虛擬化技術(shù)的使用，極大的提高了運營商數(shù)據(jù)中心的計算效率，提高了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性、業(yè)務(wù)彈性及可管理性。黑龍江移動業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)均運行于IBM Power服務(wù)器上，近年來，實現(xiàn)了Power服務(wù)器從物理機至PowerVM虛擬化的過渡，讓業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)受益良多。

虛擬化優(yōu)點顯著

虛擬化的優(yōu)點眾多，我們以PowerVM為例，僅從資源利用率、可用性2個方面進行分析。

1.資源利用率

在傳統(tǒng)的Power服務(wù)器分區(qū)上，分配給分區(qū)的計算及IO資源，只能獨享，即使用利用率很低，也無法將資源共享給其他分區(qū)。

比如，為保證系統(tǒng)的計算能力，CPU一般按忙時峰值來配置，而每個分區(qū)的峰值時間可能會不同，但分區(qū)間無法共享。每個分區(qū)至少需要配置2個FC卡、2個網(wǎng)卡分別連接至SAN、LAN網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)存儲網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)的鏈路冗余，而在性能監(jiān)控報表上顯示，有些FC卡、網(wǎng)卡的利用率不及帶寬的10%。

在實施PowerVM后，分區(qū)之間可以共享CPU資源，在同一物理服務(wù)器上，在不升級服務(wù)器配置的情況下，可容納更多的分區(qū)，提高了系統(tǒng)的整合比。

由于分區(qū)間共享了網(wǎng)卡、FC卡資源，減少PCI插槽的數(shù)量：如多個分區(qū)可共享同一個8G FC實現(xiàn)LAN Free備份；多個分區(qū)間共享VIOS的共享網(wǎng)卡，提高了利用率。服務(wù)器PCI插槽數(shù)量減少了，同時減了對Power服務(wù)器擴展柜數(shù)量的需求、服務(wù)器至LAN/SAN網(wǎng)絡(luò)之間的鏈路、LAN/SAN端口數(shù)量需求，也間接地減少了機房空間、電源的要求與壓力。

2.可用性

由于虛擬化分區(qū)使用的設(shè)備均為虛擬化設(shè)備，無需在開機時候進行設(shè)備的硬件啟動及檢測，縮短了開機時間，標(biāo)準(zhǔn)的虛擬化分區(qū)啟動一般在1分鐘以內(nèi)，但傳統(tǒng)的分區(qū)開機一般至少5分鐘以上。

PowerVM由Power服務(wù)器管理程序及VIOS（虛擬IO服務(wù)器）分區(qū)實現(xiàn)，在PowerVM平臺，提供了IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源的內(nèi)置的高可用性：共享網(wǎng)卡可提供負載均衡和失效轉(zhuǎn)移，把高可用設(shè)計從操作系統(tǒng)移至虛擬化層，減化了分區(qū)操作系統(tǒng)的配置與部署成本；可向操作系統(tǒng)層提供外置存儲磁盤的vscsi、npiv（N_PortID虛擬化技術(shù)）的多路徑訪問。

同時，PowerVM進一步增強了計算資源的動態(tài)調(diào)整能力，分區(qū)在運行期間，可以根據(jù)對CPU、內(nèi)存資源的使用量需求，動態(tài)從CPU、內(nèi)存池中獲取，無需人工干預(yù)。

P2V遷移

Power服務(wù)器虛擬化有很多優(yōu)點，所以Power服務(wù)器虛擬化是一件非常有意義的事情，也需要企業(yè)IT架構(gòu)師要慎重考慮與精細化規(guī)劃。我們將介紹從傳統(tǒng)分區(qū)遷移至虛擬化分區(qū)的方法，闡述PowerVM 虛擬化遷移過程中所需考慮的問題及方法、工具、措施。

