摘  要： 描述了一種用于IBM POWER服務器的虛擬化實現(xiàn)方法——PowerDirector,。該平臺結(jié)合IBM PowerVM虛擬化技術(shù),，并在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新,通過將其直接安裝在虛擬機的I/O服務器中，實現(xiàn)虛擬機創(chuàng)建,、刪除,、重啟以及映像管理、監(jiān)控告警等功能,，對中小規(guī)模的云計算環(huán)境具有重大意義,。
關(guān)鍵詞： 虛擬化,； POWER; PowerVM； I/O服務器,； PowerDirector

    當前,，云計算已從一個新興事物逐漸滲透到信息產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域，而虛擬化作為云計算的基石,，不僅引起信息技術(shù)變革,、促使產(chǎn)業(yè)格局重新劃分，同時也改變了企業(yè)和個人使用信息資源的方式,。作為占據(jù)IT服務行業(yè)領(lǐng)導地位的IBM,，其在IBM POWER處理器的硬件平臺上提供的具有行業(yè)領(lǐng)先水平的虛擬化技術(shù)家族PowerVM，更是對用戶產(chǎn)生了重大意義,。然而其云計算管理平臺卻過于龐大和復雜,，價格昂貴，對一些中小型用戶來說,，無疑只能望梅止渴,。針對這一現(xiàn)狀，華勝天成公司作為一個專注于在PowerCenter云計算領(lǐng)域提供整套解決方案的廠商,，結(jié)合IBM PowerVM虛擬化技術(shù),，提供了一個基于IBM產(chǎn)品的輕量級POWER虛擬化管理平臺——PowerDirector，以滿足中小規(guī)模云計算環(huán)境的管理需求,。
    PowerDirector是一種用于POWER服務器的虛擬化實現(xiàn)方法,，它把虛擬化管理軟件預裝在IBM Power7R2主機的虛擬機I/O服務器中，可實現(xiàn)虛擬機管理功能,，如創(chuàng)建,、刪除、重啟等虛擬機操作,，以及映像管理,、監(jiān)控告警等功能，從而實現(xiàn)輕量級的POWER虛擬化管理,。
1 背景技術(shù)
1.1 POWER
    POWER(Performance Optimization With Enhanced RISC)有兩種意義：
    (1) 由IBM公司設(shè)計開發(fā)的一種基于RISC架構(gòu)的指令集體系構(gòu)架（ISA）,，被稱為POWER ISA；
    (2) 實現(xiàn)POWER ISA的處理器系列的名稱,。POWER系列處理器在不少IBM服務器,、超級計算機、小型計算機及工作站中,，廣泛作為主CPU使用,。
1.2 PowerVM
    PowerVM是基于IBM POWER處理器的硬件平臺上提供的具有邏輯分區(qū)、微分區(qū),、Hypervisor,、虛擬I/O服務器,、APV、PowerVM Lx86,、Live Partition Mobility等多種功能的虛擬化技術(shù)家族[1],。表1為IBM POWER系統(tǒng)部分虛擬化功能表。
    PowerVM基于IBM POWER處理器的系統(tǒng),實現(xiàn)AIX?誖,、IBM i和Linux?誖環(huán)境工業(yè)級虛擬化[2],，它可在同一分區(qū)靈活組合專用資源和共享資源。該技術(shù)被設(shè)計用來構(gòu)建動態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu),，降低成本,，管理風險并提高服務水平。其先進的動態(tài)邏輯分區(qū)(LPAR)功能允許每個單獨的分區(qū)作為一個完全獨立的AIX,、IBMi或Linux操作環(huán)境,，分區(qū)可以擁有專用或共享的處理器資源，通過共享資源,，PowerVM可自動在多個運行系統(tǒng)之間調(diào)整處理器池資源。除此之外,，它還可以借用閑置分區(qū)的處理能力處理其他分區(qū)的大量交易,。
    PowerVM有三個版本,分別是PowerVM Express Edition、PowerVM Standard Edition和PowerVM Enterprise Edition,。
    PowerVM原理：在提供資源的主機之外,在額外單獨的主機或者虛擬機上安裝AIX操作系統(tǒng)并安裝System Director軟件和VMControl插件,，安裝完成后需進行一系列的配置，用戶通過System Director管理界面遠程訪問提供資源的主機管理控制臺,，之后,，經(jīng)過邏輯分區(qū)訪問到虛擬機I/O服務器，進而訪問到底層的虛擬化資源,，對資源進行虛擬化管理,。原理圖如圖1所示。

