虚拟 I/O 服务 (VIOS) 和动态分区迁移介绍

1. 虚拟I/O服务(VIOS)和动态分区迁移介绍 刘峻峰, IBM i 系统管理业务架构师 IBM中国系统与科技研发中心

2. 议程 • IBM i 分区迁移介绍 • IBM i 分区迁移客户实例 • IBM i 分区迁移实施 • 规划 • 验证 • 迁移 • 分区迁移对系统的影响：应用程序，PowerHA，5250会话 • 授权 • 未来增强 • 虚拟 I/O 服务器 (VIOS) 介绍 • 什么是 VIOS • 为什么要使用 VIOS

3. IBM i 分区迁移 • IBM i 7.1 自 TR4 开始支持在两个 Power 系统之间迁移逻辑分区，参与分区迁移的两个 Power 系统分别称为源系统和目标系统。 • 按照逻辑分区在迁移前的状态，IBM i 分区迁移分为 3 种类型： • 活动分区迁移：将处于运行状态的分区从一台物理机器上迁移到另一台物理机器上，同时不会打断分区上正在运行的操作系统和应用程序 • 非活动分区迁移：将关闭状态的分区转移到另一个系统上 • 暂挂分区迁移：逻辑分区可以暂停运行 (暂挂)，以及从暂挂中恢复运行。这种迁移方式将处于暂挂状态的分区迁移到另一个系统上。迁移完成后，可以让它在目标系统上恢复运行

4. 分区迁移的应用 • 同过去相比，减少计划内宕机、IT 安全性和弹性对于提高 IT 厂商的服务水平而言显得更加重要 • 资源集成 • 例如将工作负载统一移动到一个的系统 • 资源平衡 • 例如将工作负载移动到比较空闲 (工作负载较轻) 的系统上。可用于性能管理和能源管理 • 减少计划内的停机 • 系统维护/升级，可在不同系统之间迁移分区，保证 IBM i 分区持续可用 • 减少计划外意外停机 • 在收到硬件报警时，仍然能够维持分区的运行 • IBM i 未来云计算重要特性 • VMControl 系统池支持的基础

5. 动态分区迁移 (LPM)

6. 软件和硬件要求 软件 • HMC/固件 • Version 7 release 7.5 • 固件 service pack 730_51, 740_40 及以上 • PowerVM 企业版 • VIOS 2.2.1.4 • 操作系统 • IBM i 7.1 TR4 I/O • 所有 I/O 都由 VIOS 提供 • VSCSI, NPIV, VE • 外部存储 • 源系统和目标系统连接到相 同的存储系统 • Power 7 tower / rack 硬件 • 源系统和目标系统位于同一个以 太网

7. IBM i 分区迁移 – 最小设置要求 • 被迁移的分区上不得独占物理的 I/O 适配器 • 源系统和目标系统必须满足以下条件 • 两个系统上各至少有一个 VIOS 分区配置为移动服务分区 (Mover Service Partition) • 定义并且能够访问同一个 VLAN • 逻辑内存块 (LMB) 的大小相同 • 两个系统上的 VIOS 能够访问被迁移分区使用的所有磁盘，并且所有磁盘的 reserve_policy 属性都设置为 no_reserve • 时钟同步 (可使用专用 VIOS 来同步时钟) • 目标系统： • 没有与被迁移分区同名的分区 • 不能使用电池作为电源 • 有足够的 CPU 和内存等资源，供迁移过来的分区使用 • 如果被迁移系统使用双 VIOS 和多路径 (Multi-path) I/O • 只有当目标系统也有 2 个 VIOS 时才能提供相同的多路径配置 * 注意： VIOS 上所有的用户定义的虚拟设备的虚拟插槽号必须大于10。这将由HMC强制实施

8. VIOS – 移动服务分区 (MSP) • 仅适用于活动分区迁移 • 每个 MSP 最多支持 4 个并发的迁移任务 • 在迁移过程中提供 VIOS 功能： • 异步提取、传输和安装分区的状态

9. 客户测 试 实 例

10. 软件版本 • Power 795 / 780 • 固件版本 78 (截至2012年5月，支持动态分区迁移的最新固件版本是 87) • HMC • V7R7.5.0 • VIOS • 2.2.1.4 • IBM i • OS V7.1.0 TR4 • 针对本测试中发现的问题的 PTF 都已经包含在 TR4 中

