引言

隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展，各個(gè)企業(yè) IT 基礎(chǔ)架構(gòu)也在不斷朝向虛擬化，大數(shù)據(jù)，云計(jì)算等精簡(jiǎn)，整合的趨勢(shì)發(fā)展。虛擬化技術(shù)就顯得尤為重要。今天要給大家介紹的是 Power 服務(wù)器虛擬化技術(shù)中的一小部分虛擬 IO 服務(wù)器，簡(jiǎn)稱(chēng) VIOS。之后會(huì)圖例說(shuō)明虛擬 IO 服務(wù)器和 IBM i 互聯(lián)的一些技術(shù)要點(diǎn)。

為了使大家更好的了解虛擬 IO 服務(wù)器，我們從虛擬 IO 服務(wù)器的底層概念 PowerVM 著手。PowerVM 的概念說(shuō)的簡(jiǎn)單來(lái)講就是 IBM Power 主機(jī)的虛擬化技術(shù)。通過(guò)這項(xiàng)虛擬化技術(shù)，能夠使我們更靈活的創(chuàng)建 AIX，IBM i 及 Linux 應(yīng)用環(huán)境，PowerVM 是介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的技術(shù)層，如（圖 1）。

圖 1. IBM Power 服務(wù)器虛擬化技術(shù)位置示意圖

PowerVM 為 IBM Power 服務(wù)器和 blade 服務(wù)器提供工業(yè)化的虛擬化解決方案，并且 PowerVM 是一個(gè)龐大的家族，有諸多虛擬化技術(shù)，如 Hypervisor、微分區(qū)、動(dòng)態(tài)內(nèi)存共享、共享以太網(wǎng)適配器、動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移等等，如（圖 2），用戶(hù)可以根據(jù)自己的實(shí)際需求，選擇性的使用這些技術(shù)用來(lái)服務(wù)于客戶(hù)分區(qū)，PowerVM 有 3 大版本，精簡(jiǎn)版、標(biāo)準(zhǔn)版和企業(yè)版，不同版本的虛擬化功能也有很大差別，具體可參考文章結(jié)尾處文檔。PowerVM 能夠針對(duì)于客戶(hù)分區(qū)來(lái)虛擬化 Power 主機(jī)的處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)及 I/O 資源，使我們的 Power 主機(jī)得以充分的利用，換言之，使我們的每一分錢(qián)都有其用武之地。

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IBM Power 服務(wù)器的虛擬化技術(shù)組成及架構(gòu)

圖 2. IBM Power 服務(wù)器的虛擬化技術(shù)主要組成

虛擬 IO 服務(wù)器是 PowerVM 虛擬化技術(shù)的重要組成部分，既是一個(gè)軟件應(yīng)用，也是 Power 主機(jī)上的一個(gè)獨(dú)立分區(qū)，虛擬 IO 服務(wù)器可以運(yùn)行在虛擬化標(biāo)準(zhǔn)特征被激活的 Power5 或者 Power5 以后的任意型號(hào)的 Power 服務(wù)器上。虛擬 IO 服務(wù)器為其它一個(gè)或多個(gè)客戶(hù)分區(qū)提供虛擬存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)資源。通過(guò)使用虛擬 IO 服務(wù)器，我們可以充分使用 Power 主機(jī)的資源，把除內(nèi)存和 CPU 以外的所有資源分配給 VIOS 管理，然后根據(jù)客戶(hù)分區(qū)不同需求，為其提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)資源。當(dāng)然，我們也可以借助虛擬 IO 服務(wù)器，為一些更復(fù)雜的 PowerVM 的虛擬化技術(shù)提供必要的技術(shù)支持，例如，活動(dòng)分區(qū)遷移（LPM）以及 VMControl 實(shí)現(xiàn)的分區(qū)快速部署等。

既然虛擬 IO 服務(wù)器是一個(gè)獨(dú)立的邏輯分區(qū)，它就會(huì)占用系統(tǒng)的資源，參考下面的表格，我們可以看到虛擬 IO 服務(wù)器所必須的最小的資源需求，參見(jiàn)表 1：

