在 IBM Power Systems 上部署 IBM DB2 pureScale 特性

从 DB2 pureScale 的共享磁盘架构获益

Enterprise Server Edition 的 DB2® pureScale™ 特性构建于来自 IBM® DB2 for z/OS® 数据库软件熟悉的、可靠的设计特性之上。本文介绍 IBM Power Systems™ 上的 DB2 pureScale 特性的不同部署方法,以及如何组合一些硬件组件来创建一个 pureScale 集群。

Miso Cilimdzic, DB2 性能经理, IBM

Miso Cilimdzic 的照片Miso 从 2000 年起就开始在 IBM 工作。他参与了各种 DB2 性能相关工作,最近主要关注 DB2 pureScale。



Sanjeeva Kumar Ogirala, 软件工程师, IBM

Sanjeeva Kumar 的照片Sanjeeva Kumar Ogirala 是 DB2 性能团队的一位软件工程师。他是从 IIT Delhi 毕业的研究生,获得理学硕士学位。他于 2007 年加入 IBM,是一位 IBM 认证的 Linux、UNIX 和 Windows 的 DB2 数据库管理员。



2010 年 12 月 20 日

简介

通过提供近乎无限的容量、持续可用性和应用程序透明性,DB2(R) pureScale(TM) 有助于减少业务增长的风险和成本。DB2 pureScale 受益于一个低延迟互连,比如 InfiniBand,并构建在共享磁盘架构之上。为实现低延迟,使用了 Power Systems InfiniBand Host Channel Adapters (HCA) 和交换机,并且一个光纤通道 SAN 提供对共享磁盘的访问。

本文将讨论以下问题:

  • DB2 pureScale 成员如何连接?
  • 成员如何连接到 PowerHA™ pureScale 服务器?
  • 一个集群中成员的 AIX® LPARs 与 PowerHA pureScale 服务器如何连接?
  • 一台主机的每个 AIX LPAR 都连接到另一台主机的每个 LPAR 吗?
  • SAN 存储器如何连接到集群?

本文解释 DB2 pureScale 集群硬件如何耦合在一起,形成一个 DB2 pureScale 生产系统。本文还澄清一些关于设置一个 DB2 pureScale 集群的概念。设置和配置这种集群需要 UNIX(R)、InfiniBand 和 SAN 存储器专业技术。

理解 DB2 pureScale 特性

DB2 pureScale 特性基于 IBM DB2 RDBMS 共享磁盘技术。当您听到 DB2 pureScale 时,通常是在一个基于集群架构的解决方案上下文中,这个集群架构由几个紧密耦合的组件组成:

  • 至少两个 DB2 成员
  • PowerHA pureScale 服务器(CF)
  • 一个高速通信网络,比如 InfiniBand
  • IBM Tivoli® System Automation for Multiplatforms (Tivoli SA MP) 软件
  • IBM Reliable Scalable Clustering Technology (RSCT) 软件
  • IBM General Parallel File System (GPFS™) 软件

通过提供一个更简单的方法来向上和向下缩放,同时确保整个数据库随时可用,DB2 pureScale 特性解决了容量和可用性问题。共享磁盘使所有成员访问相同的数据集。任何成员失败或 CF 失败(双工 CF 情况)不会影响数据库可用性。使用 DB2 pureScale,只需向现有集群添加新成员就可以额外增加容量。PowerHA pureScale 服务器 Global Buffer Manager (GBP) 和 Global Lock Manager (GLM) 提供集中的数据访问同步。

图 1 展示了一个包含 4 个成员和两个 CF 的 DB2 pureScale 实例的高级视图。它允许 DB2 客户机连接到数据服务器。DB2 成员处理数据库请求,PowerHA pureScale 服务器提供集中的同步服务。数据存储在共享磁盘存储器上,允许所有成员访问。

图 1. 一个 DB2 pureScale 环境中的主要组件的视图
客户机访问数据服务器(包含几个处理请求的 DB2 成员),使用 PowerHA 主服务器和辅助服务器,将数据存储在共享磁盘存储器上

理解组成解决方案的硬件组件

本文描述的 DB2 pureScale 环境需要的硬件列表如下:

  • 使用 AIX 的 IBM POWER6® 或 POWER7® 服务器
  • Fiber Channel SAN 存储器、SAN 交换机和 Host Bus Adapters (HBA)
  • InfiniBand 交换机、InfiniBand Host Channel Adapters (HCA) 和电缆
  • 以太网适配器
  • Hardware Management Console (HMC)

下面的小节简单介绍这个解决方案的每个元素。

IBM POWER6 或 POWER7 服务器

服务器是 POWER6 或 POWER7 计算机,带有 AIX Logical Partitions (LPAR),上面部署了 DB2 pureScale 二进制文件。建议至少使用两个成员和两个 PowerHA pureScale 服务器;每个成员和 PowerHA pureScale 服务器在自己的 LPAR 并跨两个 POWER6 或 POWER7 计算机部署。目前支持以下 POWER 系统:

