вызывают задержки. Внешние прерывания передаются напрямую в раздел. Когда операционная система вызывает гипервизор с запросом на ожидающее прерывание ( accept-pending-interrupt hypervisor ), гипервизор, при необходимости, выделяет виртуальный процессор на целевом разделе для обработки прерывания. Гипервизор предоставляет механизм организации очереди внешних прерываний, также связанных с виртуальными процессорами. При использовании механизма организации очереди возникают задержки.
Задержки не должны вызывать функциональных проблем, но могут негативно влиять на производительность приложений реального времени. Для оценки, в худшем случае задержка диспетчеризации составляет 18 миллисекунд, так как минимальный поддерживаемый цикл диспетчеризации на уровне виртуального процессора составляет одну миллисекунду. Эти цифры основаны на минимальной мощности раздела, составляющей 1/10 физического процессора и периоде вращения колеса распределения гипервизора в 10 миллисекунд. Их легко понять, если представить, что работа виртуального процессора распределена на первую и последнюю часть двух десятимиллисекундных интервалов. В общем случае, если эти задержки слишком велики, клиент может увеличить назначенную мощность, уменьшить число работающих виртуальных процессоров, не снижая мощности, или использовать разделы с выделенными процессорами.
В пуле находятся процессоры, не связанные с разделами, работающими на выделенных процессорах
Нет фиксированной связи между виртуальными и физическими процессорами
Гипервизор пытается использовать тот-же физический процессор
Для виртуализации процессоров необходима новая модель организации разделов, в корне отличная от модели, используемой в серверах с процессорами POWER4, где разделу назначается процессор целиком. В системах POWER4 разделы полностью владеют процессорами, и совместное их использование другими разделами невозможно. Такие разделы называются выделенными. В новой модели микроразделов физические процессоры абстрагируются в виртуальные, которые и выделяются разделам. Получившиеся виртуальные процессоры не могут использоваться совместно, однако физические процессоры оказываются в совместном пользовании, поскольку они преобразуются в виртуальные на уровне платформы. Такой принцип разделения является основной особенностью новой модели и реализуется автоматически. Подобные разделы называются совместно использующими процессор.
При диспетчеризации виртуального
процессора гипервизор пытается сохранить
привязку (
При простое физического процессора гипервизор ищет рабочий виртуальный процессор, который
В разделах с процессорами общего пользования нет четких взаимоотношений между виртуальными и актуализирующими их физическими процессорами. При выделении ресурсов виртуальному процессору гипервизор может использовать любой процессор из общего пула, к которому прикреплен виртуальный процессор. По умолчанию он пытается использовать один и тот же физический процессор, гарантировать это можно не всегда. В гипервизоре употребляется понятие "домашнего узла" виртуальных процессоров, которое позволяет выбрать наиболее подходящий с точки зрения близости памяти физический процессор.
Планирование по близости (
Механизмом близости активно управляет гипервизор, так как у каждого раздела существует свой, полностью отличный от других контекст.
На сегодняшний день поддерживается только один пул процессоров общего пользования, поэтому подразумевается, что все виртуальные процессоры пользуются одним и тем же пулом.
ОС, работающие в микроразделах, должны быть модифицированы для освобождения виртуального процессора, если у них нет исполняемых нитей
Можно передать окончание своего кванта времени другому виртуальному процессору
Можно редеспетчеризировать обратно, если появляется работа в тот-же интервал диспетчеризации
В общем случае операционные системы и разделы не обязаны знать о том, что они работают на процессорах общего пользования. Однако путем минимальных изменений в операционной системе можно значительно улучшить общую производительность. В AIX 5L версии 5.3 реализована оптимизация производительности системы разделов с процессорами общего пользования. Применение процессоров общего пользования также влияет на отчетный коэффициент использования процессора, средства контроля производительности, инструменты планирования мощности и менеджеры лицензий.
Операции ввода-вывода без выделения ресурсов разделу
Операции гипервизора для обеспечения виртуального ввода-вывода (virtual I/O)
Поддерживаемые типы ввода-вывода
Рабочая среда для администрирования виртуального ввода-вывода
Минимальные аппаратные требования
Возможности Virtual I/O сервера
Технология виртуализации ввода-вывода состоит из четырех отдельных функций:
Совместное использование адаптеров и дисков снимает необходимость установки отдельного адаптера на каждый логический раздел, что делает модель ввода-вывода более экономичной.
Инсталляционный CD – часть пакета Advanced POWER Virtualization
Базируется на ОС AIX
Возможная конфигурация для обеспечения высокой доступности
Адаптеры Ethernet и Fibre Channel общего пользования, а также
виртуальные диски реализуются с помощью механизма ведущих
логических разделов (Hosting LPARs). Ведущие логические
разделы, основаны на операционной системе AIX 5L,
инкапсулируются для облегчения администрирования системны.
Они владеют физическими ресурсами и распределяют их между
несколькими ведомыми разделами. Связь между ведущими и
ведомыми разделами осуществляется посредством набора
интерфейсов
Обеспечивает совместное использование устройств хранения данных
Преимущество для микроразделов (SPLPAR)
Транспортные протоколы SCSI определяют правила обмена информацией между SCSI initiators и targets
Virtual SCSI использует протокол SCSI RDMA (SRP).
