分类: LINUX
2009-09-08 20:23:33
IBM AIX 上工作负载分区(Workload Partition)管理的介绍:了解和计划 WPAR |
Bruno Blanchard, 认证工程师, IBM 2007 年 12 月 20 日 本章介绍工作负载分区 (WPAR) 技术,以及如何将其实现为在 IT 环境中使用。本章旨在向系统架构师和系统管理员提供在 IT 基础设施中计划 WPAR 的部署所需的知识。 本文是摘自 IBM 红皮书《Introduction to Workload Partition Management in IBM AIX Version 6.1》。 WPAR 技术纯粹是基于软件的。因此,可以在支持 AIX V6 的任何硬件平台上部署它:
WPAR 产品由以下两个部分组成: 1.IBM AIX 版本 6.1 包含对 WPAR 技术的基本支持。这包括在安装 AIX V6 的 LPAR 中创建和管理应用程序和系统工作负载分区。AIX 通过 AIX 命令行接口和 SMIT 菜单提供 WPAR 支持和管理。 2.IBM Workload Partitions Manager™ for AIX 是可以单独安装的可选许可程序产品,它支持多种高级功能:
使用 WPAR 技术的决定依赖于此技术为特定的用户环境提供的潜在好处。一旦决定使用 WPAR 后,计划活动由以下决定组成:
以下部分中描述的技术结果对这些问题进行了回答。
WPAR 利用 AIX V6.1 操作系统(全局环境)单个实例中灵活的软件定义的边界提供对软件服务、应用程序和管理的隔离。从命令行构建 WPAR 时,可以在数分钟内配置和启动它。 此技术向系统管理员提供与网络、文件系统和操作系统版本相关的新计划注意事项。网络别名、共享或网络文件系统 (NFS) 和内核唯一性需要不同的方法来计划应用程序的部署。 计划网络时,您必须了解如何更好地利用此技术。使用别名可减少通信所需的适配器数,但需要细心规划带宽的利用,因为多个 WPAR 可能共享同一适配器。 NFS 是 WPAR 移动性功能的先决条件。在用于 WPAR 移动性的 NFS 通信中涉及三个组件:
因为它们在此环境中都扮演一定角色,所以必须相互了解对方的信息。推荐将它们置于同一个子网。 工作负载分区 (WPAR) 管理器通过提供一组基于 Web 的系统管理工具和任务来提供集中系统管理解决方案,以简化客户的服务器和 WPAR 基础设施的管理。 WPAR 管理器提供基础设施资源优化、服务性能优化和服务可用性优化工具。工作负载分区管理器的特定功能包括用于管理系统 WPAR 和应用程序 WPAR 的集中式单点管理控制、用于动态资源管理的基于浏览器的 GUI、WPAR 中的系统和应用程序级别的工作负载管理、基于角色的视图和任务、虚拟服务器、存储和网络的动态分配/再分配和配置,以及通过虚拟服务器重定位进行服务器修复和升级的不间断维护零停机时间。 使用 WPAR 管理器涉及三个角色:
计划在不同的 LPARS 和工作站部署 WPAR 管理器组件时,必须将网络防火墙配置为允许图 2 中列出的特定端口进行通信。 注意:图 1 包含 WPAR 管理器使用的端口的缺省值。系统管理员配置 WPAR 管理器时可以修改这些值。 端口 14080 和 14443 用于系统管理员工作站和 WPAR 管理器之间的通信。 端口 9510、9511、9512 和 9513 用于代理和管理器之间的通信。 使用 AIX 的单一实例可简化 WPAR 的安装和常规管理。在许多 WPAR 中,软件都可以一次安装多次使用。尽管彼此之间完全相互隔离,但是这些 WPAR 仍使用同一 AIX 内核实例。这意味着所有 WPAR 使用级别完全相同的 AIX。当计划 WPAR 时,您必须确保所有应用程序软件都支持全局环境的 AIX 级别。为计划未来更为重要。在全局环境中更新或升级 AIX 意味着在所有 WPAR 环境中更新或升级 AIX。如果应用程序需要特定版本的 AIX 并且无法更新,则将其移动到其他的 LPAR,以便不会阻止其他 WPAR 更新。 使用缺省选项创建的系统 WPAR 共享了只读 /usr 和 /opt 文件系统。