11. IBM i 存储虚拟化配置 客户端虚拟 FC 适配器 服务器虚拟 FC 适配器 物理FC 适配器端口

12. 服务器配置 • 每台 Power 795系统包含： • 4个 VIOS 用于 IBM i “客户”系统 • 2个 VIOS 用于 IBM i “内部”测试系统 • 2个 VIOS 用于 AIX 生产系统 • 总共32个 VIOS (4台 Power 795) • 每台 Power 795 上有8个 VIOS 分区 • 每个 IBM i 逻辑分区最多使用 4 个VIOS (每个LUN 有4条路径可达) • 在活动分区迁移或暂挂/恢复过程中，当系统自动选择目标 VIOS / 光纤适配器 / 光纤端口时可能会出现问题 • 测试过程中曾经出现在暂挂/恢复之前和之后，逻辑分区运行在不同的 VIOS 上的情况 (暂挂之前运行在“内部”测试 VIOS 上，恢复之后运行在生产 VIOS 上) 建议提供一个预定义的源系统和目标系统之间的映射表 • 通过 GUI 可以修改映射表的设置

13. 迁移期间的网络通信量 • 测试 LPAR 大小 (内存，处理器) ，工作负载和从源系统到目标系统的数据传输量之间的关系

14. 测试总结 • 测试取得圆满成功！！ • 一共花费了 5 个星期的时间 • 执行了超过 160 个测试用例 • 活动分区迁移过程中系统崩溃的次数为 0 • IBM 正在解决测试过程中发现的小的 bug • 分区迁移过程的耗时在 6 到 25 分钟之间 • 耗时长短取决于工作负载的大小、内存容量和 VIOS 的性能 • 测试过程中发现一些有待改进的地方 (LUG 需求)

15. 迁移逻辑分区 – 实施过程 • 规划 - 检查环境的配置是否符合要求 • 验证 – 对分区迁移进行验证 • 迁移 – 按照向导的提示完成动态分区迁移 • 恢复 – 迁移失败时，恢复原有的分区

16. 环境检查 - VIOS 每个系统上可以有 2 个 MSP， 一共支持 8 个并发的分区迁移 任务

17. 环境检查 – 源分区 被迁移分区上没有 Required 的 VSCSI 适配器

18. 环境检查 – 外部存储 所有的分区 (zonging) 都是针对 VIOS 上的物理 HBA 进行的 将存储分配给两个 VIOS 分区上的HBA 确保将 hdisk 的 reserve_policy 属性设 置为 no_reserve (chdev –dev hdiskX -attr reserve_policy=no_reserve)

19. 环境检查 – 处理器池

20. 环境检查 –虚拟 LAN • 被迁移分区通过虚拟 LAN 访问网络 • 必须使用 VIOS 上的共享以太网适配器 (SEA) 桥接到物理网络 • 必须配置为当迁移完成后，仍然能够与其他的必要的逻辑分区和服务器进行通信 • 意味着源系统和目标系统上必须都存在被迁移系统使用的 VLAN ID

21. IBM i 限制条件 • 逻辑分区的所有磁盘必须都由物理卷支持 • 逻辑分区不能有虚拟 SCSI 光驱和磁带设备，也不能有 NPIV 连接的磁带设备 • 激活逻辑分区的分区概要文件不能包含虚拟 SCSI 服务器适配器：不能为其他分区托管 I/O • 激活逻辑分区的分区概要文件不能包含由另一个 IBM i 逻辑分区托管的虚拟 SCSI 客户端适配器 • 不能动态添加虚拟 SCSI 服务器适配器到源分区上 • 不能动态添加由另一个 IBM i 逻辑分区托管的虚拟 SCSI 客户端适配器到源分区上 • 逻辑分区不能是一个 alternative error logging 分区。Alternative error logging 分区是 HMC 用来记录错误日志的目标分区 • 逻辑分区不能收集物理 I/O 的统计信息 • 逻辑分区不是一个时间参考分区。时间参考分区用于同步两个分区之间的时间。VIOS 将会在迁移过程中自动同步时间

22. 环境检查 – 源分区 • 如果 IBM i 逻辑分区支持一受限制 IO 方式，那么在验证是否能够实施分区迁移时，如果分区上有下列任何“受限制资源”，则会导致验证失败： • 虚拟分区被指定为服务分区 • 服务器 SCSI 适配器 • 客户端 SCSI 适配器 • BSR 阵列 • 大页面 • 是 EWLM 虚拟服务器 • 是冗余错误路径报告虚拟服务器 • LMB 大小不兼容 • 多个 VASI 适配器 • HCA 适配器 • 是系统概要文件 • 虚拟 OptiConnect 适配器 • 物理 OptiConnect 适配器 • 是故障转移池的成员 • 已打开 VTERM • HMC Firmware 7.5

