惠普是最早將服務(wù)器虛擬化技術(shù)引入U(xiǎn)nix服務(wù)器的廠商，早在2001年惠普發(fā)布N系列和L系列服務(wù)器時(shí)，vPar分區(qū)便成為一項(xiàng)重要的虛擬化技術(shù)，而最初的HP9000 SuperDome發(fā)布時(shí)則將nPar物理分區(qū)和vPar分區(qū)作為主要的服務(wù)器整合技術(shù)。經(jīng)過10多年的發(fā)展，HP-UX平臺(tái)上的虛擬化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為功能全面，集虛擬化、統(tǒng)一管理、動(dòng)態(tài)資源管理和云服務(wù)為一體的集成操作環(huán)境。下面分為幾部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
HP-UX支持的分區(qū)技術(shù)可謂十分齊全，以服務(wù)器單機(jī)內(nèi)支持的分區(qū)技術(shù)，如下圖所示，就有：
物理分區(qū) nPar，虛擬(硬件)分區(qū)vPar，虛擬機(jī)VM，資源分區(qū)Container，這幾類不同的分區(qū)技術(shù)在安全隔離性、處理容量、資源動(dòng)態(tài)調(diào)配、可用性等方面有其各自突出的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足各種不同規(guī)模的應(yīng)用負(fù)載、極其相應(yīng)的可靠性、安全隔離等需要。以下分別從概念上做一些解釋。
一、物理分區(qū)nPar
nPar是一種專屬于中高端Integrity系列和HP9000系列服務(wù)器的分區(qū)技術(shù)，已經(jīng)有10多年的應(yīng)用歷史。其特點(diǎn)是分區(qū)以處理器單元板為資源單位，以HP SuperDome 服務(wù)器為例(下圖)，其最多可配置16塊處理器單元板，其中每塊單元板包含4個(gè)雙核安騰處理器和一定容量的內(nèi)存。
因此一個(gè)nPar需包含最少一塊這樣的處理器單元板，最多可以包含全部16塊單元板。以下圖為例，16塊單元被配置成4個(gè)nPar分區(qū)，每個(gè)分區(qū)可以獨(dú)立運(yùn)行各自的操作系統(tǒng)，因此可以在一臺(tái)大型服務(wù)器上混合運(yùn)行多個(gè)不同類型或版本的操作系統(tǒng)。
nPar的技術(shù)特點(diǎn)
nPar的主要特點(diǎn)是具備最強(qiáng)的故障隔離能力，分區(qū)之間具備硬件電氣隔離，因此一個(gè)分區(qū)無論出現(xiàn)何種故障，均不會(huì)影響其他分區(qū)中正在運(yùn)行的應(yīng)用，對(duì)故障分區(qū)進(jìn)行硬件維修、軟件升級(jí)等工作均不會(huì)打擾其他正常分區(qū)的運(yùn)行，穩(wěn)定性極強(qiáng)。
另外，nPar的所有CPU、內(nèi)存、I/O資源均為物理資源，通過服務(wù)器固件進(jìn)行配置，運(yùn)行中沒有任何系統(tǒng)開銷，擴(kuò)展能力大，可保持最高性能。
基于以上特點(diǎn)，nPar往往被企業(yè)用于運(yùn)行重要的核心應(yīng)用，如核心數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用服務(wù)。
二、虛擬分區(qū)vPar
虛擬分區(qū)vPar又稱為邏輯分區(qū)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下圖所示。vPar可以構(gòu)建在物理服務(wù)器或物理分區(qū)nPar上，在物理服務(wù)器或nPar上有一個(gè)硬件影射層稱為vPar Monitor，vPar Monitor可以創(chuàng)建和承載多個(gè)vPar，負(fù)責(zé)將底層的CPU、內(nèi)存、I/O設(shè)備等影射到各個(gè)vPar上，每個(gè)vPar只能訪問其對(duì)應(yīng)的物理資源。
vPar的技術(shù)特點(diǎn)
每個(gè)vPar擁有的CPU、內(nèi)存、I/O資源均為獨(dú)占的物理資源，因此其實(shí)質(zhì)仍然是硬件分區(qū)，因此性能與物理分區(qū)相當(dāng)，虛擬化的性能消耗基本可以忽略。vPar的擴(kuò)展性可以從一個(gè)CPU內(nèi)核(core)，到整個(gè)服務(wù)器或nPar。
vPar能夠提供OS和應(yīng)用軟件和部分硬件的故障隔離，也具備很高的穩(wěn)定性，在實(shí)踐中常常作為主要的企業(yè)級(jí)應(yīng)用部署平臺(tái)，并且由于vPar具備在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)調(diào)度處理器和內(nèi)存資源的能力，對(duì)于提升資源利用率也帶來很大的好處。
什么是vPar 6.x ?