表 1. 虛擬 IO 服務(wù)器創(chuàng)建需求

資源需求

硬件管理控制器 (HMC) 或者集成虛擬化管理器 (IVM)	對(duì)于創(chuàng)建客戶(hù)分區(qū)和分配系統(tǒng)資源來(lái)講，HMC 或者 IVM 是必須的
存儲(chǔ)適配器	至少有一個(gè)存儲(chǔ)適配器
物理硬盤(pán)	至少 30GB，可以共享
以太網(wǎng)適配器	想用 SEA，至少需要一個(gè)以太網(wǎng)適配器
內(nèi)存	對(duì)于 Power7 的 base 來(lái)講，至少需要 768M 內(nèi)存
處理器	至少 0.05c 的處理器

我們通過(guò)一個(gè)實(shí)例說(shuō)明創(chuàng)建虛擬 IO 服務(wù)器所需要的環(huán)境，處理器與內(nèi)存資源。

表 2. 虛擬 IO 服務(wù)器創(chuàng)建例子

環(huán)境處理器內(nèi)存

簡(jiǎn)單環(huán)境	0.25c~0.5c 處理器	2GB
復(fù)雜環(huán)境	1c~2c 處理器	4GB
共享存儲(chǔ)池的環(huán)境	至少 1c 處理器	4GB

我們通過(guò)下面一張圖（圖 3）來(lái)了解一下虛擬 IO 服務(wù)器：

圖 3. 虛擬 IO 服務(wù)器架構(gòu)示意圖

上面（圖 3）中，有 4 個(gè)客戶(hù)分區(qū)，一個(gè)虛擬 IO 服務(wù)器以及外部設(shè)備。

• 客戶(hù)分區(qū) 1 部分：物理硬盤(pán)掛載于物理光纖適配器上，而物理光纖適配器是分配給虛擬 IO 服務(wù)器，由虛擬 IO 服務(wù)器進(jìn)行管理，虛擬 IO 服務(wù)器建立虛擬 SCSI 通道與客戶(hù)分區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，客戶(hù)分區(qū) 1 使用的硬盤(pán)也是虛擬 IO 服務(wù)器虛擬化后的硬盤(pán)。
• 客戶(hù)分區(qū) 2 和 3 的部分：物理硬盤(pán)掛載于物理 SCSI 適配器上，而物理 SCSI 適配器同樣是由虛擬 IO 服務(wù)器管理，對(duì)于客戶(hù)分區(qū) 2，虛擬 IO 服務(wù)器為其提供了兩個(gè)邏輯卷，體現(xiàn)在客戶(hù)分區(qū) 2 中就是兩塊虛擬的硬盤(pán)；對(duì)于客戶(hù)分區(qū) 3 的部分，虛擬 IO 服務(wù)器為其提供的是兩個(gè)塊文件，體現(xiàn)在客戶(hù)分區(qū) 3 中同樣是兩塊虛擬的硬盤(pán)。
• 客戶(hù)分區(qū) 4 的部分：這部分是一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，物理磁帶機(jī)掛載在物理 SCSI 適配器，物理硬盤(pán)掛載在物理光纖適配器，物理 SCSI 適配器和物理光纖適配器由虛擬 IO 服務(wù)器管理，在建立虛擬 SCSI 通道后與客戶(hù)分區(qū) 4 進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，我們看到在客戶(hù)分區(qū) 4 的部分中有虛擬 IO 服務(wù)器為其創(chuàng)建的虛擬磁帶庫(kù)，體現(xiàn)在客戶(hù)分區(qū)中就是虛擬的磁帶機(jī)，還有就是通過(guò)虛擬 SCSI 適配器掛載的實(shí)際的物理硬盤(pán)。

通過(guò)上面虛擬 IO 服務(wù)器架構(gòu)示意圖，我們可以看出，主機(jī)中的外設(shè)和硬盤(pán)都是掛載在物理 IO 適配器上，而相應(yīng)的物理 IO 適配器都是分配給虛擬 IO 服務(wù)器統(tǒng)一管理，虛擬 IO 服務(wù)器通過(guò)虛擬化技術(shù)建立虛擬 SCSI 適配器，客戶(hù)分區(qū)通過(guò)虛擬 SCSI 適配器與虛擬 IO 服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。我們需要注意的是，對(duì)于虛擬 SCSI 適配器，服務(wù)器端一直配置在 VIOS，客戶(hù)端一直配置在客戶(hù)分區(qū)，這樣，我們才能通過(guò)虛擬 IO 服務(wù)器對(duì)客戶(hù)分區(qū)提供相應(yīng)的服務(wù)，具體的配置細(xì)節(jié)，我會(huì)在下面的虛擬 IO 服務(wù)器和 IBM i 互聯(lián)中做進(jìn)一步闡述。

