IBM AIX 上工作负载分区.doc

IBM AIX 上工作负载分区(Workload Partition)管理的介绍本文向您介绍了工作负载分区（WPAR），这个 AIX 6 的新功能，它是一个通过纯软件实现虚拟化的技术。通过 WPAR 可以实现新一级别的 AIX 虚拟化功能，它补充现有的虚拟化功能的不足，实现了在不修改应用程序代码的情况下，在不同的 AIX 实例之间的移动以及实现了应用程序对于资源的更好的使用。AIX6 之前的分区和虚拟化功能的概述现在，有竞争力的企业环境需要灵活的 IT 部门，这些部门必须能够对容量方面的变化和创新方法的使用迅速地作出响应，以加快新的应用程序和系统的面市速度。不断增加的能源成本、不断提高的最低容量和管理成本，都提出了以新的方式利用相关技术以实现公司 IT 投资最大化的需求。图 1 介绍了 AIX 中集成的各种分区和虚拟化技术。在图 1 所介绍的各种不同技术中，工作负载管理器（Workload Manager，WLM）是唯一一种基于软件的技术。 图 1AIX 工作负载管理器(Workload Manager)在 AIX 中，从版本 4.3 开始，工作负载管理器已经成为了操作系统的一部分。它允许在一个 AIX 实例中运行多个工作负载。系统管理员根据用户、进程或者工作负载来构建相关规则。根据这些规则，对 CPU 或者内存的共享进行调整，以适应峰值需求的工作负载。 逻辑分区(Logical Partitions)与 AIX 5.1 和 POWER4 技术一起，IBM 发布了逻辑分区 (LPAR) 技术，并将其作为一种为大型系统提供更高的灵活性和更好的利用率的方式。现在，系统可以在独立的分区中运行 AIX 和 Linux，至少需要 1 个 CPU、1 GB 的 内存和 1 个以太网适配器。然而，如果要在 LPAR 之间移动资源，则需要重新启动系统。动态逻辑分区(Dynamic Logical Partitions)AIX 5.2 通过支持动态地移动 CPU、I/O 适配器和内存，而无需重新启动 LPAR，从而为系统添加了更多的灵活性。固件、Hypervisor 和 AIX 等技术组合在一起，可以支持这种创新。它使 IT 环境变得更加适应于客户的需要。高级 POWER 虚拟化支持对 CPU 进行虚拟化、共享以太网适配器，并虚拟地划分磁盘以便为客户提供 LPAR，AIX 5.3 和 POWER5 的这些能力使得 IT 环境给它们的客户和高管层留下了深刻的印象。虚拟化是一种很好的方式，可以在控制成本的同时处理各种业务需求，并且 IBM 的 System p 高级 POWER 虚拟化（Advanced Power Virtualization，APV）提供了一种高级的技术，以简化服务器的整合、降低成本、提供冗余，并调整容量以迅速满足相应的需求。APV 可用于减少对静态适配器的需要，可以迅速对不断增加的容量需求作出响应，并且通常允许各个公司更有效地利用它们的购买资金。经过不断改善系统资源灵活性的长期努力，现在，我们有了 AIX 6。AIX 6 可以运行于基于 POWER4、POWER5、POWER5+、PPC970 和 POWER6 的服务器中。图 2在这个示例中，WPAR 用于将属于某个应用程序的 AIX 进程与其他应用程序的进程隔离开来。例如，在最后一个 LPAR 中，WPAR #1 中的 eMail 进程不会影响 Test 或者 Billing 应用程序的进程。什么是工作负载分区WPAR 是由软件创建的、AIX 6 映像中的虚拟化的操作系统环境。对于所承载的应用程序来说，每个工作负载分区都是一个安全的、隔离的环境。WPAR 中的应用程序认为，它正执行于自己的、专门的 AIX 实例中。图 3 是关于 AIX 6 环境中的工作负载分区的图形化概述。在 AIX 的术语中引入了术语“全局环境”，以表示 AIX 操作系统中承载工作负载分区的部分。在 LPAR 中创建 WPAR，并不局限于承载 AIX 实例的使用。可以登录到全局环境，在全局环境中启动程序，并执行与任何没有承载 WPAR 的 AIX 实例中所执行的相同的操作。图 3图 3 引入了一些新的概念，如应用程序工作负载分区或者系统工作负载分区。