新一代虚拟化
很多人以为虚拟化就是分区,孰不知,分区只是虚拟化的第一步;很多人以为虚拟化就是为了提高系统资源利用率,孰不知,虚拟化足可以改变您的整个IT基础架构;很多人以为虚拟化是一项新兴的技术,孰不知,早在上世纪60年代的IBM大型机上就已经有了虚拟化的身影。
近几年来,随着英特尔、AMD、VMware、XenSource、Swsoft、微软等公司纷纷切入虚拟化领域,基于X86平台的虚拟化潮流风起云涌,引发了全球IT业者的广泛关注。“虚拟化大势所趋”的观念也日渐深入人心。
跟上述厂商不同的是,IBM强调的不仅仅是X86服务器虚拟化,而是从数据中心整体资源自动化的角度来实施和部署新一代虚拟化,涉及大型机、小型机、X86服务器、存储和网络等多个领域。其实,作为最早在大型机上推出虚拟技术的厂商,IBM在虚拟化技术领域可谓积淀深厚,不仅跟英特尔、AMD、VMware等厂商在X86虚拟化上有着广泛的合作,更重要的是,IBM在RISC领域,实现了从芯片级到系统级到应用级的全方位虚拟化技术,在存储虚拟化领域也有着很深的技术功底。理解了这一点,也就不难理解为什么IBM要“虚拟一切资源”。
为了帮助大家对IBM的虚拟策略和技术有一个比较全面、整体的认识,IT168服务器存储频道通过收集、整理多方资料,形成了这一专题。
一、新一代虚拟化
在2007年11月的IBM虚拟科技大会上,IBM提出了“新一代虚拟化”的概念。据IBM大中华区副总裁及系统与科技事业部总经理何国伟介绍,“在上一代虚拟化的基础上,新一代虚拟化将通过虚拟化资源、虚拟化管理和虚拟化服务,实现跨越整个数据中心和系统网络资源调动,以满足企业对IT基础架构动态高效、能源效率和简化管理上的新需求。”除此之外,何国伟还认为,新一代虚拟化将带来IT模式的转变,代表了企业计算的一个新方向。
IBM系统与科技事业部资深信息系统架构师梁建球认为,对于新一代虚拟化战略来说,最基础的一步,就是实现硬件、系统的虚拟化,将服务器、存储甚至网络组成一个虚拟的资源池;其次就是实现管理这些资源的能力,需要尽可能地实现自动部署;第三就是取得这些资源的流程,是人工分配还是自动获得,决定了分配的效率;最后一点则是要符合各种IT规范。
与上一代虚拟化相比,新一代虚拟化将具备三个层面的全新特征:
1)技术——跨越整个系统网络实现虚拟:新一代虚拟化从组件/设备级扩展到系统/数据中心级。它可以将网络中的服务器、存储和网络虚拟成为一个资源池,统一灵活调配。借助系统管理软件,应用可以灵活架构在不同的硬件平台上,并动态地从虚拟池中获取所需资源。IBM POWER架构新具备的活动应用迁移(Live Application Mobility)虚拟化功能、以及Tivoli的资源配置及自动化软件等都是帮助客户实践新一代虚拟化的有力技术手段。
2)理念——迎合企业对IT基础架构的新需求:新一代虚拟化从面向产品技术需求的虚拟化上升到面向基础架构需求的虚拟化。它将着重满足企业对IT基础架构在应用灵活部署、管理简化和节约成本等3个方面的新需求,能更好地支撑SOA、Web 2.0 等新应用,实现数据中心的绿色节能。
3)模式——企业计算模式的创新:新一代虚拟化为企业计算模式创新创造了有利条件。Server Farm 2.0和云计算是其中针对不同客户需求的两种典型应用模型。
显然,要想深入理解“新一代虚拟化”,我们需要先对IBM以往的虚拟科技历史和现有关键技术有一定的了解。下面,我们为大家一一介绍。
二、大型机虚拟化
尽管目前的虚拟化技术热潮是由于该技术在 x86 服务器上的迅速普及引发的,但虚拟化技术的最初来源却不在 x86 架构上,而是大型主机。最早使用虚拟化技术的是 IBM 7044 计算机,IBM 之后在上世纪 60 年代还开发了型号为 Model 67 的 System/360 主机。Model 67 主机通过虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor)虚拟所有的硬件接口。在早期的计算中, 操作系统被称做 Supervisor,能够运行在其它操作系统之上的操作系统被称做 hypervisor。其中,VMM 直接运行在底层硬件上, 允许执行多个虚拟机(VM),每一个 VM 运行自己的操作系统实例(CMS,Conversational Monitor System)。随后,VM 继续发展。今天,你能够在 System z9 主机上发现 VM, 它甚至能够向后兼容到 System/360。目前,100%的IBM大型主机在交付给客户时已经具备虚拟化能力。