2 運行環(huán)境
    PowerLinux服務器,、軟件和解決方案是基于Power Systems平臺及關(guān)聯(lián)的服務構(gòu)建的,，PowerLinux服務器可運行來自Red Hat和SUSE等的行業(yè)標準Linux。低成本的雙插槽PowerLinux服務器和Flex System節(jié)點基于高性能的Power7處理器和高度安全的PowerVM虛擬化技術(shù),，適合支持向外擴展型模型(即分布式計算工作負載模型,，具有Linux技術(shù)中常見的內(nèi)置冗余和故障轉(zhuǎn)移功能)的應用程序。
    PowerLinux 7R2是IBM第一款完全采用Linux的Power服務器,。“7R2”表示基于Power7處理器的雙路機架服務器,，面向大型數(shù)據(jù)分析，主要針對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析應用,，如IBM InfoSphere Streams或者InfoSphere BigInsight,，為客戶傳遞來自SAP或者開原基礎(chǔ)架構(gòu)服務的應用解決方案,。IBM PowerLinux 7R2系統(tǒng)配備了兩顆主頻3.55 GHz Power7處理器、32 GB內(nèi)存,、兩塊300 GB硬盤,、4個1 GB網(wǎng)絡(luò)控制器，還包括SAS RAID控制器和DVD驅(qū)動器,。相比x86服務器上的vSphere 5.0 Enterprise,，這款PowerLinux服務器采用了純Linux，在緊湊的2U機架空間中提供了Power7?誖處理器的卓越性能和工作負載優(yōu)化能力,，非常適用于在虛擬化環(huán)境中運行多個應用程序和基礎(chǔ)架構(gòu)工作負載[3],。
3 PowerDirector實現(xiàn)原理
3.1 實現(xiàn)原理
    (1)將虛擬化管理軟件（PowerDirector）直接安裝在虛擬機I/O服務器中。
    PowerDirector是一種用于POWER服務器的虛擬化實現(xiàn)方法,。PowerDirector在POWER主機出廠時預安裝在虛擬I/O服務器中,，因此POWER服務器的虛擬機I/O服務器不需再次部署，只需簡單進行如下配置即可使用：接收許可,、缺省網(wǎng)絡(luò)流量配置,、配置時間、配置主機名稱及IP,、配置SEA,、創(chuàng)建VG。同時,，用戶使用時,，不再需要準備其他服務器作為安裝管理軟件的服務器。
    (2)將至少一個集成虛擬化管理器(IVM)或硬件管理控制臺(HMC)作為平臺注冊到虛擬化管理軟件(PowerDirector)中,。
    現(xiàn)有技術(shù)中,，在虛擬I/O服務器上有一個虛擬管理通道設(shè)備，它可以在IVM與虛擬化軟件層之間進行通信,，這樣就可以管理整個服務器的物理資源,，但也直接導致了IVM僅能管理一臺物理主機。而對于PowerDirector,，先通過自有功能,，將IVM作為平臺注冊進來，之后調(diào)用自有功能腳本Secure Shell到已注冊的IVM中,，從而實現(xiàn)IVM管理,，同理可將多個IVM注冊到該系統(tǒng)中，從而解決中低端客戶使用IVM時無法管理多臺主機的問題,。
    除此之外,，用戶還可以將HMC注冊到PowerDirector中，然后調(diào)用自有功能腳本Secure Shell到已注冊的HMC中,，從而實現(xiàn)HMC的管理,。同理,，可將多個HMC注冊到該系統(tǒng)中，實現(xiàn)多HMC管理,。
    通過IVM和HMC的注冊可以實現(xiàn)跨平臺主機管理和基于IVM的多主機管理,，為用戶帶來了極大的方便。
    (3)PowerDirector調(diào)用功能腳本Secure Shell到已注冊的IVM或HMC中,，使用虛擬I/O服務器和IVM或HMC所提供的命令來創(chuàng)建虛擬機,。
    談到網(wǎng)絡(luò)安全訪問，首先會想到的就是安全Shell,，即Secure Shell,，通常簡寫為SSH。這是因為SSH容易安裝,，使用簡單,，而且比較常見。一般的Unix系統(tǒng),、Linux系統(tǒng),、FreeBSD系統(tǒng)都附帶有支持SSH的應用程序包。Secure Shell（SSH）是一種通用的,、功能強大的,、基于軟件的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案。計算機每次向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)時,，SSH都會自動對其進行加密，數(shù)據(jù)到達目的地時,，SSH自動對加密數(shù)據(jù)進行解密,。整個過程都是透明的，使用OpenSSH工具將會增進系統(tǒng)安全性,。
    PowerDirector調(diào)用功能腳本實現(xiàn)功能的過程如下：
    (1)用戶在PowerDirector界面選擇虛擬機相關(guān)操作(如創(chuàng)建虛擬機等),；
    (2)PowerDirector調(diào)用相應的SHELL腳本；
    (3)SHELL腳本Secure Shell到IVM或HMC上,，執(zhí)行腳本中的相關(guān)命令,；
    (4)所屬IVM或HMC按照用戶的要求將預設(shè)的安裝模板通過映像管理功能自動安裝到所創(chuàng)建的虛擬機，并將虛擬機配置文件,、操作系統(tǒng),、網(wǎng)絡(luò)信息配置完成。
    圖2,、圖3分別為基于IVM和HMC調(diào)用腳本實現(xiàn)功能圖,。