工作负载分区的一个重要特性是它们能够从 LPAR 到 LPAR 进行重定位，无论这些 LPAR 是位于相同的物理服务器还是位于不同的物理服务器。在下面的部分中，描述了一些最重要的新概念，具体包括下面的内容： 全局环境 两类 WPAR 之间的区别：应用程序和系统 动态应用程序迁移（也称为工作负载分区迁移，或者工作负载分区重定位） LPAR 中的全局环境如前所述，在标准 AIX 6 实例中创建工作负载分区，并且全局环境是 AIX 6 实例中不属于任何工作负载分区的那个部分。因此，全局环境类似于 AIX 早期版本的操作系统环境。全局环境可能位于专门的 LPAR 或者微分区。系统管理员必须登录到全局环境，以便创建、激活和管理工作负载分区。不能在一个工作负载分区中创建其他工作负载分区。全局环境拥有 LPAR 的所有物理资源：网络适配器、磁盘适配器、磁盘、处理器、内存。它将 CPU 和内存资源分配给各个工作负载分区。它使得它们能够对网络和存储设备进行访问。全局环境能够掌握工作负载分区的情况。从全局环境中可以查看（并控制）WPAR 中执行的进程，并查看由 WPAR 所使用的文件系统。WPAR对于大多数应用程序来说，WPAR 就好像是一个 AIX 的启动实例。通常，在 WPAR 中，应用程序无需修改就可以运行。在 WPAR 中，应用程序： 具有私有的执行环境 与 WPAR 之外的其他进程、信号和文件系统隔离开来（文件系统的隔离仅仅适用于系统 WPAR） 可能具有专门的网络地址 具有进程间的通信，它局限于在同一工作负载分区中执行的进程。 在一个全局环境中，可能存在两种类型的工作负载分区。 系统 WPAR 几乎是一个完整的 AIX 环境。 应用程序 WPAR 适合于一个或者多个进程执行的轻型环境。 系统 WPAR系统 WPAR 与典型的 AIX 环境非常类似。每个系统 WPAR 都拥有专门的、可写入的文件系统，尽管它可能采用只读模式共享全局环境 /usr 和 /opt 文件系统。在启动系统 WPAR 的时候，将为这个 WPAR 创建一个 init 进程，而由该进程生成其他进程和守护进程。例如，一个系统 WPAR 包含一个 inetd 守护进程，以便支持全部的网络容量，并允许以远程的方式登录到一个系统 WPAR。它还运行一个 cron 守护进程，以便能够对进程的执行进行调度。应用程序 WPAR如果可以使用 AIX 命令行接口的某个命令启动一个应用程序，或者一组应用程序，那么就可以由一个应用程序 WPAR 来承载它们。作为参数将这条命令传递给 wparexec 命令，它将创建一个应用程序 WPAR。所传递的这个命令退出之后，将终止该工作负载分区。应用程序分区共享全局环境的文件系统。它并不拥有任何专门的存储。应用程序分区可以运行守护进程。但是应用程序分区不会运行任何系统服务守护进程，如 inetd、srcmstr 等等。不能够以远程的方式登录到应用程序分区，或者以远程的方式执行应用程序 WPAR 中的操作。在线应用程序移动性（Live application mobility）对于工作负载分区的两种类型（系统 WPAR 和应用程序 WPAR），可以对其进行相应的配置，以支持迁移或重定位。/*2007年发布的 IBM p6 主机以及 AIX 6 有两个类似的新特性，但是他们是不完全相同的：工作负载分区（WPAR）移动性和 在线应用程序移动性（Live application mobility）。 工作负载分区（WPAR）移动性：它是 AIX 6 和 WPAR 管理器的一个特性，可以在 POWER 4，POWER 5和 POWER 6 上实现。 在线应用程序移动性（Live application mobility）：它是依靠于 POWER 6 芯片的一个特殊功能，它只能在 POWER 6 的系统上实现，同时也可以在 AIX 5.3 LPARs（逻辑分区环境）下实现 */从一个 LPAR 迁移到另一个 LPAR，也可能是从一个物理系统迁移到另一个物理系统的能力，可以应用于处于活动状态的分区。在这种情况下，将对应用程序进行活动重定位（对其进行热迁移），而无需停止该应用程序。在对应用程序进行迁移的时候，用户所感觉到的只是该应用程序的响应时间可能稍微长一点。工作负载分区的迁移使用检查点和重新启动特性来迁移工作负载分区。