我們看到了虛擬 IO 服務(wù)器的多樣化連接方式以及為客戶(hù)分區(qū)提供不同類(lèi)型的虛擬資源，那么虛擬 IO 服務(wù)器和傳統(tǒng)的 I/O 結(jié)構(gòu)有什么差異，他們之間的數(shù)據(jù)流向又是如何的呢？我們可以通過(guò)下面一張圖（圖 4）進(jìn)行對(duì)比。左邊一張是傳統(tǒng) I/O 結(jié)構(gòu)圖，硬盤(pán)和外設(shè)掛載到 I/O 適配器上，通過(guò) I/O 處理器連接到系統(tǒng)總線(xiàn)并與 CPU 和內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。右邊一張是虛擬 IO 服務(wù)器的結(jié)構(gòu)圖，硬盤(pán)掛載到物理 I/O 適配器后，由虛擬 IO 服務(wù)器統(tǒng)一管理，虛擬 IO 服務(wù)器將物理適配器虛擬化后，經(jīng)由虛擬適配器通過(guò)虛擬 SCSI 的 Hpervisor 層連接到客戶(hù)分區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖 4. 傳統(tǒng)架構(gòu)與虛擬 IO 服務(wù)器架構(gòu)對(duì)比圖

了解并對(duì)比了數(shù)據(jù)流向，可以使我們更好的理解虛擬 IO 服務(wù)器的工作原理。通過(guò)對(duì)比，我們也可以看出，虛擬化結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔，對(duì)資源的應(yīng)用更充分。

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虛擬 IO 服務(wù)器組件

下面讓我們熟悉一下虛擬 IO 服務(wù)器的兩個(gè)重要的組件共享以太網(wǎng)適配器（SEA）和集成虛擬化管理器（IVM）。

通常情況下，我們不會(huì)為每個(gè)邏輯分區(qū)配置單獨(dú)的物理網(wǎng)卡，這樣做只會(huì)既費(fèi)錢(qián)又占空間，應(yīng)用虛擬化的技術(shù)，我們會(huì)把實(shí)際的物理網(wǎng)卡分配給 VIOS，由 VIOS 把真實(shí)的物理網(wǎng)卡變成可以被各個(gè)客戶(hù)分區(qū)共享的網(wǎng)絡(luò)虛擬適配器 SEA，各個(gè)客戶(hù)分區(qū)通過(guò) SEA 與物理網(wǎng)卡交互用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)外網(wǎng)，如下圖（圖 5）：

圖 5. 共享以太網(wǎng)適配器示意圖

值得注意的是，和主機(jī)以太網(wǎng)適配器（HEA）一樣，每個(gè) SEA 最多支持 16 個(gè)客戶(hù)分區(qū)與其就行物理訪(fǎng)問(wèn)。

下面我們介紹一下 VIOS 的另外一個(gè)重要組件，集成虛擬化管理器（IVM）。對(duì)于 Power 主機(jī)的硬件管理，通常我們會(huì)選擇 HMC（硬件管理控制器），既方便又快捷，只是 HMC 是一個(gè)獨(dú)立的硬件設(shè)備，需要計(jì)算成本。針對(duì)于企業(yè)簡(jiǎn)單的 IT 架構(gòu)，IBM 推出了單臺(tái)主機(jī)的管理方式，集成虛擬化管理器，IVM 是封裝在 VIOS 內(nèi)部的，一起被打包的應(yīng)用軟件，并在滿(mǎn)足具有虛擬化特征，沒(méi)有被 HMC 管理和具有默認(rèn)的工廠(chǎng)配置等三個(gè)條件時(shí)，被激活。在 IVM 啟用之后，可以完成諸如：分區(qū)創(chuàng)建，管理虛擬存儲(chǔ)器和虛擬以太網(wǎng)等相應(yīng)操作，可以視同于一個(gè)小型的 HMC（硬件管理控制器），當(dāng)然，它與 HMC 主要區(qū)別是 HMC 可以同時(shí)管理多臺(tái) Power 主機(jī)，而 IVM 只能管理一臺(tái)物理主機(jī)，下圖是 IVM 的示意圖（圖 6）。