  • POWER6 550
  • POWER6 595
  • POWER7 710
  • POWER7 720
  • POWER7 730
  • POWER7 740
  • POWER7 750
  • POWER7 755
  • POWER7 770
  • POWER7 780
  • POWER7 795

Fiber Channel SAN 存储器、交换机和 HBA

Fiber Channel 连接的 SAN 存储器在所有 DB2 成员之间共享。DB2 pureScale 受益于具有 SCSI3-Persistent Reserve 支持的存储器。DB2 pureScale 使用这种技术在出现故障时快速阻止异常成员访问存储器,确保数据库文件保持统一。要获取 GPFS 已测试并支持的带有 SCSI3-PR 支持的存储器列表,请参阅 参考资料 中的在线 GPFS FAQ。

由于共享数据处于 DB2 pureScale 系统的核心,建议使用一个 RAID 配置来提供最大的冗余和可用性。一些容错性更好的 RAID 级别(比如 RAID10 和 RAID6)帮助提供一层额外保障,确保存储器子系统能够经受各种磁盘故障。

通常使用 SAN 交换机来连接服务器和存储控制器。对于 DB2 pureScale 部署,SAN 交换机应该冗余,还能连接到不同的 Power 设备,以获取最大可用性。

Host Bus Adapter (HBA) 用于连接服务器和 SAN 存储器,通常使用一个 SAN 交换机,该交换机使用 Fiber Channel 电缆。建议在每个 DB2 成员上使用冗余 HBAs,使用多路径软件(比如 IBM AIX MPIO),或者支持 LUNS 多路径访问的设备驱动器。注意,负载平衡功能可用于一些这样的多路径驱动器,使用多个 HBA 时,这样的驱动器能够提高流量。

InfiniBand 开关、HCA 和电缆

InfiniBand 是一种低延迟高带宽互连,用于 DB2 成员和 PowerHA pureScale 服务器之间的通信。InfiniBand Host Channel Adapter (HCA) 是允许服务器连接的设备。HCAs 连接到一个 InfiniBand 交换机构造,该构造使用 InfiniBand 电缆来形成一个子网。InfiniBand 连通性将在 使用 InfiniBand (IB) 小节中进一步介绍。

以太网适配器

以太网适配器通常连接到公司网络,支持 DB2 客户机连接到 DB2 pureScale 实例,比如 EtherChannel 或 Network Interface Backup 技术。DB2 pureScale 特性通过最低工作负载将连接请求自动路由到成员。或者,也可以指定 DB2 客户机将连接到 DB2 pureScale 实例中的特定活动成员。

Hardware Management Console

IBM Hardware Management Console (HMC) 向系统管理员提供一个工具来计划、部署和管理 IBM System p® 服务器。HMC 提供服务器硬件管理和虚拟化(分区)管理。


使用 InfiniBand (IB)

HCAs、InfiniBand 电缆和 InfiniBand 交换机形成一个子网。这个子网的性能很关键,因为它用于跨集群通信锁定和缓存信息。实例中的所有主机必须使用相同类型的互连。DB2 pureScale 利用 InfiniBand,后者提供 Remote Direct Memory Access (RDMA) 支持。RDMA 的使用支持成员主机内存中的直接更新,不需要成员处理器时间。每个 IB 组件及其部件编号将在下面的小节中介绍。

Host Channel Adapters (HCA)

IBM GX++ HCA 安装在 POWER 系统服务器中,用作 DB2 pureScale 集群的一部分。DB2 pureScale 仅支持 GX++ HCA 适配器。这个特征码支持的适配器列表如表 1 所示。

表 1. POWER 系统服务器型号和支持的 HCA 适配器
POWER 系统服务器型号HCA 特征码
550, 7505609
595, 7951816
710, 7305266
720, 7405615
770, 7801808

连接到 IB 交换机的 HCAs

HCAs 连接到 IB 交换机,使用一条 12x 到 4x IB 电缆,比如 FC 1854 下的 10 米铜轴电缆,或者使用一条 4x 到 4x IB 电缆,比如 FC 3246(仅用于 FC 5266 的 4x 到 4x 电缆)。

一个连接到 IB 构造的服务器上的多个 LPAR

有多种方法可以连接到 LPARs,取决于 LPAR 的数量和该服务器型号支持的 HCA 的数量。以下是部分选项:

带有一个 LPAR 的 POWER 750
HCA 被分配到 LPAR。一条 IB 电缆连接到 IB 交换机。
带有两个 LPAR 的 POWER 750
HCA 使用 POWER 虚拟机管理程序进行逻辑分区,每个 LPAR 被分配到 HCA 带宽和资源的一个部分。一条 IB 电缆连接到 IB 交换机。
带有两个 LPAR 的 POWER 770
两个 HCA 被安装,每个 LPAR 有一个专用 HCA。两条 IB 电缆连接到 IB 交换机。
带有多个 LPAR 的 POWER 770
一个或多个 HCA 被安装。每个 LPAR 都有一个专用 HCA,或者,部分或全部 LPARs 共享 HCAs。连接到 IB 交换机的 IB 电缆数与 HCA 数量相同。

