UNIX服务器虚拟化技术分析报告(1).ppt

UNIX服务器虚拟化技术分析报告,计算资源的虚拟化,虚拟化的本质是对计算机资源的抽象，将物理上相互隔离的资源转变为逻辑上统一管理的资源广义的虚拟化可以是“一分多”，也可以是“多合一”虚拟化的目的是实现资源的动态调度、按需分配，以促进资源的有效使用,服务器虚拟化,服务器虚拟化概述小型机虚拟化技术分析主要小型机厂家虚拟化技术体系主要应用场景,服务器虚拟化的概念,服务器虚拟化在物理服务器基础上构建多个相互独立的虚拟服务器从而将CPU、内存、I/O等服务器物理资源转化为一组统一管理，可灵活调度、动态分配的逻辑资源服务器虚拟化包括Unix小型机和X86服务器的虚拟化,逻辑资源,物理资源,虚拟网络,虚拟驱动程序,统一管理,按需分配,动态调度,负载均衡,应用1,虚拟处理器,资源管理,资源抽象,应用2,应用3,应用4,服务器虚拟化实现层次,在物理服务器中实现物理分区Unix小型机专用，技术成熟高可靠性，故障隔离高可扩充性支持多种OS代表产品如HP的nPar,硬件级虚拟化,操作系统级虚拟化,应用级虚拟化,建立多个逻辑分区或者虚拟机支持多种OS共存OS与硬件隔离能支持虚拟机的在线迁移灵活的资源控制代表产品如IBM的lPar，VMWare的ESX,隔离性高,灵活性高,在统一操作系统中为应用划分资源解决应用的兼容性问题应用环境隔离低系统损耗精细资源控制代表产品如SUN的Containers,虚拟化技术的发展路线,2000,2005,2007,2010,虚拟化,动态化,智能化,集中化,目前服务器虚拟化产品正在朝虚拟化3.0发展中国移动已有服务器虚拟化试点案例大多在虚拟化0.5和1.0阶段,（来源：IDC）,服务器虚拟化成熟度分析,虚拟化被列为2009十大IT技术趋势之首2009年全球虚拟化市场软件销售将比2008年增加43%，达到27亿美元预计超过60%的服务器工作负载在未来五年内将实现虚拟化Gartner,2009.02,省公司IT支撑系统虚拟化调研结果,IT支撑系统服务器虚拟化规模,Unix小型机：1:2.8X86服务器：1:5.3,虚拟化整合比,业务支撑（包括BOSS、经分和客服）全部使用Unix小型机管理信息系统中大量使用X86服务器网管系统中X86服务器使用量逐渐增多,三个主要厂商的Unix小型机都有虚拟化应用案例，虚拟化规模与设备规模相关可同时提供硬分区和软分区的方案时（HP、SUN），硬分区应用比软分区多X86服务器虚拟化目前仅使用了VMWare一家产品,不同虚拟化技术方案的系统数量,服务器虚拟化的优劣势分析,服务器虚拟化的总体技术要求,资源抽象化并能被多个虚拟机共享广泛的操作系统和底层硬件设备支持支持虚拟机模板、批量创建和部署应用支持虚拟机的备份和恢复支持动态的增减虚拟机资源支持灵活的资源调度策略和优先级机制支持虚拟机的在线迁移,支持虚拟机集群和故障切换（HA）支持虚拟机之间的软件或硬件故障隔离支持基于策略的自动负载均衡,技术要求,支持基于脚本或流程编排的自动化管理支持通过Tivoli等通用管理工具进行管理支持虚拟机用户自服务管理,虚拟机必须将性能损耗最小化虚拟机应提供较高的单机最大性能和多节点管理能力虚拟机在线迁移的中断时间应为毫秒级,支持X86虚拟机之间的相互转换（V2V）支持DMTF提出的VMAN管理标准和OVF虚拟格式,服务器虚拟化,服务器虚拟化概述小型机虚拟化技术分析主要小型机厂家虚拟化技术体系主要应用场景,服务器虚拟化-X86和UNIX,X86虚拟化,UNIX虚拟化,HP VSE,小型机虚拟化技术架构,物理分区n OS image with HW fault isolationDedicated CPURAM&I/O,隔离性,灵活性,物理服务器,虚拟机2 OS+SW fault isolationDedicated CPU,RAM,物理分区1,物理分区2,虚拟机1 OS+SW fault isolationDedicated CPU,RAM,虚拟机1OS+SW fault isolationVirtual+Shared CPU,I/OVirtualized Memory,虚拟机2OS+SW fault isolationVirtual+Shared CPU,I/OVirtualized Memory,应用n Guaranteed compute resources(shares or percentages),物理分区一个节点内部实现物理分区,物理节点集群内的每个节点安装单一系统映像,逻辑分区（虚拟机）在一个服务器或一个无力分区内部,资源分区在一个操作系统映像内实现安全分区,物理分区1OS image with HW fault isolationDedicated CPURAM&I/O,物理分区2OS image with HW fault isolationDedicated CPURAM&I/O,物理分区3,应用3,应用2Guaranteed compute resources(shares or percentages),应用1Guaranteed compute resources(shares or percentages),物理分区（硬件分区）技术,主要技术特点1)一个分区里支持多个操作系统2)物理维护每个服务器的分区3)可以混合不同的处理器 4)动态的增减物理分区资源,电器隔离,灵活性&无系统负载,动态的物理分区技术,应用场景:在线将一个低利用率硬件分区的单元板从一个分区迁移到另外一个分区系统维护是基于单元板完成在线的设备扩容,动态硬件分区允许不活动的单元板被激活以及活动的单元板被隔离-这一切都是在线完成，不需要重新启动或者中断业务系统。