IBM System z9的虚拟化能力仍然是最成熟、定义明确的分区(partitioning)和虚拟化 (virtualization)技术的代表,它能够将机器划分成一定数量的单独且不同的实体,而每个实体都被看作单独的机器。同时还提供基本的共享外围设备的能力,该功能可帮助客户最有效地利用大型主机并减少对重复资源的需求。System z9引以为傲的高级资源虚拟和工作负载管理功能源自IBM超过30年的虚拟创新。
System z9允许客户在一个最多拥有60个逻辑硬件分区的单一系统上创建上百的虚拟服务器,这个数量相当于IBM eServer z990所拥有的LPAR数量的两倍。通过专业引擎System z9应用协处理器(zAAP)和集成Linux工具(IFL),客户可以在同一平台上以高性价比的方式分别运行作为传统应用和核心业务数据库的各种基于Java和Linux的应用。
通过与IBM虚拟引擎软件的新版本和IBM Director相结合,System z9可以作为数据中心的核心,能够管理跨越其他平台的资源。IBM还计划引入最重要的存储虚拟产品——IBM TotalStorage SAN卷控制器所提供的互操作性功能,以便连接到运行在z系列服务器上的Linux环境。这一功能将允许z系列客户通过由IBM TotalStorage SAN卷控制器管理的多种配置,使用传统上连接到各种开放环境中的存储,包括能够利用IBM TotalStorage SAN卷控制器创建的分级存储环境。
2007年5月,IBM宣布了绿色创新工程项目,计划每年将向其业务部门投入10亿美元,并调用公司的资源来大幅提升IT的能效水平。作为该项工程的一部分,IBM开始通过大型机虚拟化技术对其位于美国、英国、日本和澳大利亚等地的数据中心进行整合,该数据中心总占地面积达800万平方英尺,相当于139个足球场的面积,是世界上最大、最复杂的数据中心。IBM计划使用30台运行Linux操作系统的System z主机来取代3900台分布式服务器,并预测新的服务器环境将比现在环境的配置降低80%以上的能耗,预计5年中能够为IBM在能耗、软件和系统维护成本方面节省2.5亿美元。
跟小型机和X86架构相比,大型机无疑是最适合虚拟化的平台,然而其高昂无比的造价也让普通用户望而却步。
三、RISC服务器虚拟化
由于虚拟化技术在商业应用上的优势,RISC 服务器与小型机成为了虚拟化技术第二波受益者。
1999年,IBM 公司在 AS/400 上提出了 “逻辑分区(LPAR)”技术和新的高可用性集群解决方案。LPAR指的是将一个物理的服务器划分成若干个虚拟的或逻辑的服务器,每个虚拟的或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。在 POWER 管理程序上运行的 AS/400 LPAR 令单台服务器工作起来如同 12 个独立的服务器。
而在 2002 年,IBM 更进一步,其 AIX5L v5.2 首次包括了动态逻辑分区(DLPAR)。DLPAR 允许在无需重启系统的情况下,将包括处理器、内存和其它组件在内的系统资源分配给独立的分区。这种在不中断运行的情况下进行资源分配的能力不仅令系统管理变得更加轻松,而且因为能够更好地使用资源而帮助降低总拥有成本。
不过,尽管惠普、Sun 公司也跟随 IBM 在自己的 RISC 服务器上提供了虚拟化技术,但由于真正使用大型机和小型机的用户还是少数,加上各家产品和技术之间并不兼容,虚拟化技术仍旧不太被公众所关注。目前,主要的 UNIX 厂商均支持 64 路 SMP 的虚拟。并且普遍能实现 1/X 量级 CPU 的微调,例如 IBM 宣称可以实现 1/100 CPU 量级的调整,惠普则可以实现 1/20 量级的调整。在应用上,UNIX 上的虚拟化也非常成熟,IBM 的客户订购的 System i5 595 中有 82% 具备逻辑分区功能,IBM 客户管理的分区总数超过 45000 个。在中国,甚至有用户在一台 System p 系列服务器上运行了 9 个逻辑分区。
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