3.2 虛擬機操作過程
    (1)通過瀏覽器登錄虛擬化管理軟件（PowerDirector）管理界面，選擇目標主機,；
    (2)自定義虛擬機名稱,；
    (3)選擇模板文件,；
    (4)自定義虛擬機配置；
    (5)自定義虛擬機網(wǎng)絡(luò)信息,；
    (6)點擊完成后開始部署,。
    虛擬機操作過程如圖4所示。

3.3 自有方法創(chuàng)建虛擬機實
     現(xiàn)過程
    (1)根據(jù)虛擬機的配置信息調(diào)
用虛擬機I/O服務器和IVM或HMC的創(chuàng)建虛擬機命令在所選的主機上創(chuàng)建虛擬機配置文件;
    (2)調(diào)用虛擬I/O服務器的命令在所選的存儲池中創(chuàng)建用戶指定大小的存儲空間,，并映射給新建的虛擬機,，作為虛擬機的存儲設(shè)備使用；
    (3)根據(jù)用戶所選模板,，通過調(diào)用虛擬機I/O服務器的dd copy將模板內(nèi)容復制到新建虛擬機的存儲設(shè)備,，此時的虛擬機具備操作系統(tǒng)，可正常開機,；
    (4)調(diào)用IVM或HMC的開機命令給虛擬機加電,，虛擬機開啟后自動運行PowerDirector特有的配置腳本，將用戶自定義的IP配置給虛擬機使用,。至此,，虛擬機創(chuàng)建完成，可真實交付用戶使用,。圖5為虛擬機創(chuàng)建實現(xiàn)過程,。

    PowerDirector是針對PowerVM虛擬化環(huán)境應用而開發(fā)的，其目標在于幫助客戶快速地在PowerLinux服務器上部署虛擬化環(huán)境,，從而大大降低對用戶操作與維護的難度,，明顯加快應用的部署速度，其主要優(yōu)勢有如下幾方面：
    (1)虛擬化管理軟件直接安裝在虛擬機I/O服務器中,，不再需要單獨提供另一臺主機虛擬機安裝虛擬化管理軟件,，從而節(jié)省主機資源。
    (2)出廠預安裝在POWER服務器的虛擬機I/O服務器中,，不需再次部署,，只需簡單幾步配置(包括授權(quán)許可、缺省網(wǎng)絡(luò)配置,、配置時間,、配置主機名稱及IP、配置SEA,、創(chuàng)建VG)即可使用,全過程配置不超過8 min,，顛覆了以往虛擬化管理實現(xiàn)步驟復雜、部署過程較長的缺點,，并且大大簡化了虛擬化管理軟件的部署和配置工作,，從而提高了管理人員工作效率。
    (3)使用虛擬I/O服務器和IVM或HMC所提供的命令來實現(xiàn)虛擬化。PowerDirector涉及到的虛擬I/O服務器和IVM或HMC命令主要有創(chuàng)建虛擬機,、修改虛擬機及虛擬機狀態(tài)操作等命令,。
    (4)可實現(xiàn)跨平臺主機管理和基于IVM的多主機管理。
PowerDirector支持IVM及HMC的注冊,，從而實現(xiàn)了跨平臺的主機管理,；除此之外，還可以通過多IVM的注冊實現(xiàn)基于IVM的多主機管理,，從而解決中低端客戶使用IVM無法管理多臺主機的問題,。
    (5)可以創(chuàng)建帶有操作系統(tǒng)、直接交付給用戶使用的虛擬機,。在原有技術(shù)中,，創(chuàng)建新虛擬機只能實現(xiàn)將CPU、內(nèi)存,、磁盤資源分配給新建的虛擬機,，但無法給虛擬機安裝操作系統(tǒng)及對虛擬機進行個性化配置和網(wǎng)絡(luò)配置，此時,，創(chuàng)建完的虛擬機并不是完整的虛擬機,，不能作為交付物給最終用戶使用，還需管理員通過虛擬機I/O服務器掛載操作系統(tǒng)光盤到新建虛擬機去按步驟安裝,。但PowerDirector具有映像管理功能,，提供自由安裝方式和模板安裝，通過其安裝的虛擬機,，創(chuàng)建完畢后,，虛擬機配置文件、操作系統(tǒng),、網(wǎng)絡(luò)信息將全部配置完成,，這樣的虛擬機可作為最終交付物直接給用戶使用。
參考文獻
[1] IBM Redbooks. IBM PowerVM virtualization managing and  monitoring[Z]. Vervante, 2011.
[2] IBM官網(wǎng)[EB/OL]. http://www-03.ibm.com/systems/power/software/virtualization/.
[3] FLAXA R. Power Linux Fa1/4r Durchstarter: Linux 2.0 -Lst-Distribution 2.2[CD-ROM]. Springer,1996.