,物理分区2,物理分区1,单元板,cell on-line add,cell on-line remove,灵活性多个独立的 OS 实例 动态的资源分配亚CPU 粒度允许针对应用的需求优化OS 设置资源不与物理配置捆绑在一起隔离 提供 OS、应用和资源隔离特性 单独地重新配置&重新启动容易实施VMM一般集成在服务器中容易管理集成的自动工作负载管理,逻辑分区技术,创建不同的硬件平台镜像管理共享的物理资源监控操作系统实例的状态,多个应用版本或实例不存在资源冲突,每个操作系统实例都为特定的应用系统定制操作系统实例给某个特定的用户指明的物理资源无空间或物理资源冲突,VMM的实现：以HP vPar为例,FIRMWARE,IODC,HW,PDC,OS Kernel,OS Kernel,Emulation,Resource,Console,Loader,Downcalls,Events,Services,Filesys,I/O,Platform,PDC_ Calls,PDC_VIRTUAL_ENV,Kernel Launch Page 0,Interrupts/TOC,Init/UI,System Boot(ISL),OS,OS,最小的系统负载 在每次启动/关机，或者firmware、vpar命令时调用,资源分区技术,应用在相同OS中运行，但具有独立的进程调度和独立的内存管理软件,不同分区技术的灵活组合应用,小型机虚拟化代表产品,UNIX服务器虚拟化存在的问题,技术自身限制不能模拟某些硬件设备（如USB、串口）的功能虚拟层本身要消耗一定的CPU、内存等系统资源系统资源无法直接实现跨物理服务器的共享（需要借助于集群技术）非标准化小型机虚拟化技术无法在不同平台通用缺乏不同虚拟化平台的统一管理工具,服务器虚拟化,服务器虚拟化概述小型机虚拟化技术分析主要小型机厂家虚拟化技术体系IBMHPSUN主要应用场景,IBM虚拟化技术体系-PowerVM,PowerVM是在IBM Power芯片服务器上采用的虚拟化技术及相关软件的集合微分区动态逻辑分区工作负载分区虚拟IO服务器动态分区迁移Lx86,IBM develops hypervisor that would become VM on the mainframe,IBM announces first machines to do physical partitioning,IBM announces LPAR on the mainframe,IBM announces LPAR on POWER,1967,1973,1987,IBM intros POWER Hypervisor for System p and System i,IBM announces PowerVM,2007,2004,1999,2008,IBM announces POWER6,the first UNIX servers with Live Partition Mobility,IBM虚拟化技术-动态逻辑分区,IBM LPAR既逻辑分区指的是将一个物理的服务器划分成若干个逻辑的服务器，每个逻辑的服务器运行自己独立的操作系统，有自己独享的处理器、内存和I/O资源,这些资源在各个LPAR之间是隔离的,Power Hypervisor,i,AIX,Linux,IBM虚拟化技术-微分区,微分区技术是芯片级虚拟化技术，实现1/10个CPU为单位划分CPU资源，以1/100单位调整资源微分区技术的引入，使得LPAR的资源调整功能不但可以移动物理资源，还可移动、增减虚拟资源，系统管理员就可以根据分区系统负荷和分区业务运行特点，随时将资源动态分配到需要的地方硬件支持：Power5以上,IBM虚拟化技术-虚拟IO服务器,虚拟I/O 服务器用于为LPAR分区提供虚拟I/O 资源。分配给一个分区的物理适配器可以由一个或多个其他分区共享，使服务器的物理适配器的数量降到最低虚拟I/O 服务器通过消除对专用网络适配器、磁盘适配器和磁盘驱动器的需求，以降低成本,IBM虚拟化技术-动态分区迁移,将正在运行的AIX 和Linux 分区，以及它们所承载的应用程序从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，而不会对基础服务产生任何影响支持的操作系统：Linux、AIX 5.3、AIX 6.1Power6以上的硬件支持,IBM虚拟化技术-工作负载分区,AIX6 提供的工作负载分区(WPAR)技术是一种全新的软件虚拟技术，用于隔离用户和应用程序。它不依赖于硬件特性，是多种AIX 核心技术的综合体现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。