HP-UX、Solaris 和 AIX 的虚拟化特性对比

大多数 IBM® AIX® 管理员都了解在 System p® 平台上通过 PowerVM™ 提供的虚拟化特性,这个特性也可以在 System p for Linux® 上使用。但是,其他 UNIX® 硬件平台呢?这些平台提供了哪些与 PowerVM 相近的特性?本文详细解释所有这方面的内容。

Ken Milberg, 作家/网站专家, Future Tech

Ken Milberg 是 PMP,同时也是 techtarget.com 的撰稿人/站点专家,他还为 searchopensource.com 提供 Linux 技术信息和支持。Ken 是 IBM Systems Magazine,Open Edition 的撰稿人和技术编辑。Ken 拥有 University of Maryland University College 的计算机与信息科学学士学位和技术管理科学硕士学位。他是 Long Island POWER-AIX 用户组的创始人和负责人。这些年以来,他在各种规模的企业工作过,并且担任过各种职位,包括 CIO 和高级 AIX 工程师。他现在在 Future Tech 工作,这是一家总部设在长岛的 IBM 业务合作伙伴。Ken 不仅是已通过 PMI 认证的项目管理专业人员(PMP),还是通过 IBM 认证的高级技术专家(CATE,IBM System p5 2006)。



2008 年 12 月 22 日

您可以通过访问“p 系列主机虚拟化专题”来了解和虚拟化相关的内容:

简介

为什么虚拟化如此重要?简单地说,虚拟化能够帮助企业降低技术的总拥有成本 (TCO),同时增加投资回报 (ROI)。这主要是通过整合逐渐扩散到所有企业基础结构的服务器项目来实现的。那么,主要的 UNIX 厂商提供了哪些与虚拟化相关的特性?IBM 提供 PowerVM,这个特性以前称为 Advanced Power Virtualization。HP 提供 Virtual Server Environment™,这个特性支持他们的 Integrity 和 HP9000 服务器。Sun™ 提供 xVM 服务器以及基于容器的成熟技术。本文讨论这些技术的特性并与 PowerVM 进行对比。

HP 虚拟化

本节讨论 HP 的 Virtual Server Environment (VSE) 以及 vPar、nPartition 和 IVM。

HP 的 VSE 是 HP 总体虚拟化战略的前端。VSE 本身包含几个元素,包括一个工作负载管理工具和高级的可管理软件。工作负载管理特性允许根据每个用户支付的费用使用空闲容量。这在许多方面与 IBM Capacity on Demand 相似。另外,HP Global Workload Manager (gWLM) 提供智能化的策略引擎,可以自动调整工作负载来增加服务器的利用率。它还附带一个称为 HP Capacity Advisor 的产品,此产品有助于模拟各种工作负载场景,这在许多方面与 System Planning Tool 附带的 IBM System Workload Estimator (WLE) 相似。VSE 还允使用几种方式进行分区,包括硬分区和软分区、HP 虚拟机分区,以及安全资源分区。HP 把他们的虚拟化/分区解决方案称为分区统一体。可用的分区方法包括:

  • nPartition 提供真正的电子隔离和单元粒度。nPartition 基于硬分区,硬分区是 HP 在 2000 年首次引入的特性,它提供比软分区更强的故障隔离。nPartition 允许在其他分区在线的情况下对一个分区进行维护,这与 IBM 的逻辑分区相似;但是,在把单元从一个分区转移到另一个分区时,系统需要重新引导。一定要注意,尽管 nPartition 支持 HP-UX、Windows®、VMS 和 Linux,但是只在 Itanium 处理器上提供这种支持,在 HP9000 PA Risc 架构上不行。分区的可伸缩性还依赖于 nPartition 中运行的操作系统。另一个缺点是入门级服务器不支持这种技术,只有 HP9000 和 Integrity 高端和中等服务器支持它。另外,不支持在无需重新引导的情况下在分区之间转移资源。
  • vPar 是在同一个 nPartition 或服务器上运行的单独的操作系统实例。它们允许根据工作负载需求的变化在分区之间动态地转移 CPU 或内存资源。还允许在同一硬件上运行 HP-UX 的多个拷贝。通过使用 vPar,可以把 CPU 资源转移到正在运行的其他分区,这与 PowerVM 和 System p 相似。但是在使用 vPar 时不能共享资源,因为在硬件和操作系统之间没有管理接口的虚拟化层。这就是 vPar 的性能开销低的原因,HP 在市场推广时强调这是一个优点,但是回避了它的局限性。可伸缩性也受到 vPar 所在的 nPartition 限制;最大值是 8 个单元。工作负载支持也有限制;不能添加或删除资源。最后,vPar 不允许在分区之间共享资源,也不能在分区之间动态地分配处理资源。
  • Integrity Virtual Machine (IVM) 是在同一个 nPartition 上运行的单独的实例,它们使用不同的操作系统版本,用户处于完全隔离的环境中。IVM 是在 2005 年首次引入的,它允许分区拥有自己的完整的操作系统拷贝。在这个拷贝中,虚拟机共享资源。这在许多方面与 IBM PowerVM 相似,尤其在 CPU 和 I/O 设备共享的粒度方面。它的粒度实际上比 PowerVM 还细,可以达到一个微分区使用 CPU 的 1/20;System p 支持的最小粒度是一个 CPU 的 1/10。缺点在可伸缩性方面。在使用 HP 虚拟机时,最多允许使用 4 个 CPU 和 64GB 的 RAM。添加处理器或内存还需要重新引导。不支持无上限分区或共享处理器池等特性。最后一定要注意,它不支持 HP PA RISC 服务器;只支持 Integrity 服务器。另外,不能转移虚拟存储适配器,除非关闭虚拟机。此外,也不能给单一分区指定特定的处理资源。
  • Resource Partition 是在 HP 处理资源管理程序中创建的,可以为单一操作系统中的特定应用程序分配资源。这个资源管理工具可以管理 CPU、内存和磁盘带宽。它允许指定最低 CPU 分配量,甚至允许按组指定 CPU 上限。这在许多方面与 Solaris 容器或 AIX WPAR 相似,因为它允许在一个 HP-UX 拷贝中驻留几个应用程序。这个特性在 HP-UX 9.0 以后的版本中都是可用的。

Sun 虚拟化

我们已经讨论了 HP 虚拟化,现在讨论 Sun 的 xVM 以及容器、硬件分区和逻辑域。

Sun 在过去的一年完成了一些大胆的改进,其中最重要的是发布了 xVM。Sun 的 xVM 实际上是四种技术的组合,其中第一种技术是在 2008 年 2 月引入的 xVM Ops Center。xVM Ops Center 最重要的功能是,为虚拟化环境中的所有设备提供一个单一的管理控制台。它还支持发现和管理所有物理和虚拟资产。另外三种技术是 xVM 服务器、VirtualBox 和 VDI 软件。xVM 服务器是一个基于系统管理程序的解决方案,它在 Solaris on x86 计算机上运行时基于 Xen。在 SPARC 上,它仍然基于逻辑域。容器和 LDOM 现在归属于 xVM 之下。Sun 还宣布要实现前瞻性自我修复(predictive self-healing)等特性,这在 System p 上早就有了。VirtualBox 是面向开发人员的桌面虚拟化软件,支持在现有的桌面操作系统上运行多种不同类型的操作系统。它支持 Windows、Linux、Mac 和 Solaris 主机。Sun 并没有开发这个产品,但是收购了开发这个产品的开放源码桌面虚拟化厂商 Innotel。

Sun 也提供硬件分区,这支持把他们的高端服务器划分为四个处理分区。这个特性称为 Sun DSD。这种技术是在 2001 年引入的,在许多方面与 IBM 逻辑分区相似,并不提供真正的虚拟化功能。它也与 HP 的硬件分区相似,但是只有高端和中等服务器支持这种技术。它不能在分区之间共享资源,也不能在分区之间动态地分配处理资源。此外,还不能共享任何 I/O。支持虚拟化的实际上是 LDOM。LDOM 是 2007 年在 SunFire 系列服务器上引入的,它允许客户同时运行多个操作系统。尽管 LDOM 弥补了 Sun 虚拟化战略中的重大不足,但是有许多缺点:

  • 可伸缩性 —— 在一台机器上只允许使用 8 个 CPU 和 64GB RAM
  • 服务器系列 —— 只支持低端 Sparc 服务器
  • 有限的微分区 —— T1 上 4 个,T2 上 8 个
  • 不支持分区之间的动态分配