这可以加快 WPAR 的创建、安装和更新,并且还将防止意外删除与其他 WPAR 共享的系统软件。使用只读共享 /usr 和 /opt 文件系统可能不适合每个应用程序;可以将某些应用程序设计为写入 /usr 或 /opt 文件系统。一个解决方案是将所需应用程序的可写入目录定义为另一个文件系统,并将其链接到应用程序需要的安装点。另一个解决方案用于不使用全局环境共享的 /usr 或 /opt 文件系统的应用程序。此解决方案需要额外的磁盘空间,因为它将全局环境的 /usr 或 /opt 复制到 WPAR 的私有和完全可写入文件系统。 将许多应用程序整合到一个全局环境中改变了系统管理员管理文件系统的方法。与管理多个 LPAR (每个具有数个文件系统)不同,系统管理员现在仅管理具有多个文件系统的一个 LPAR。在这两种情况下,文件系统的总数保留相同的数量级(尽管使用 WPAR 会稍微减少此数量),但是它们是在单个系统中控制的。缺省情况下,系统 WPAR 具有四个专用文件系统、两个共享只读文件系统(/usr/ 和 /opt)和 /proc 文件系统。例如,在一个全局环境中部署 200 个系统 WPAR 缺省情况下会导致在全局环境中具有 800 个独立文件系统,并在 /proc 伪文件系统中有 1200 个安装点。WPAR 技术为减少这些文件系统数目提供了选择。与使用缺省文件系统创建选项不同,系统管理员可以进行选择,对每个 WPAR 创建一个单独的文件系统。此解决方案只能为 WPAR 创建一个实际的文件系统(根 "/" 文件系统),子树 /var、/tmp 和 /home 只能作为 "/" 文件系统的子目录创建,而不是它们通常在 AIX 实例和缺省系统 WPAR 中的实际文件系统。 在全局环境目录树中创建每个系统 WPAR 的文件系统,并在 WPAR 基本目录下将其装入。每个 WPAR 定义一个基本目录。基本目录的缺省路径是 /wpars/<分区名称>。计划部署多个系统分区时,系统管理员可能需要在其他目录树组织中组织基本目录。 “应用程序 WPAR”到“WPAR 移动性”较详细地说明了应用程序 WPAR 的文件系统注意事项、系统 WPAR 和使用移动性的时间。
如图 1 的描述,LPAR(服务器、逻辑分区或微分区)承载 AIX V6 实例。AIX 实例可以包含一个或多个工作负载分区。可以在同一 AIX 实例中混合使用应用程序 WPAR 和系统 WPAR。工作负载分区外部的 AIX 部分被称为全局环境。 如果使用 WPAR 管理器,则全局环境还包含 WPAR 管理器代理。 全局环境(如任何经典 AIX 实例)具有一个或多个专用网络、IP 地址和磁盘,以及唯一用户和组。全局环境可以使用物理的或虚拟的适配器。 承载的工作负载分区对硬件设备没有任何控制。因此,全局环境还拥有工作负载分区需要的所有物理 I/O 适配器:
理论上,在一个物理 AIX 系统中最多可以创建 8192 个 WPAR。因此,必须全面计划全局环境的 I/O 配置。 为更好地利用和合并系统,建议在 WPAR 系统中合并可视化的高级功能虚拟化包 (VIOS),这样可以快速部署系统和资源。
共有两种类型的工作负载分区。最简单的工作负载分区是应用程序 WPAR。可以将其视为生成应用程序的 Shell,并可以从全局环境启动它。它是轻量级的应用程序资源;不能为用户提供远程登录功能。它仅包含少量的进程,并且都与应用程序相关,并使用全局环境守护进程和进程提供的服务。 应用程序 WPAR 与全局环境共享操作系统文件系统。可以将其设置为从承载 AIX 实例拥有的磁盘或 NFS 服务器接收其应用程序文件系统资源。 图 3 显示了应用程序 WPAR 的文件系统与缺省全局环境文件系统的关系。对应用程序 WPAR 中执行的流程可视的文件系统是该图中关系显示的全局环境文件系统。 如果应用程序 WPAR 在 NFS 装入的文件系统上访问数据,则必须在全局环境目录树中装入此文件系统。从 WPAR 中查看的安装点与从全局环境查看的安装点相同。NFS 服务器的系统管理员必须配置 /etc/exports 文件,将文件系统导出到全局环境 IP 地址和应用程序 WPAR IP 地址。 在应用程序 WPAR 中执行的进程只能看到同一 WPAR 中执行的进程。换句话说,应用程序软件使用的进程间通信 (IPC) 仅限于 WPAR 边界中的进程集。 应用程序 WPAR 是临时对象。应用程序 WPAR 的寿命是它承载的应用程序寿命。应用程序 WPAR 是在实例化应用程序进程时创建的。应用程序分区中运行的最后进程退出时将会销毁应用程序 WPAR。应用程序 WPAR 也具有移动性。可以在一个 LPAR 中启动它,并可以在其承载的应用程序进程的生命周期里将其移动到其他 LPAR 中。