為便于討論，虛擬化遷移簡稱為P2V（Physical to Virtual）。

1.P2V遷移評估

系統(tǒng)調(diào)研 在此階段，需要組織業(yè)務(wù)部門、應(yīng)用開發(fā)部門、IT基礎(chǔ)架構(gòu)管理部門開一個項目啟動會，針對虛擬化的優(yōu)點進行宣講，調(diào)研應(yīng)用系統(tǒng)針對虛擬化部署及遷移方面的需求，如計算資源的余量需求，業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移過程的時間窗口等等。尤其重要的是，在此階段需要與應(yīng)用部門及項目涉眾確定實施PowerVM P2V的分區(qū)范圍。

業(yè)務(wù)部門、應(yīng)用開發(fā)部門可能會對虛擬化之后性能問題有一些疑問，此時，需要根據(jù)前期虛擬化測試數(shù)據(jù)進行講解，排除疑慮。

性能采集 完成系統(tǒng)調(diào)研之后，要對即將進行虛擬化的應(yīng)用進行性能數(shù)據(jù)采集，nmon是一個很好的開源工具，不僅支持在線的性能監(jiān)控，同時，可支持將性能數(shù)據(jù)采集至文本文件，通過脫機方式進行后續(xù)的分析處理。

由于運營商的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)具有一定的周期性，如每月需要出帳，月底、年底需要出月報、年報，月初會出現(xiàn)交費高峰等。因此，月底、月初的性能數(shù)據(jù)至關(guān)重要，需要對每月的業(yè)務(wù)忙時做連續(xù)性能監(jiān)控，采樣周期可為5分鐘至15分鐘。由于時間關(guān)系，連續(xù)監(jiān)控一個月的性能數(shù)據(jù)，耗時耗力，在其他非業(yè)務(wù)忙時時段，建議連續(xù)采集性能數(shù)據(jù)一周，采樣周期可為30分鐘或1小時。

應(yīng)用分區(qū)分組 在完成數(shù)據(jù)采集之后，需要對分區(qū)進行分組，評估如何將不同分區(qū)整合至物理服務(wù)器。主要考量因素為安全等保級別與互補性原則，在實際的操作過程中，可據(jù)業(yè)務(wù)及應(yīng)用系統(tǒng)的實際情況，增加其他的考量因素。

一方面是安全等保級別。首先考慮行業(yè)管理規(guī)范安全等級保護級別的規(guī)定，不同的等級保護級別的服務(wù)器不應(yīng)劃分在同一組。如生產(chǎn)系統(tǒng)不能與測試開發(fā)系統(tǒng)分至一組，核心生產(chǎn)系統(tǒng)不能與互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)劃分至一組。

另一方面是互補性原則。分區(qū)分組使用互補性原則，如營業(yè)系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)一般在工作時間段運行，而經(jīng)分系統(tǒng)一般在非工作時間段運行，則這2類服務(wù)器適合分在一組，營業(yè)系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)屬于A類，經(jīng)分系統(tǒng)屬于B類。再如計費系統(tǒng)需要實時傳輸文件，對網(wǎng)絡(luò)帶寬需求較高，而部門內(nèi)部的報表系統(tǒng)只要求穩(wěn)定性，不需要大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，可將上述系統(tǒng)劃分至一組，計費系統(tǒng)為C類，報表系統(tǒng)為D類。

分區(qū)整合分析 對為同分組分區(qū)的性能數(shù)據(jù)進行整合處理，通過nmon consolidator可實現(xiàn)CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤等數(shù)據(jù)的整合分析處理，圖為4個測試系統(tǒng)分區(qū)CPU整合圖，原測試系統(tǒng)每個系統(tǒng)分配了1個CPU，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，這個4個測試系統(tǒng)，完全可以整合至1個CPU，計算能力還有很大的余量。

通過對計算及IO資源的整合分析，可以計算出每組服務(wù)器對計算及IO資源需求量。根據(jù)分區(qū)整合分析結(jié)果，重新定義分區(qū)計算及IO資源的需求數(shù)量，生成分區(qū)規(guī)劃配置表，以此作為虛擬化分區(qū)的部署依據(jù)。