检查点可以保存应用程序的当前状态，然后在新的系统或者操作系统实例中，从先前保存的状态开始，重新启动它。分区迁移并不能替代高可用性解决方案。其前提是在不中断应用程序的同时，允许按照计划将工作负载从一个系统迁移到另一个系统。这可能出现在对服务器进行硬件维护或者固件安装的情况下。通常情况下，工作负载并不需要了解迁移工作的存在。但是在将任何内容迁移到产品环境之前，我们建议进行适当的规划和测试。图 4 描述了将 WPAR 重定位用于工作负载的平衡，其中在两个服务器之间对两个应用程序进行了迁移，以平衡这两个服务器的负载。 图 4何时使用工作负载分区工作负载分区提供了管理 AIX 环境的新的可能性。它们填补了用于 System p6 平台的其他虚拟化解决方案的不足。接下来的场景提供了一些示例，说明何时可以从 WPAR 的使用中受益。服务水平协议的改进可能需要对 IT 基础设施中的硬件组件进行维护操作，而这些维护操作需要关闭组件电源。如果应用程序不是提供持续可用性的服务器集群中的一部分（可能是因为技术、组织方面的原因，或者是因为成本的原因），那么 WPAR 可以帮助缩短该应用程序的停机时间。使用动态的分区迁移特性，可以将正在一台物理服务器中执行的应用程序临时迁移到另一台服务器中，而不会在执行服务器物理维护操作期间，出现应用程序中断。遗留硬件投资的保护尽管使用 POWER4 IBM Eserver pSeries 服务器的客户无法利用物理的或者基于 Hypervisor 的虚拟化技术，但是 WPAR 技术仅仅依赖于 IBM AIX Version 6.1，而不依赖于任何基础硬件。可以在基于 POWER4、POWER5 和 POWER6 的服务器中使用它。资源使用的优化IBM System p 系列提供了许多通过虚拟化技术（如 LPAR、DLPAR 和微分区）以优化资源使用的方式。由于它所具有的独一无二的特征，WPAR 技术填补了现有解决方案功能的不足。因为 WPAR 具有迁移特性，所以可以根据一组服务器的整体资源，对服务器进行大小调整和规划，而无需在每台服务器中分别执行。可以将多个应用程序分配到一台服务器，直到使用其资源的 100%。资源分配的细粒度控制WPAR 技术提供了一种新的方式，以执行资源控制。WPAR 资源控制是工作负载管理器 (WLM) 技术的重用，但是采用某种方式对其进行了封装，即对于系统管理员来说，WLM 是不可见的。系统管理员不需要了解 WLM。通过 WPAR 命令行的选项和 SMIT 接口，可以实现资源的控制。安全控制和权限命令WPAR 技术支持角色的专门化，并且可以帮助将给予某个人的权限限制为他需要进行控制的范围。系统工作负载分区拥有它们自己的用户集，独立于在全局环境级别所定义的用户集。对于在系统工作负载分区中使用 root 的用户，他仅对这个 WPAR 中可见的资源拥有超级用户权限。他不能控制全局环境资源，如网络适配器或者物理设备，而且他不能对属于其他工作负载分区的资源进行操作。 软件栈的简化处理WPAR 技术可以帮助系统管理员简化维护操作系统和应用程序软件栈的工作。它允许在多个应用程序之间共享一个 AIX 实例，并且使得各个应用程序运行于自己的环境中，从而在应用程序之间提供隔离性。在这种情况下，一个 AIX 实例中所整合的应用程序越多，系统管理员需要执行的操作系统修复应用程序、备份、迁移和其他操作系统维护任务就越少。然而，必须说明，这样的整合需要所有的应用程序运行在相同的版本和操作系统维护级之下。应用程序操作系统环境的简化处理可以在可阅读的规范文件中存储工作负载分区的配置。可以由现有工作负载分区中的操作系统生成这些规范文件，或者以手工的方式对这些规范文件进行编辑、创建或修改。如果在一个环境中，系统管理员必须管理多个应用程序环境，那么 WPAR 技术可以帮助他迅速地克隆和定义新的应用程序环境。业务连续性：灾难/故障恢复可以将 WPAR 技术作为解决方案中的一个元素进行集成，以提供业务连续性规划。 WPAR 的检查点特性允许捕获正在执行的应用程序的快照，而无需使用专门的代码。然后，将应用程序检查点映像保存到一个文件，稍后使用该文件恢复应用程序的执行。与应用程序数据的备份结合在一起，WPAR 检查点特性可以为那些没有使用其