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,IBM虚拟化技术-动态应用程序迁移,移动WPAR工作负载，均衡硬件负载，实际的目标WPAR 可以是不同类型的服务器支持的硬件：PowerPC 970、POWER4、5、6操作系统：AIX6,IBM虚拟化技术比较,PowerVM vs VMWare,SUN虚拟化技术体系,SUN物理分区技术-DSD,颗粒最精细的分区单个CPU槽最多的硬件分区(多达24个)完全的硬件故障隔离没有性能开销的损失几代CPU可以共存同一系统域可在线更换,SUN逻辑分区技术-Logical Domain,服务器资源的虚拟化和分区技术每个逻辑域是一个完整的虚拟机，包含可动态配置的服务器资源 和各自独立的OS由硬件和Hypervisor firmware实现保护和隔离超虚拟化，OS实例并不经过翻译来访问硬件,SUN资源分区技术-Container,在Solaris核心中实现OS虚拟化动态资源管理系统环境，安全性和故障隔离(zones)极轻量级实现理论极限 8000应用范围广范，可应用于各种类型的硬件平台,HP服务器虚拟化技术体系,nPar n OS image with HW fault isolationDedicated CPURAM&I/O,隔离性,灵活性,Node,vPar 2 OS+SW fault isolationDedicated CPU,RAM,Hard Partition 1,Hard Partition 2,vPar 1 OS+SW fault isolationDedicated CPU,RAM,Virtual Machine 1OS+SW fault isolationVirtual+Shared CPU,I/OVirtualized Memory,Virtual Machine 2OS+SW fault isolationVirtual+Shared CPU,I/OVirtualized Memory,Application n Guaranteed compute resources(shares or percentages),HP vPar/VM,HP nPar,Server Node,一个节点内部实现物理分区,集群内的每个节点安装单一系统映像,在一台物理服务器或一个物理分区内部,HP SRP,一个操作系统映像内实现安全分区,nPar 1 OS image with HW fault isolationDedicated CPURAM&I/O,nPar 2OS image with HW fault isolationDedicated CPURAM&I/O,nPar 3,Application 3,Application 2Guaranteed compute resources(shares or percentages),Application 1Guaranteed compute resources(shares or percentages),HP服务器虚拟化主要技术特征,一级BOSS不同主机对虚拟化的支持,Firewall Servers,Enterprise Firewall Servers,WebServersPool,DNS Server,LDAP Server,Backup Server,System management Servers,Application Servers PoolLS=Logical Server,Database Servers PoolLS=Logical Server,LS1,LS2,LS3,LS4,LS1,LS2,LS3,LS4,LS1,LS2,LS3,LS4,LS1,LS2,LS3,LS4,Shared Storage Pool,External,DMZ,Internal,SAN,Enterprise Network,Client,Client,Client,Client,Client,Client,Client,Client,小型机虚拟化的典型网络拓扑结构,服务器虚拟化,服务器虚拟化概述小型机虚拟化技术分析主要小型机厂家虚拟化技术体系主要应用场景,服务器虚拟化的典型适用场景,降低成本,提高业务响应速度,提高系统可用性,提高维护效率,节能减排,场景1：服务器整合和提高利用率,1.三大IT支撑系统利用硬分区和逻辑分区虚拟化技术将多个生产系统整合到一个物理节点上，提高小型机设备利用率,场景2：根据业务需求变化动态分配资源,BOSS、CRM、管理信息系统、业务平台等部分应用白天/晚上、月初月末/平时、节假日/非节假日资源需求相差巨大，忙闲时可配置不同资源开发、测试系统“见缝插针”，可充分利用生产系统闲时资源部分新业务访问量、生命周期难以预先估计，需要动态增加或回收资源,场景3：快速部署应用系统运行环境,开发测试平台的临时性测试等场景下可通过虚拟化技术快速部署操作系统、数据库、应用中间件、Web服务器等应用运行环境,虚拟机模板,场景4：通过应用迁移实现负载管理和均衡,适用于IBM lPar、SUN Container和HPVM技术单个物理服务器工作负载过高时，通过应用迁移实现各服务器负载均衡增加服务器或因升级维护需要停止服务器运行时，重新改变应用部署处于节能减排需要，调整工作负载并关闭闲置服务器,应用迁移,Server1,Server2,Server1,Server2,Server3,小型机虚拟化小结1-特点,成熟度高,发展历史长,技术先进,存在厂家壁垒,小型机虚拟化小结2-对比和应用建议,Thank You!,