圖 6. 集成虛擬化管理器示意圖

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虛擬 IO 服務(wù)器技術(shù)支持

虛擬 IO 服務(wù)器是針對(duì) IO 的虛擬化服務(wù)器，一些高級(jí)別的虛擬化技術(shù)，都需要借助底層的數(shù)據(jù)交互為其提供支持，
下面簡(jiǎn)單介紹一下 VIOS 支持的虛擬化技術(shù)動(dòng)態(tài)內(nèi)存共享（AMS）。如圖（圖 7）：

圖 7. 動(dòng)態(tài)內(nèi)存共享示意圖

從系統(tǒng)中單獨(dú)劃分出一部分物理內(nèi)存做成內(nèi)存池交由 Hypervisor 管理，不同的動(dòng)態(tài)內(nèi)存共享的客戶(hù)分區(qū)共享池中內(nèi)存，
分區(qū)定義的單個(gè)邏輯內(nèi)存量不能超過(guò)內(nèi)存池的大小，但邏輯內(nèi)存總量可以超出內(nèi)存池大小，當(dāng)客戶(hù)分區(qū)出現(xiàn)內(nèi)存過(guò)量使用的情況下，Hypervisor 會(huì)將內(nèi)存分成兩個(gè)部分，一部分
放在內(nèi)存池中，另外一部分放到由虛擬 IO 服務(wù)器管理的分頁(yè)設(shè)備中，這就是動(dòng)態(tài)內(nèi)存共享的工作原理。
當(dāng)我們的業(yè)務(wù)發(fā)展超出之前的規(guī)劃時(shí)，短期解決內(nèi)存不足的優(yōu)良方案。

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虛擬 IO 服務(wù)器和 IBM i

了解了虛擬 IO 服務(wù)器相應(yīng)的概念，組成以及所能支持的高級(jí)別的虛擬化技術(shù)后，我們簡(jiǎn)單看一下虛擬 IO 服務(wù)器和 IBM i 分區(qū)之間的互聯(lián)。當(dāng)我們?cè)?HMC 中建立分區(qū)的概要文件的時(shí)候，也就為邏輯分區(qū)和虛擬 IO 服務(wù)器之間的聯(lián)系建立了第一步。如下圖（圖 8）所示：

圖 8. 虛擬 IO 服務(wù)器和 IBM i 分區(qū)中配置文件的關(guān)系示意圖

我們?cè)诮?IBM i 邏輯分區(qū)概要文件的時(shí)候，虛擬 SCSI 選項(xiàng)中的虛擬適配器選項(xiàng)應(yīng)為客戶(hù)機(jī)，相應(yīng)的虛擬 IO 服務(wù)器的虛擬適配器選項(xiàng)為服務(wù)器，IBM i 邏輯分區(qū)和虛擬 IO 服務(wù)器使用的虛擬適配器應(yīng)為同一虛擬適配器，只是服務(wù)器端在虛擬 IO 服務(wù)器，
客戶(hù)端在 IBM i 分區(qū)。虛擬 SCSI 配置完成后，指定 IBM i 分區(qū)加載初始程序的位置，如圖（圖 9）：

圖 9. IBM i 分區(qū)啟動(dòng)載入源示意圖

IBM i 分區(qū)概要文件創(chuàng)建完成后，我們需要在虛擬 IO 服務(wù)器上為我們的 IBM i 邏輯分區(qū)分配相應(yīng)的虛擬硬盤(pán)以及網(wǎng)絡(luò)資源。
如果出于性能的考慮，IBM i 分區(qū)也可以使用 Power 主機(jī)的邏輯主機(jī)以太網(wǎng)適配器（LHEA）的端口用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，使用獨(dú)立的物理硬盤(pán)作為存儲(chǔ)的應(yīng)用。

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結(jié)束語(yǔ)

使用虛擬 IO 服務(wù)器可以充分利用系統(tǒng)中的資源，針對(duì) IO 的操作更加方便和快捷。邏輯分區(qū)與虛擬 IO 服務(wù)器之間服務(wù)關(guān)系更加明朗。
隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，也會(huì)有越來(lái)越多的外部設(shè)備可以被兼容并應(yīng)用到邏輯分區(qū)之中，使邏輯分區(qū)更加豐富多彩。

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轉(zhuǎn)自：http://www.kankanews.com/ICkengine/archives/52117.shtml

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/SuperXJ/p/3561696.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的IBM powerVM VIOS的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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