23. 迁移逻辑分区 – 过程 • 规划 - 检查环境的配置是否符合要求 • 验证 – 对分区迁移进行验证 • 迁移 – 按照向导的提示完成动态分区迁移 • 恢复 – 迁移失败时，恢复原有的分区

24. 迁移逻辑分区 – 验证 • 验证：检查是否满足分区迁移的所有要求 • 选择要验证的 IBM i 分区 • Operations -> Mobility -> Validate

25. 分区迁移 – 验证

26. 分区迁移 – 验证

27. 分区迁移 – 验证 HMC HMC 验证步骤 HMC 用户界面上有执行验证操作的链接 • 验证也是实际迁移过程中的一部分 • 检查 HMC 到两个 VIOS 的 RMC (Remote Monitoring Control) 连接 • 检查 HMC 到被迁移分区的 RMC 连接 • 检查源系统与目标系统的 LMB 大小是否匹配 • 检查被迁移分区： • 没有 “Required” 的物理适配器 • 只使用外部 LUN • 支持活动迁移 (OS 支持) • 没有移动服务分区 (MSP) • 没有使用屏障同步寄存器 (BSR) • 没有使用大页面 • 处于活动/运行状态 • 不属于逻辑分区负载组 (Partition workload Group) • MAC地址在两个服务器上是唯一的 • 目标系统上没有同名的逻辑分区 • 检查正在执行的迁移任务没有超过限制 (每个MSP支持 4 个并发的迁移任务)

28. 分区迁移 – 验证 RMC • 没有网络连接 – RMC 不工作

29. 分区迁移 – 验证 源分区 目标分区 • 检查目标系统上是否有足够的资源 • 处理器、内存、虚拟插槽 • 共享以太网适配器 (SEA) 是否配置了与被迁移分区匹配的 VLAN • 是否有相同的磁盘 UDID (universal Device ID) • 源分区状态信息 • 处理器配置 – 专用/共享，数量和授权 • 内存配置 – 最小/最大/要求 • 虚拟适配器配置 • 源系统 Hypervisor 中的状态信息 • 分区内存，硬件页表 (HPT)，处理器状态 • 虚拟适配器状态，非易失性存储器，系统时间 (ToD) • 逻辑分区配置，资源状态 • 源系统上的 MSP 通过 VASI 收集状态信息 • 源系统 MSP 将这些信息发送给目标系统上的 MSP • 新的分区 shell 获得原有分区的状态信息 注：状态信息代表了 LPAR 当前的特征 (与 LPAR 的概要文件无关)。已有的概要文件将根据新的虚拟设备映射发生改变

30. 迁移逻辑分区 – 过程 • 规划 - 检查环境的配置是否符合要求 • 验证 – 对分区迁移进行验证 • 迁移 – 按照向导的提示完成动态分区迁移 • 恢复 – 迁移失败时，恢复原有的分区

31. 分区迁移 – 迁移

32. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

33. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

34. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

35. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

36. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

37. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

38. 分区迁移 – 迁移 • 从逻辑分区的操作中选择“迁移”，按照向导的提示设置迁移的参数

39. 性能考量 • 活动分区迁移时，逻辑分区的状态从一个系统上被转移到另一个系统上。而在这个过程中，逻辑分区保持运行状态 • 监测把内存状态传输到目标系统的过程中内存状态发生的改变 • 在转移足够多的干净页 (在迁移过程中状态未发生改变的内存页) 之前，内存可能会被传输多次 • 源系统上的内存发生的更新影响传输时间 • 在迁移之前，减少逻辑分区的内存更新活动 • 网络速度影响传输时间 • 如果条件允许，尽量使用专用网络 • 最低网络速度 1 Gb/秒 • 推荐在迁移过程中使用链路聚合端口

40. 迁移过程对应用程序的影响 • 一般来说，应用程序和操作系统不会察觉到逻辑分区被迁移到了另一个系统上 • 例外情况： • 需要识别以下信息的应用程序 • 系统序列号 • LPAR ID • 系统 type / model • Collection Services: 当逻辑分区开始在目标系统上运行时，Collection Services 的收集作业会开始一个新的收集周期，从而保证在目标系统上记录正确的硬件信息

41. 动态分区迁移和个人通信5250会话 • 使用动态分区迁移移动一个逻辑分区不会对分区上已有的5250会话产生影响，但是在迁移过程的最后阶段，5250会话的响应时间会出现50毫秒到1.5秒的延迟。这与我们使用 ping 命令观测到的结果是一致的