WPAR 的第二个类型是系统 WPAR。系统 WPAR 提供典型的 AIX 环境,在某些限制下执行应用程序。系统 WPAR 具有自己的运行时资源。它包含可以生成守护进程的 init 进程。例如,它本身包含提供网络服务的 inetd 守护进程和系统资源控制 (SRC)。 每个系统 WPAR 都具有自己唯一的用户、组和网络接口地址集。在系统 WPAR 中定义的用户和组都完全独立于在全局环境级别定义的用户和组。具体来说,WPAR 的根用户仅在此 WPAR 中具有超级用户权限,而在全局环境中没有任何权限(事实上,在 WPAR 中定义的根用户和其他用户甚至无法访问全局环境)。例如,对于承载数据库服务器的系统分区,可以向数据库管理员提供 WPAR 中的根权限,而不向数据库管理员提供任何全局环境权限。 系统 WPAR 向其承载的应用程序和进程提供的环境是完整的 chroot AIX 环境,并附带访问本机 AIX 环境中提供的所有 AIX 系统文件。创建系统 WPAR 包括创建基本目录(请参阅 WPAR 文档)。此基本目录是 chroot 系统 WPAR 环境的根。缺省情况下,在全局环境中此基本目录的路径是 /wpars/ 缺省情况下,基本目录包含七个文件系统:
图 4 大致描述了从全局环境和系统 WPAR 查看的这些文件系统。在本中,名为 titian 的 WPAR 在名为 saturn 的 LPAR 中承载。尽管图表显示了全局环境利用了具有两个 vscsi 适配器的 VIO 和虚拟磁盘,并使用了用于高可用 rootvg 的 AIX 本机 MPIO,但是您可以设置系统,并使用物理适配器和磁盘支持它。 在图 4 中,具有白色背景的框表示实际的文件系统,而具有橙色背景的框表示链接。标有金黄色标签的灰色框显示文件系统的路径名(此时文件系统出现在系统 WPAR 中执行的进程中)。标有光环标签的灰色框显示在全局环境中使用的文件系统的路径名,以及在其下方创建系统 WPAR 的 basedir 安装点。 示例 1 显示了在全局环境文件系统中创建的 /wpars 目录,它用来包含系统 WPAR 的文件系统。 示例 1 列出全局环境中的文件
现在,在 /wpars 目录中有一个 titian 目录,如示例 2 所示。 示例 2 列出全局环境中的 /wpars
在示例 3 中,我们看到了 titian 操作系统的文件系统的安装点,它们是从 saturn 创建并用于生成此系统 WPAR。 示例 3 列出全局环境中的 /wpars/titian 的内容
示例 4 显示了从 saturn 全局环境执行的 df 的输出。它显示了一个系统 WPAR 位于 Saturn 中,其文件系统安装在 /wpars/titian 基本目录下。本示例显示,系统 WPAR 的 /、/home/ /tmp 和 /var 文件系统是在全局环境的逻辑卷上创建的。还显示了 WPAR 的 /opt 和 /usr 文件系统是全局环境 /opt 和 /usr 上的 namefs 装入。 示例 4 列出在全局环境中装入的文件系统
应用程序实时迁移是 IBM 的最新虚拟技术。这是增强当前系列技术的软件方法。应用程序实时迁移是 IBM 系列虚拟包的补充。应用程序实时迁移允许从一个系统到另一个系统有计划地迁移工作负载,而不中断应用程序。您可以使用此技术在服务器上执行计划的固件安装。许多工作负载不需要知道 WPAR 重定位。但是,我们始终建议在将任何内容移动到生产环境之前进行适当的计划和测试。 WPAR 移动性(也称为重定位)适用于两种类型的 WPAR:应用程序 WPAR 和系统 WPAR。WPAR 的重定位包括将其可执行代码从一个 LPAR 移动到另一个 LPAR,同时保持应用程序数据在同一存储设备上。