SCSI запросы и ответы посылаются через Virtual SCSI адаптеры
Реальная передача данных происходит через протокол Logical Redirected DMA
Использование Virtual SCSI подразумевает, что Virtual I/O Server
выступает как хранилище, предоставляющее данные. Вместо
кабеля SCSI или Fiber, соединение производится гипервизором.
Драйверы Virtual SCSI обеспечивают то, что только раздел-хозяин
данных имеет к ним доступ. Никакой другой раздел, даже
сам
Разделы с высокими требованиями по производительности и дисковым операциям не рекомендуются как клиенты VSCSI. Разделы с небольшими требованиями могут быть реализованы с минимальными затратами им можно выделить логический том. Это обозначает, что количество разделов больше не ограничено аппаратным обеспечением. Однако, некоторые разделы могут иметь недостаточно производительные диски.
Наиболее подходящими для VSCSI являются загрузочные диски для ОС или Web серверы, кэширующие большинство данных.
Конфигурация защищает виртуальные диски в клиентском разделе от сбоев
На этой диаграмме показана конфигурация
Клиентский раздел использует LVM mirroring своих логических
томов, используя два виртуальных SCSI адаптера. Каждый из
этих адаптеров связан с отдельным
Конфигурация защищает виртуальные диски в клиентском разделе от сбоев
Физический диск целиком выделяется клиентскому разделу
На этой диаграмме показана конфигурация с использованием Multipath I/O для доступа к диску ESS.
Клиентский раздел видит два пути к физическому диску через
Эта конфигурация будет работоспособной, только когда физический диск целиком выделен клиентскому разделу.
В зависимости от топологии SAN, каждый физический адаптер может быть подключен к отдельному коммутатору SAN для обеспечения избыточности. На уровне физического диска, система хранения (ESS) обеспечивает избыточность за счет использования RAID.
Виртуальные сетевые сегменты на физических коммутаторах
Все узлы в VLAN могут взаимодействовать без L3 маршрутизации или inter-VLAN bridging
VLANs обеспечивает:
Поддержка VLAN в AIX основана
на реализации
Возможность взаимодействия между разделами
Физические сетевые адаптеры не требуются
Предстваляется как высокоскоростное Ethernet-соединение
Поддерживаются различные протоколы (IPv4, IPv6 и ICMP)
Не требуется Advanced POWER Virtualization
Технология виртуальных Ethernet-соединений позволяет
администратору определять внутренние соединения между
разделами, которые будут выглядеть для этих разделов как
Функция Virtual Ethernet позволяет пользователям создавать
логические сетевые интерфейсы для внутреннего соединения
логических разделов. POWER
Базируется на стандарте VLAN
Настройка коммутатора с HMC
Производительность Virtual Ethernet
Virtual LAN по сравнению с Gigabit Ethernet
Маршрутизация
Virtual Ethernet обычно используется для создания
Соединяет внутренние и внешние VLAN, используя один физический адаптер
SEA - сервис, работающий как сетевой коммутатор 2 уровня
Сервис SEA работает в разделе
В клиентском разделе не требуется физических слотов и сетевых адаптеров
MAC адрес виртуального Ethernet виден внешним системам
Поддерживается broadcast и multicast
Поддерживаются протоколы ARP (Address Resolution
Protocol) и
Один SEA может совместно использоваться разными
VLAN; можно подключить разные подсети, используя
один адаптер на
На Virtual Ethernet адаптере, сконфигурированном в Shared Ethernet адаптере, должен быть установлен транковый (trunk) порт для работы моста (layer 2 bridge)
Системные процессоры используются для всех функций по коммуникации, что приводит к значительной загрузке процессоров
Один из виртуальных адаптеров в SEA на
До 16 Virtual Ethernet адаптеров с 18 VLAN на каждом могут совместно использовать один физический сетевой адаптер
Shared
SEA соединяет внутренние и внешние VLAN, используя один
физический адаптер (возможно использование
MAC адрес виртуального Ethernet виден внешним системам,
поддерживается broadcast и multicast, протоколы ARP (Address
Resolution Protocol) и
Один SEA может совместно использоваться разными VLAN;
можно подключить разные подсети, используя один адаптер на
Максимальная пропускная способность
Конфигурация защищает доступ к внешней сети от сбоя
Multipath Routing – несколько маршрутов на одну точку назначения. При этом, в зависимости от стоимости маршрутов, обеспечивается либо конфигурация с основным и резервным (резервными) маршрутами – для обеспечения надежности, либо конфигурация с несколькими равнозначными маршрутами – для повышения пропускной способности.
Dead Gateway Detection – обнаружение сбойных маршрутизаторов. Работает совместно с Multipath Routing.
В пассивном режиме система анализирует ARP-таблицы и TCP-соединения. На основании этой информации она при необходимости переключает трафик на резервный маршрутизатор.
В активном режиме система посылает на маршрутизатор пакеты ICMP echo (ping) для проверки его доступности и в случае отсутствия ответа переключается на резерв.
При этом (в любом режиме), при восстановлении сбойного маршрутизатора система переключит таблицы маршрутизации обратно.
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.