42. 动态分区迁移和个人通信5250会话 • 使用动态分区迁移移动一个逻辑分区不会对分区上已有的5250会话产生影响，但是在迁移过程的最后阶段，5250会话的响应时间会出现50毫秒到1.5秒的延迟。这与我们使用 ping 命令观测到的结果是一致的

43. 分区迁移和 PowerHA • 目前分区迁移和 PowerHA 是互相独立的功能，相互之间不知道对方的存在，这意味着： • 用户需要保证 HA 用来检测失效的心跳间隔不会受动态分区迁移操作的影响 • 在活动分区迁移的最后阶段，当分区上的工作负载在目标系统上被激活时，TCP/IP 的响应时间会有轻微的延迟 (50毫秒至1.5秒) • 用户需要保证 HA 失效检测不要设置得过于敏感，以免 HA 误认为源系统发生失效

44. IBM i 动态分区迁移 • 授权 • LPM 是从机器到机器：源系统到目标系统 • 源系统和目标系统必须是客户所在的企业所有的或者租借的 • 因此客户机器和服务提供者机器之间的分区迁移是无效的 • 客户在目标系统上取得或者已经拥有必要的处理器激活授权 • LPM不附带任何特殊的处理器激活规则和条款，因此需要先行获取处理器激活授权 • 当逻辑分区被迁移时，整个分区映像 (包括分区上所有的软件) 都会被迁移 • Passport Advantage 产品服从“虚拟化容量授权计数规则” (Virtualization Capacity License Counting Rules) • 请通过以下链接参阅上述规则 • http://www-01.ibm.com/software/lotus/passportadvantage/Counting_Software_licenses_using_specific_virtualization_technologies.html >点击“IBM i”链接 • 某些 ISV 应用程序产品的部分功能需要使用系统序列号。对于这些产品，ISV 需要评估分区迁移可能带来的影响，并提供必要的补丁和临时产品密钥等

45. IBM i 动态分区迁移：关于授权的考量 • 永久移动分区 • 与手动把分区迁移到新系统的要求相同 • 所有标准转让条款和当前转让条件均可适用，即： • IBM i OS 授权于机器序列号。如果条件符合，可以获得 IBM i 授权转让 (Entitlement Transfer) • IBM i LPP 可以在企业内部永久转移到新的机器上 • 要求提供授权和密钥 • 通过LPM 永久移动分区无其它特殊约束 • 临时移动分区 • 如果是 CBU: 客户拥有注册的 CBU，临时转移 occur per CBU Ts and Cs，则照常处理 • 如果所有系统上都已获得软件授权，则不需要特殊的 Ts and Cs：随时随地移动分区 • 理想情况下，客户希望获得企业级或 pool 级授权，但目前还不能实现

46. IBM i 动态分区迁移：关于授权的考量 • 临时移动分区 (续) 如果目标系统尚未获得软件授权： 注： 以下适用于 IBM i 操作系统和 IBM i 许可程序产品 (LPP) 的标准集合 • 客户可以临时将分区移动到目标系统上 70 天 • 活动分区：从迁移完成时开始计时 • 分活动或者暂挂分区：从分区变为活动状态时开始计时 注：70 天期间内会发出提醒消息 • 要求： • 客户必须已在源系统上购买了软件授权 • 源系统上的处理器组不得小于目标系统上的处理器组 • 70 天后，客户必须： • 获取目标系统上的授权，或 • 将授权转移回源系统，或 • 将授权移动到其它目标系统

47. 未来增强 • 支持 32 个并发迁移 (16 / MSP) • 在 PureFlex 上支持 IBM i 动态分区迁移 • 在 Blade 上支持 IBM i 动态分区迁移 • VMControl 支持远程重启 (Remote Restart) • 命令行支持选择物理适配器

48. 议程 • 虚拟 I/O 服务器 (VIOS) 介绍 • 什么是 VIOS • 为什么要使用 VIOS • IBM i 分区迁移 • 分区迁移的应用 • 测试实例 • 分区迁移的前提条件：软件，硬件 • 配置分区迁移 • 分区迁移的过程：验证，迁移 • 性能考量 • 分区迁移对系统的影响 • 授权 • 未来增强

49. 什么是 VIOS • 特殊用途的逻辑分区 • 提供 I/O 虚拟化 • 支持高级分区虚拟化特性 • 首次发布于2012年 • 自2008年开始支持 IBM i 6.1版本 • 通过 PowerVM 获得 VIOS 的使用许可

50. 为什么要使用 VIOS • I/O 容量的利用 • 存储分配的灵活性 • 以太网灵活性 • 内存共享 • 暂挂/恢复 • 分区迁移