因此,从承载 WPAR 的源和目标 LPAR 访问这些存储设备是强制性的。 在 AIX V6 的最初版本中,NFS 提供对存储区域的这一双向访问。正如前面提到的,全局环境隐藏了WPAR 的物理和逻辑设备的实现。WPAR 仅使用文件系统级别的数据存储。需要通过应用程序写入的所有文件必须在 NFS 文件系统中承载。所有其他文件(包括 AIX 操作系统文件)可以存储在位于承载全局环境的文件系统中。表 1 有助于为需要 WPAR 移动性的应用程序计划文件系统的创建,当在应用程序或系统工作负载分区中承载时,还有助于计划专用于应用程序的文件系统的创建。以加粗字体显示的单元格内容说明了主要差别。 表 1用分区移动性的缺省文件系统位置
图 5 显示了一个完整环境的示例,其中在两个 p595 系统上部署了 LPAR 和 WPAR。 第一个全局环境称为 saturn,在第一个 p595 上的 LPAR 中承载。它和 titian(一个系统 WPAR)一样都是 NFS 客户端。第二个系统也是 p595,但它可以是 p505 或更高版本中同类系统的任何一个系统。其 LPAR 之一承载被称为 jupiter 的全局环境,它也是 NFS 服务器的客户端。 本示例中的实用工具服务器是 p550。本系统上有 AIX 的 NFS 服务器、NIM 服务器和 WPAR 管理器,提供所有 WPAR 所需的单点管理。NIM 服务器表示如何将 AIX 映像加载到可包含大量 LPAR 的框架。NFS 服务器为 WPAR 提供外部文件系统解决方案,并提供将其从一个系统动态移动到另一个系统的工具,而无需中断应用程序。 NFS 服务器是标准配置,并使用 NFS 协议版本 3 或版本 4。您可以使用命令行进行编辑,或使用 SMIT 配置 /etc/exports。 图 6 展示了同一文件系统不同视图之间的关系,如下所示:
在 WPAR 中,将 /opt、/proc 和 /usr 设置为映射到全局环境 /opt、/proc 和 /usr 的具有只读权限的 namefs(例外:/proc 总是具有读写权限)。将文件系统的其余部分(/、/home、/tmp 和 /var)设置为标准 NFS。NFS 服务器上的 /etc/exports 文件必须为全局环境 (jupiter) 和系统 WPAR (ganymede) 设置权限,移动性才能起作用。 重要说明: NFS 服务器必须提供对全局环境和 WPAR 的访问权限, WPAR 才能工作。在移动性场景中,必须提供对 WPAR 和 WPAR 移动到的所有全局环境的访问权限。而且,任何时候将 / 、 /var 、 /usr 或 /opt 配置为 NFS 装入时, NFS 服务器都必须提供对所有相关的主机名的根访问权限(例如,通过 -r 选项提供对 mknfsexp 的访问)。 使用 df 命令,可以显示全局环境 jupiter 在本地附带的磁盘上具有自己的文件系统,以及从 gracyfarm 的 NFS 服务器装入的 NFS 文件系统(用于供 gracyfarm 系统 WPAR 使用)。 示例 5 用于 ganymede WPAR 的 NFS 服务器安装点
IBM 在过去十四年的革新中扮演了领导角色,申请的专利技术数量位居第一。使用这些技术创造了大量的创新产品。2001 年,IBM 宣布了 IBM pSeries 上的 LPAR 功能,并在 2004 年,宣布了提供微分区功能的高级 Power 虚拟化。2007 年,IBM 宣布了 WPAR 移动性。 WPAR 不是 LPAR 的替代品。这些技术是 IBM 虚拟化策略的两个重要组成部分。这些技术是补充性技术,一起使用可扩展单个技术的价值。 提供 LPAR 和 WPAR 技术将提供范围广泛的虚拟化选择,以满足 IT 世界中不断变化的需求。表 2 比较了两者的技术优点。 表 2 比较 WPAR 和 LPAR
重要说明:思考表 2 中的信息时,请记住以下指导原则:
图 7 显示了如何将 LPAR 和 WPAR 合并在同一物理服务器中,该服务器还承载支持分区移动性所需的 WPAR 管理器和 NFS 服务器。 学习
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