Power7 虛擬化管理中的強(qiáng)大功能 - 分區(qū)的掛起和恢復(fù)

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概述

在用戶日常的系統(tǒng)使用和維護(hù)中，經(jīng)常面臨以下兩個問題：一，系統(tǒng)硬件升級時的宕機(jī)時間較長；二，系統(tǒng)資源無法均衡利用，造成資源浪費(fèi)。針對以上問題，IBM Power7 系統(tǒng)提供了掛起和恢復(fù)功能，掛起是指 LPAR 處于待機(jī) / 休眠的狀態(tài)，它占用的資源可以被其他 LPAR 使用，而恢復(fù)意味著分區(qū)可以從休眠恢復(fù)到掛起時的狀態(tài)，整個過程中 LPAR 的狀態(tài)信息存放在存儲設(shè)備的頁交換空間里，因而它可以有效地減少宕機(jī)時間，合理分配和使用系統(tǒng)資源。本文詳細(xì)介紹了掛起和恢復(fù)的基本原理、系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換、并圖解介紹了系統(tǒng)掛起恢復(fù)的基本流程，希望能給系統(tǒng)實施人員和系統(tǒng)管理員的日常工作提供參考。

名詞解釋

RSDP: Reserved Storage Device Pool（存儲設(shè)備池）

VIOS: 虛擬 IO 服務(wù)器

LPAR: Power 系統(tǒng)的邏輯分區(qū)

LPM: Logical Partition Mobile（邏輯分區(qū)遷移）

掛起和恢復(fù)的具體含義

在 IBM POWER7 系統(tǒng)中，VIOS 支持 AIX 或者 Linux LPAR 的掛起和恢復(fù)，當(dāng)一個 LPAR 掛起的時候，其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用都被掛起，整個 LPAR 的運(yùn)行狀態(tài)被保存下來。當(dāng)恢復(fù) LPAR 的時候，所有掛起時運(yùn)行的進(jìn)程都被復(fù)原。

一旦一個 LPAR 處于掛起狀態(tài)，它占用的所有 CPU 和內(nèi)存資源都可以被其他 LPAR 利用，與 VIOS 相關(guān)的虛擬適配器的配置信息暫時被移除，被保存在存儲設(shè)備中，留做恢復(fù)時使用。這時 HMC 中該 LPAR 顯示的狀態(tài)為掛起，在掛起狀態(tài)下，任何計劃中或意外的斷電都不會影響該 LPAR。

掛起和恢復(fù)功能給應(yīng)用帶來的益處

• 均衡利用資源，可以按照應(yīng)用系統(tǒng)的需求，更加合理地安排資源的使用，當(dāng)資源緊張時，通過掛起部分 LPAR，釋放出資源滿足其他緊急的業(yè)務(wù)需求，待資源寬裕時，再恢復(fù)掛起的 LPAR。
• 方便硬件的維護(hù)和升級，當(dāng)需要升級時掛起系統(tǒng)，升級完畢，恢復(fù)系統(tǒng)即可。
  

• 由于該處理方法只涉及一個 server 服務(wù)器，且只需 PowerVM 標(biāo)準(zhǔn)版，所以相比遷移（LPM）的方式要簡單省時經(jīng)濟(jì)。
• 對于應(yīng)用的開啟關(guān)閉需要較長時間的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的方式是通過關(guān)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，采用掛起和恢復(fù)功能，可以有效減少系統(tǒng)維護(hù)的宕機(jī)時間。
  

掛起和恢復(fù)中包含的基本概念

為方便讀者理解掛起和恢復(fù)的功能，下面介紹兩個基本概念：RSDP 和系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換，其中 RSDP( 保留存儲池 ) 用于給 LPAR 分配存儲空間，狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換主要是討論在掛起和恢復(fù)中系統(tǒng)處于的運(yùn)行狀態(tài)。