2.PowerVM部署規(guī)劃

PowerVM服務(wù)器選擇 由于PowerVM是需要IBM原廠許可，因此，并不是所有Power服務(wù)器都適合做PowerVM虛擬化轉(zhuǎn)化。具有PowerVM許可的Power服務(wù)器，可以首選虛擬化方案。

另外，實施虛擬化的服務(wù)器建議一般是計算資源與IO資源比較多，資源調(diào)整空間比較大的中高端Power服務(wù)器。高端Power服務(wù)器如果沒有PowerVM許可，建議權(quán)衡采購成本及其虛擬化計算及IO能力整合所來來的效益，是否采購PowerVM許可。低端Power服務(wù)器，即使實施虛擬化，也不建議用于生產(chǎn)，適合用于開發(fā)及功能性測試。

經(jīng)過上述權(quán)衡，得出PowerVM P2V服務(wù)器列表。

分區(qū)部署規(guī)劃 計算出可實現(xiàn)PowerVM服務(wù)器的總體計算與IO能力，并根據(jù)分區(qū)配置需求，進行分區(qū)部署規(guī)劃，將分區(qū)模擬部署至現(xiàn)有Power服務(wù)器。注意此規(guī)劃過程中，需要為Power服務(wù)器預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嬎闩cIO能力。

服務(wù)器配置及數(shù)量擴容 如果現(xiàn)有Power服務(wù)器計算或IO能力不足，則需要調(diào)整服務(wù)器配置，如Power服務(wù)器標(biāo)配為CPU/內(nèi)存比為1:8，現(xiàn)階段CPU計算能力比較富余，但根據(jù)分區(qū)規(guī)劃內(nèi)存明顯不足，此時應(yīng)對內(nèi)存進行擴容。如果現(xiàn)有Power服務(wù)器資源數(shù)量不足，則需要規(guī)劃新的Power服務(wù)器數(shù)量及配置，進行購置。

3.P2V實施計劃

完成PowerVM部署規(guī)劃之后，需要制定PowerVM P2V實施計劃，定義P2V過程的不同批次，每個P2V批次詳細遷移計劃，如LAN網(wǎng)絡(luò)IP、端口準(zhǔn)備，SAN網(wǎng)絡(luò)劃Zone準(zhǔn)備，存儲磁盤的映射準(zhǔn)備等。

4.滾動式P2V策略

由于在當(dāng)前的Power服務(wù)器上，仍運行著各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)，建議采用滾動式遷移策略，逐步完成PowerVM P2V遷移。首先，利用新購署的Power服務(wù)器，或計算與IO資源比較空閑的服務(wù)器，搭建PowerVM平臺，將傳統(tǒng)的分區(qū)遷移至PowerVM平臺；再在完成遷移的Power服務(wù)器上搭建PowerVM平臺，遷移其他傳統(tǒng)分區(qū)至此PowerVM環(huán)境，以次類推，最終完成整體的PowerVM P2V遷移。

5.P2V遷移準(zhǔn)備

LAN網(wǎng)絡(luò) 為PowerVM環(huán)境準(zhǔn)備LAN網(wǎng)絡(luò)交換機端口與布線，在規(guī)劃實施過程中，可充分利用原有的LAN網(wǎng)絡(luò)端口及布線。更應(yīng)利用Etherchannel技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，提供負載均；使用Trunk技術(shù)減少對交換機端口及布線資源的使用。

SAN網(wǎng)絡(luò) 為PowerVM環(huán)境準(zhǔn)備SAN網(wǎng)絡(luò)交換機端口與布線，在規(guī)劃實施過程中，可充分利用原有的SAN網(wǎng)絡(luò)端口及布線。

在PowerVM實施之前或過程中，建議對SAN網(wǎng)絡(luò)進行整合，將PowerVM所使用的SAN網(wǎng)絡(luò)整合至統(tǒng)一的Fabric網(wǎng)絡(luò)，以提高Power服務(wù)器對SAN使用的利用率，減少PowerVM環(huán)境FC卡、SAN交換機端口及布線的使用。