InfiniBand 交换机

InfiniBand 构造的中心是 IB 交换机,它将 DB2 pureScale 服务器连接为一个子网。IBM 的 7874 IB 交换机系列提供从 24 到 240 的广泛端口计数。

表 2 列示了支持的 IBM POWER Systems InfiniBand 交换机。

表 2. 支持的 IBM POWER Systems InfiniBand 交换机
特征码支持的交换机
7874-0241U, 24-port 4x DDR IB Edge Switch (QLogic 9024CU)
7874-0404U, 48-port 4x DDR IB Director Switch (QLogic 9040)
7874-1207U, 120-port 4x DDR IB Director Switch (QLogic 9120)
7874-24014U, 240-port 4x DDR IB Director Switch (QLogic 9240)

探索样例部署模型

DB2 pureScale 特性部署有各种服务器组合。本小节将描述几个常见部署模型。

  • 两服务器部署
  • 三服务器部署
  • 4 个和 4 个以上服务器部署

表 3 展示了这三个模型的配置。

表 3. 三个配置模型
组件服务器数量LPAR 数量IBM IB 交换机IBM IB HCAsIBM IB 电缆FC SAN HBAFC SAN 交换机FC SAN 电缆FC SAN 存储控制器
两服务器模型2 个4 个(每个服务器上两个 LPAR)强制最少 2 个最少 2 个最少 2 个双端口可选4 条电缆,每个服务器两条强制
三服务器模型3 个5 个(两个服务器上各两个 LPAR,一个服务器上一个 LPAR)强制最少 3 个最少 3 个最少 3 个双端口可选最少 6 条电缆,每个服务器两条强制
4 个和 4 个以上服务器模型4 个或 4 个以上4 个或 4 个以上强制每个服务器最少 1 个每个服务器最少 1 个每个服务器最少 2 个双端口可选每个服务器最少 2 条强制

两服务器部署

要维持高可用性(HA)特征,两个服务器是最低配置。在这样的配置中,每个服务器应该有两个 LPAR(一个 DB2 LPAR,一个 PowerHA pureScale 服务器 LPAR)。在这种配置下,若一个物理服务器不可用,DB2 pureScale 实例将继续可用,因为没有出现故障的物理服务器上还有一个 DB2 成员和一个 PowerHA pureScale 服务器可用。

在这种配置下,无法在硬件故障期间或任何一个服务器的硬件维护窗口期间保持高可用性。IB 卡要么每个 LPAR 专用(如果一个服务器支持多个 HCA),要么共享。类似地,HBAs 要么每个 LPAR 专用,要么使用 Virtual I/O Server (VIOS) 共享。每个 IB HCAs 都通过 IB 电缆连接到 IB 交换机。类似地,HBA 适配器通过 FC SAN 电缆连接到 FC SAN 交换机。图 2 展示了这个配置。

图 2. 通过电缆连接的一个 4 LPAR、2 POWER 服务器配置
Member 1 通过 IBM 交换机连接到 Member 2,而且,它们都通过 SAN FC 交换机连接到存储控制器

三服务器部署

三服务器部署支持硬件故障或一个服务器的硬件维护(比如没有 PowerHA pureScale 服务器 LPAR 的硬件维护)期间的高可用性。在这种配置下,每个服务器都有一个成员 LPAR(总共三个成员),且两个不同的服务器上有两个 PowerHA pureScale 服务器。这种部署的 IB 和 FC SAN 连通性与两服务器部署相同,但有一点例外,只托管一个成员 LPAR 的服务器有一个专用 HCA。图 3 展示了这个配置。

图 3. 通过电缆连接的 5 LPAR、3 POWER 服务器配置
3 个成员和 2 个 pureScale LPAR,通过 IB 交换机和存储控制器连接

4 个和 4 个以上服务器部署

4 个和 4 个以上服务器部署支持额外的成员,并支持选择隔离专用服务器上的 PowerHA pureScale 服务器。只需添加额外的服务器即可扩展集群,同时确保存储器输入/输出容量同比增加,PowerHA pureScale 服务器 LPAR 容量逐渐增加。

这个配置与三服务器部署相同,但有一点例外,在额外的服务器上添加了一个额外 LPAR 和一个成员。也可以在每个服务器上部署一个 LPAR,这样,DB2 pureScale 成员和 PowerHA pureScale 服务器使用专用 HCA/HBA。图 4 展示了这个配置。

图 4. 通过电缆连接的一个 4 个和 4 个以上 POWER 服务器配置
每个服务器上 4 个成员和 LPARs,通过 IB 交换机和 SAN FC 交换机连接,穿过一个存储控制器

结束语

IBM DB2 pureScale 特性和 IBM POWER 服务器提供了一个紧密耦合的解决方案,满足业务增长和持续可用性需求。本文展示了各种样例部署模型,它们从行业标准的组件构建。各种部署模型展示了一个灵活的基础结构,可以 从一个两成员集群一直扩展到最多 128 个成员集群, 从而满足各种业务要求。

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Zone=Information Management, AIX and UNIX
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ArticleTitle=在 IBM Power Systems 上部署 IBM DB2 pureScale 特性
publish-date=12202010