P5
From Linux on Power wiki
Die IBM eServer p5 ist die Bezeichnung für eine Familie von 64 bit-Servern von IBM. Sie wurden 2004 als Nachfolger der pSeries eingeführt.
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Hardware
Die IBM eServer p5 Serverreihe erstreckt sich von einem 1-2 Wege p5 510 Server bis zu 64-Wege p595. Alle p5 Server können mit AIX und Linux betrieben werden und beherschen logische Partitionierung, d.h. die Installation mehrerer Betriebssysteminstanzen auf einem Server. Die Betriebssysteme in den sogenannten Partitionen (LPAR - Logical Partition) sind von einander unabhängig und obwohl sie auf dem gleichen Server laufen, haben sie nur Zugriff auf die ihnen zugeteilte Hardware. Es gibt eine Sonderreihe der p5 Server: OpenPower 710 (1-2 Wege) und OpenPower 720 (1-4 Wege), Server, die ausschliesslich für dein Einsatz von Linux bestimmt sind und kein Betrieb von AIX erlauben. Alle p5 und OpenPower server basieren auf POWER5 Technologie, können parallel und nativ 32-bit und 64-bit Programme ausführen.
Virtualisierung auf IBM p5
Einführung
Alle p5 basierende Server beherrschen logische Partitionierung, dynamische logische Partitionierung und Mikropartitionierung. Partitionierung ist die Verteilung Hardware-Ressourcen an einzelne Betriebssysteminstanzen, dynamisch bezeichnet die Möglichkeit diese Resourcen ohne Neustart verschieben zu können und Mikropartitionierung bezeichnet die Möglichkeit, Bruchteile der Prozessoren zuzuteilen. Die Virtualisierungstechnologie stammt aus dem Mainframebereich und findet heute in verschiedenen Soft- und Hardwarelösungen ihren Einsatz.
Die Virtualisierung wird bei p5 Servern durch die Prozessortechnologie gestützt in der firmware, gennant Hypervisor, erledigt. Der Hypervisor teilt die Hardware des Systems ein und stellt Teile davon dem Betriebssystem in einer logischen Partition (LPAR) zur Verfügung. Eine CPU kann an bis zu 10 LPARs verteilt werden, d.h. auf einer 4-Wege Maschine können bis zu 40 unabhängige Betriebssysteminstanzen in logischen Partitionen installiert werden. Auf dem derzeit (2005) grössten p5 Server, dem 64-Wege p695 sind 256 Betriebssysteminstanzen möglich. Auf diesen können gleichzeitig sowohl AIX (5.2 und 5.3) als auch Linux (Server-Versionen von SUSE und Red Hat oder Debian installiert werden.
Im Gegensatz zu den meisten software-basierenden Virtualisierungslösungen gibt es bei Power kaum Einschränkungen betreffend Skalierbarkeit einer einzelnen Partition. Die Partition kann von 0.1 bis zu 64 Prozessoren beinhalten und nutzen.
Durch die Virtualisierung und die automatische Lastverteilung wird eine sehr viel höhere Gesamtauslastung der Systeme erreicht.
Voraussetzungen
Für die Virtualisierungseinrichtung wird ein spezieller Rechner, genannt HMC (Hardware Management Console) benötigt. Diese kann bis zu 32 Server verwalten und übernimmt neben der Hauptaufgabe, die Maschinen in LPARs einzuteilen auch andere Funktionen, zum Beispiel ersetzt die HMC die seriellen Verbindungen zu den einzelnen Partitionen und macht damit zusätzliche Konsolen und KVM-Switche überflüssig.
HMC ist die grafische Schnittstelle für die Einteilung der Maschinen und für die Veränderung der Ressourcenzuteilung. Für den Betrieb der partitionierten Systeme selbst ist die HMC nicht notwendig und kann jederzeit abgeschaltet oder ersetzt werden. Bei den Linux-only OpenPower Systemen ist für die Virtualisierung eine kostenpflichtige Freischaltung notwendig.
CPU-Virtualisierung
Die Virtuallisierung der CPU ist auf zwei Arten möglich: CPUs können dediziert einer Partition (Betriebssysteminstanz) zugeteilt werden (dedicated) oder es werden Anteile an Rechenkapazität an eine Partition zugeteilt (shared). Auf einem Server können beide Arten der Zuteilung gemischt werden. Partitionen mit dedizierten CPU's nehmen an der automatischen Lastverteilung nicht teil. Alle CPUs, die nicht dediziert zugeteilt werden, verbleiben in einem sogenannten "shared CPU pool". Dieser Pool wird von allen LPARs anteilig genutzt, die im "shared" Modus eingerichtet werden. Werden die zugeteilten Zyklen von einer LPAR nicht gebraucht so werden diese an den Pool zurückgegeben werden und können von den Instanzen benutzt werden, die gerade mehr CPU-Leistung benötigen.
Speicher-Virtualisierung
Der Arbeitsspeicher wird in Schritten von 16 MB an einzelne LPARs zugeteilt. Die Speicherzugriffe werden durch Hypervisor derart umgesetzt, daß keine Partition auf die Speicherbereiche der anderen Zugreifen kann. AIX 5.3 kann mit dynamischen (bei laufendem Betrieb) Speicherzuweisungen umgehen. AIX 5.2 und Linux müssen nach Veränderung der Speicherzuweisung neugestartet werden.
Netzwerk-Virtualisierung
Hypervisor erfüllt die Funktion eines virtuellen Netzwerk-Switch's Der virtuelle Switch ist VLAN-fähig. . Allen Partitionen können virtuelle Netzwerkkarten zugeteilt werden, diese verhalten sich aus der Sicht des Betriebssystems weitgehend wie echte physikalische Karten. Physikalische Netzwerkkarten und virtuelle Netzwerkkarten können gleichzeitig zugewiesen werden. So kann zum Beispiel eine der Partitionen, die sowohl eine physikalische als auch eine virtuelle Netzwerkkarte besitzt, als Router oder Bridge für die anderen Partitionen fungieren, die mit nur virtuellen Netzwerkkarten ausgestattet sind.
Platten-Virtualisierung
Der Hypervisor ist lediglich in der Lage den Zugriff auf einen PCI-X-Slot einer Partition zu gewehren. Einzelne Festplatten können nicht verteilt werden. Hierfür wird eine spezielle Partition benötigt, gennan VIO-Server (Virtueller I/O Server). Dieser bekommt den PCI-Slot zugewiesen, in dem der Adapter steckt, an dem wiederum die Platten angebunden sind und ist in der Lage Teile dieser Platten den anderen LPARs als ganze virtuelle Festplatten zur Verfügung zu stellen. Es gibt eine Version des IBM VIO Servers, die auf AIX basiert, die gleich Funktionalität kann aber mit Linux auch erreicht werden. Auf der Seite der Client-LPARs (solche, die virtuelle Festplatten nutzen, welche vom VIO freigegeben wurden) wird lediglich ein Treiber für einen virtuellen SCSI-Adapter benötigt. Dieser verhält sich genauso wie ein SCSI-Treiber.