• RSDP 的含義
  當(dāng) LPAR 處于掛起狀態(tài)時，其狀態(tài)信息存放在一個保留的存儲設(shè)備中，這個存儲設(shè)備是通過 HMC，在 RSDP( 保留存儲池 ) 中進(jìn)行分配的，其容量大約是該 LPAR 最大內(nèi)存的 110%。RSDP 包含許多保留存儲設(shè)備，也叫做換頁空間，每一個要掛起的 LPAR 都必須擁有自己的換頁空間。通常我們將一個 VIOS 分區(qū)與 RSDP 關(guān)聯(lián)，提供換頁服務(wù)，當(dāng)然為了提供冗余路徑，保證高可用的換頁空間設(shè)備，我們也可以將另外一個 VIOS 也與 RSDP 關(guān)聯(lián)起來。
  當(dāng)系統(tǒng)滿足掛起條件時，RSDP 可以在 HMC 中設(shè)置，既可以通過 HMC CLI, 也可以通過圖形界面。當(dāng)執(zhí)行掛起操作時，HMC 從 RSDP 中分配存儲空間給相應(yīng) LPAR，通常它會自動挑選一塊沒有被使用而且大小合適的空間用做存儲 LPAR 掛起時的數(shù)據(jù)，當(dāng)然必須保證 RSDP 的該部分存儲在系統(tǒng)掛起時是可用的。
  舉例說明 RSDP 中頁空間的分配，在本實例中，采用實施中最典型的雙 VIOS 分區(qū)，劃分了 4 個 LPAR，RSDP 的設(shè)計既包含外部存儲也包含內(nèi)部存儲，既有雙路徑連接也有單路徑連接，基本覆蓋了 RSDP 中涉及的所有情況。
  其中 LPAR1，LPAR2，LPAR3 使用 SAN 磁盤作為換頁空間設(shè)備，LPAR4 使用本地磁盤作為換頁空間設(shè)備，并關(guān)聯(lián)在 VIOS 分區(qū) 2 上，兩個 VIOS 分區(qū)如圖所示和 SAN 連接，綠線代表換頁空間設(shè)備映射給 VIOS 分區(qū) 1，藍(lán)線代表換頁空間設(shè)備映射給 VIOS 分區(qū) 2，其中換頁空間設(shè)備 2(Paging space device2) 和換頁空間設(shè)備 3(Paging space device3) 擁有雙路徑。
  
  
  圖 1.RSDP 中換頁空間的分配（[color=rgb(76, 110, 14][size=1em]
  

• 
  

• ）
  
  
  
  在 PowerVM 的標(biāo)準(zhǔn)版中，我們可以在 RSDP 中管理換頁空間，比如以下的操作：
  
  
  • 創(chuàng)建和刪除 RSDP
  • 從 RSDP 中添加或刪除 VIOS
  • 在 RSDP 中添加或刪除換頁空間設(shè)備
    
• 掛起恢復(fù)中系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換
  以下是 LPAR 在運(yùn)行中基本的狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換，本文側(cè)重于掛起恢復(fù)部分的介紹。
  
  
  圖２.LPAR 狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換
  
  
  • 掛起
    LPAR 的狀態(tài)信息存放在存儲設(shè)備中，任何計劃中或意外的斷電都不會影響該 LPAR。
    在 HMC 界面里，掛起操作通常要經(jīng)過以下流程：
    
    
    • 啟動掛起操作。
    • 掛起操作的環(huán)境驗證，包括掛起功能是否使能，RSDP 是否存在等。
    • 保存 HMC 數(shù)據(jù)，也就是 LPAR 的系統(tǒng)配置信息。
    • 保存 LPAR 的數(shù)據(jù)，也就是操作系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息。
    • 完成掛起操作。
      
  • 恢復(fù)
    使 LPAR 恢復(fù)到掛起時的運(yùn)行狀態(tài)。
    在 HMC 界面里，恢復(fù)操作通常要經(jīng)過以下流程：
    
    
    • 啟動恢復(fù)操作。
    • 恢復(fù)操作的環(huán)境驗證，系統(tǒng)硬件是否符合 LPAR 配置要求，RSDP 是否存在等。
    • 恢復(fù) LPAR 配置。
    • 恢復(fù) LPAR 的數(shù)據(jù)，也就是操作系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
    • 完成恢復(fù)操作。
      