VIOS選擇及搭建 PowerVM Hypervisor向虛擬化分區(qū)提供計算資源的虛擬化，VIOS服務(wù)器向虛擬化分區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)及磁盤IO的虛擬化，VIOS有2種架構(gòu)：單VIOS服務(wù)器與雙VIOS服務(wù)器。

如果Power服務(wù)器計算資源較少，在4C/32G以下，建議采用單VIOS，以節(jié)省資源；如果Power服務(wù)器計算資源較多，且承載的虛所論分區(qū)重要程度較高，建議采用雙VIOS架構(gòu)，以提高系統(tǒng)的可用性。

6.系統(tǒng)P2V過程

系統(tǒng)備份 在PowerVM P2V過程中，涉及到操作系統(tǒng)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的遷移，建議在實施PowerVM P2V之前，進行數(shù)據(jù)備份。應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)使用磁帶庫進行備份，操作系統(tǒng)可使用磁帶或NIM服務(wù)器做mksysb備份。在PowerVM P2V過程中，多數(shù)情況涉及到異機遷移，需要將操作系統(tǒng)恢復(fù)至其他服務(wù)器的分區(qū)上，因此，建議使用NIM做備份，以便于新虛擬化分區(qū)操作系統(tǒng)的重新部署。

分區(qū)創(chuàng)建或Profile修改 根據(jù)分區(qū)規(guī)劃配置表，在Power服務(wù)器上劃分新的分區(qū)；如果分區(qū)仍部署于原來的服務(wù)器上，則需要修改分區(qū)的Profile配置，調(diào)整計算及IO資源的定義。

恢復(fù)操作系統(tǒng) 如果涉及異機遷移，則首先要恢復(fù)分區(qū)的操作系統(tǒng)。恢復(fù)操作系統(tǒng)可采用重新安裝AIX，重新部署、配置應(yīng)用的方式進行；也可以采用直接使用mksysb備份進行恢復(fù)，優(yōu)點是實施速度快，與原有系統(tǒng)保持高度一致。

網(wǎng)絡(luò)配置遷移 網(wǎng)絡(luò)遷移過程中，需要將原有的物理網(wǎng)卡IP地址等配置遷移至虛擬網(wǎng)卡，由于改變了網(wǎng)絡(luò)配置，一般需要停止業(yè)務(wù)。

存儲設(shè)備遷移 首先是在線遷移。如果分區(qū)在遷移過程中，仍部署在原有的物理服務(wù)器上，可實現(xiàn)存儲的在線遷移，優(yōu)點是可以減少停機時間，缺點是需要現(xiàn)有磁盤相同數(shù)量的存儲空間。具體操作步驟為：首先由VIOS以vSCSI或NPVI方式將磁盤映射至分區(qū)；然后在分區(qū)操作系統(tǒng)層面做VG的磁盤鏡像；最后在分區(qū)操作系統(tǒng)層面做VG中拆除原關(guān)磁盤鏡像，并從VG中刪除。

其次是停業(yè)務(wù)遷移。停機遷移的優(yōu)點是不需要額外的磁盤空間，缺點是在重新映射磁盤過程中，需要刪除原有磁盤，因此需要停止應(yīng)用運行。具體操作步驟為：首先停止應(yīng)用系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)上刪除原磁盤定義；然后由VIOS以vSCSI或NPVI方式磁盤映射至分區(qū)；最后在分區(qū)上重新認盤，恢復(fù)業(yè)務(wù)運行。

系統(tǒng)重啟 在分區(qū)完成遷移之后，建議停止分區(qū)，并重新啟動操作系統(tǒng)，以驗證虛所擬化分區(qū) Profile配置已生效，同時，驗證啟動過程是否正常。

結(jié)語

PowerVM是一個高效的虛擬化平臺，經(jīng)過系統(tǒng)P2V遷移過程，可以將傳統(tǒng)分區(qū)遷移至PowerVM環(huán)境，從而提高應(yīng)用系統(tǒng)的可用性，提高Power服務(wù)器的整體運算效能。