多年来,Sun 总是用容器或 zone 解决所有问题。容器和 zone 允许在一个内核中运行多个虚拟操作系统实例。它们用来为运行的应用程序提供隔离的安全的环境,这些环境是从单一 Solaris 实例创建的。

简单地说,Sun 过去拥有 IBM 没有的东西。但是,Sun 的这一优势已经不存在了。IBM 现在提供 AIX 工作负载分区 (WPAR),这向容器发起了挑战。IBM WPAR 除了具备容器的所有特性之外,还有一些创新:

  • Application WPAR。这种工作负载分区允许在其中运行单一进程或应用程序,它就像是一个包装器。与标准的 WPAR 不同,它是临时的,当应用程序终止时它就会终止。
  • Live Application Mobility。这个特性允许把正在运行的 WPAR 转移到其他分区,而不需要中断用户操作。在 Solaris 上,需要先关闭 zone。这个特性还允许执行多系统负载平衡,可以用来节约数据中心的成本。

尽管 xVM 的推出说明 Sun 正在向着正确的方向发展,但是他们的产品仍然需要进一步标准化。他们的产品和虚拟化路线图仍然有许多混乱的地方。


IBM 虚拟化

IBM 从事虚拟化的历史已经超过 40 年。其他任何厂商都不具备这样的优势。实际上,他们在中等服务器上实现的东西,IBM 在大型机上早就实现了。Sun 和 HP 提供的解决方案五花八门,而 IBM 提供一个统一的虚拟化解决方案 PowerVM。这种技术本身使用基于系统管理程序的解决方案(这是 IBM 最终通过 Xen 实现的,但是只在 x86 平台上使用),它位于操作系统和硬件之间。PowerVM 是硬件和软件的组合,这是 IBM Systems p 虚拟化战略的特色。

组成 PowerVM 的技术包括:

  • 微分区和共享处理器池。微分区允许把 CPU 的片段分配给虚拟分区。同时,它还允许共享 CPU、RAM 和 I/O。给分区分配处理资源的粒度可以到达一个 CPU 的 1/10。通过使用无上限分区特性,甚至可以超过在分区上配置的硬件量,即有资格使用的容量 (EC),这个特性在活动量剧烈波动的环境中尤其重要。这些工作负载管理都是自动执行的,不需要使用特殊的工作负载管理工具。IBM 已经放弃了他们的工作负载管理工具 Partition Load Manager (PLM),其功能在共享处理器池战略中自动实现,这对于用户确实很有吸引力。
  • VIO 服务器。这些特殊的分区允许把资源提供给 VIO 客户机。服务器拥有实际的资源,即资源适配器或磁盘。这些分区允许分区共享 I/O 资源,从而节约资金和提供灵活性。共享以太网和虚拟 SCSI 允许共享网络和磁盘 I/O。

在过去的一年,IBM 把他们的虚拟化解决方案由 Advanced Power Virtualization 改名为 PowerVM。在这个过程中,在他们的虚拟化产品系列中增加了几个重要的特性:

  • Live Partition Mobility。这个特性是在 Power6 架构中引入的,它允许把正在运行的 AIX 或 Linux 分区从一个物理服务器转移到另一个服务器。
  • Lx86。这项创新允许直接在 Linux 分区上运行那些并非针对 Power Architecture 编译的 x86 Linux 应用程序,不需要重新编译。
  • Shared Dedicated Capacity。这个特性允许把专有处理器分区中的空闲 CPU 处理时间提供给共享处理器池。
  • Integrated Virtualization Manager (IVM)。这是一个基于浏览器的工具,使用户不必使用专有的硬件管理控制台 (HMC) 管理虚拟化资源。

结束语

本文讨论了主要 UNIX 厂商提供的虚拟化产品,并将它们与 IBM 产品对比。本文描述的 HP 和 SUN 提供的大多数特性是 IBM 已经实现的,而且 IBM 产品的水平更高。同时也展示了 IBM 解决方案的可伸缩性更强、更成熟。IBM 还在继续革新和改进它的产品,而其他厂商正在追赶 IBM。尽管 HP 提供的产品比 Sun 多,虚拟化特性也比 Sun 更成熟,但是仍然不具备 IBM PowerVM 的可伸缩性和灵活性。尽管 Sun 在过去的一年用一个新的产品名整合了他们的虚拟化技术,并完成了一些大胆的改进,但是仍然有很长的路要走。

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