  • 關(guān)閉
    將 LPAR 由掛起狀態(tài)置為停機(jī)，通常換頁空間會被釋放，所有虛擬適配器的配置信息都會保存起來，也包括一些操作系統(tǒng)運(yùn)行信息，以保證 LPAR 以后可以被正常激活。
    如果是強(qiáng)制停機(jī)，部分運(yùn)行時的配置、數(shù)據(jù)信息可能會丟失，使得 LPAR 處于不一致的系統(tǒng)狀態(tài)，從而導(dǎo)致 LPAR 再次激活時出錯，所以不推薦這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
  • LPM
    LPAR 的遷移，分為動態(tài)遷移和靜態(tài)遷移，具體參考 IBM 其他文檔介紹。
  • 遷移
    
  將掛起的 LPAR 遷移到另外一臺主機(jī)上，該技術(shù)基于 LPM，在遷移過程中，LPAR 的配置文件，操作系統(tǒng)運(yùn)行時狀態(tài)信息都會遷移到目標(biāo)主機(jī)，從而可以在新的主機(jī)上被恢復(fù)。
  
  

掛起恢復(fù)的基本操作

• 配置需求
  為支持掛起 / 恢復(fù)功能，LPAR 需滿足以下需求：
  
  
  • 軟硬件最低版本
    
    • POWER 7 Firmware 7.2.0 SP1
    • HMC v7 r7.2.0
    • VIOS 2.2 0.11-FP24 SP01
    • AIX 7.1 TL0 SP2 or AIX 6.1 TL6 SP3
      
    
    
  • LPAR 配置要求
    
    • 用于存放 LPAR 狀態(tài)的存儲設(shè)備 (RSDP) 必須永久地與 LPAR 連接。
    • 確保 RSDP 中至少存在一個可用的 VIOS 活動分區(qū)
    • 該 LPAR 不能掛載物理的 IO 設(shè)備。
    • 該 LPAR 不能是全分區(qū)，IBM i 分區(qū)，VIOS 分區(qū)或者服務(wù)分區(qū)。
    • 該 LPAR 不能是一個 alternative error logging 分區(qū) .
    • 該 LPAR 不能有 Barrier Synchronization Register (BSR)
    • 該 LPAR 不能有 huge memory pages
    • 當(dāng)執(zhí)行掛起或恢復(fù)操作時，系統(tǒng)監(jiān)控必須關(guān)閉。
    • 該 LPAR 不能有基于邏輯卷的 rootvg 卷組或者包含任何外置的光學(xué)設(shè)備。
    • NPIV 必須包含兩個 WWPNs, 并且在交換機(jī)中被劃分到同一個 zone.
    • 掛起 LPAR 前，必須將 VIOS 中的虛擬光學(xué)庫手動刪除。
      
    
    
• 創(chuàng)建 RSDP
  要使用掛起和恢復(fù)功能，必須創(chuàng)建 RSDP，
  
  
  圖 3.RSDP 的管理配置入口（[color=rgb(76, 110, 14][size=1em]查看大圖）
  
  
  • 創(chuàng)建支持掛起和恢復(fù)的分區(qū)
  • 驗證分區(qū)是否支持掛起和恢復(fù)功能
  • 掛起分區(qū)
    
    圖 4.啟動 LPAR 的掛起操作
    
  • 恢復(fù)分區(qū)
    
    圖 5.啟動 LPAR 的恢復(fù)操作
    
    
  
  

結(jié)束語

掛起和恢復(fù)功能操作簡單，實踐中減少了系統(tǒng)維護(hù)過程中的宕機(jī)時間，使資源得到合理分配和利用，從而有效地簡化了 IT 人員的系統(tǒng)維護(hù)工作，今后會在工程中得到廣泛的應(yīng)用

作者簡介

張曉光，就職于 IBM CSTL，目前主要是從事 Lab Service 的工作，針對 POWER 平臺進(jìn)行系統(tǒng)實施，包括 PowerVM, PowerHA, Dirctor,VMControl 等。

康明，IBM 中國系統(tǒng)與科技實驗室資深 IT工程師，目前主要從事 IBM Power 系統(tǒng)虛擬化產(chǎn)品相關(guān)服務(wù)工作。

田永衛(wèi)，IBM 中國系統(tǒng)與技術(shù)實驗室的資深系統(tǒng)工程師，研究生畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)計算機(jī)系。目前主要從事 IBM Power 系統(tǒng)、IBM Systems Director 及基礎(chǔ)架構(gòu)云方面的技術(shù)。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/1109_zhangxg_power7suspend/index.html