在2011年9月，惠普發(fā)布了vPar 6.0，2012年3月，惠普再次發(fā)布vPar新版本vPar 6.1。vPar 6.x是最新的vPar版本。在6.0版本之前，vPar僅在單元板結(jié)構(gòu)的中高端Integrity和HP9000系列上提供，而6.x版本的發(fā)布，將這個(gè)廣受歡迎的分區(qū)技術(shù)擴(kuò)展到了所有Integrity系列服務(wù)器平臺(tái)上，可以支持從rx2800，BL860c i2/BL870c i2/BL890c i2，直到SuperDome 2的全系列Integrity服務(wù)器，大大擴(kuò)展了vPar的支持平臺(tái)。
其次，vPar 6.x在原來vPar支持獨(dú)占物理I/O設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加了共享虛擬I/O設(shè)備的能力，因此vPar 6.x所建立的vPar間可以共享一個(gè)物理I/O設(shè)備比如網(wǎng)卡，光纖卡，大大提高了靈活性。vPar 6.x可以與HP VM (虛擬機(jī))共享同一I/O資源池，并且同一vPar內(nèi)可以同時(shí)使用物理I/O和虛擬I/O設(shè)備。
三、虛擬機(jī)HP VM
HP VM是一種靈活的共享資源的分區(qū)技術(shù)，如下圖所示，在物理服務(wù)器或者物理分區(qū)nPar上運(yùn)行一個(gè)稱為HP Integrity VM Host的虛擬機(jī)服務(wù)器，也就是通常所說的Hypervisor，然后在VM Host上可以定義多個(gè)不同規(guī)格的虛擬機(jī)VM。每個(gè)VM可以被配置一定數(shù)量的虛擬處理器vCPU、內(nèi)存和虛擬I/O設(shè)備，其中vCPU被指定為物理CPU 的一定比例，最小為一個(gè)物理CPU核的5%。
HP VM的技術(shù)特點(diǎn)
由于HP VM里的主要資源是虛擬和共享的，因此可以最大程度地利用服務(wù)器物理資源，例如在某個(gè)VM空閑時(shí)，分配給該VM的CPU資源片可以被其他繁忙的VM所使用。VM實(shí)際使用到的CPU資源可以超過其名義的分配比例。VM很容易實(shí)現(xiàn)資源動(dòng)態(tài)調(diào)度，并且可以通過在線遷移，將整個(gè)VM及其包含的應(yīng)用遷移到其他服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)高度靈活的部署。
另外當(dāng)HP VM和HP Serviceguard高可用性方案結(jié)合使用時(shí)，VM本身也可作為一個(gè)應(yīng)用包實(shí)現(xiàn)故障切換，從故障機(jī)遷移到備用機(jī)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障恢復(fù)。
眾所周知虛擬機(jī)技術(shù)會(huì)帶來一定的硬件開銷，尤其在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送中虛擬I/O的性能往往比起物理設(shè)備I/O有差距，因此HP VM也提供了采用物理I/O設(shè)備的方式，成為Direct I/O。Direct I/O顧名思義就是VM在傳送I/O數(shù)據(jù)時(shí)不通過虛擬設(shè)備所需要的各層次轉(zhuǎn)換，而直接映射到物理設(shè)備上，從而大大簡(jiǎn)化I/O過程，顯著提升I/O性能。目前HP VM可支持16個(gè)vCPU和128GB內(nèi)存。
HP VM可以提供OS和應(yīng)用軟件一級(jí)的隔離性，每個(gè)VM可以安裝和運(yùn)行獨(dú)立的操作系統(tǒng)，因此同一個(gè)HP VM Host下可以生成多個(gè)VM來支持不同版本的Guest OS，各個(gè)Guest OS間數(shù)據(jù)、文件系統(tǒng)、OS映像是完全相互獨(dú)立的。
在實(shí)踐中，由于HP VM的管理簡(jiǎn)單、部署靈活、性能穩(wěn)定，常用于應(yīng)用開發(fā)、測(cè)試等環(huán)境變化頻繁而負(fù)載規(guī)模中等的場(chǎng)合，隨著VM技術(shù)的不斷提升和成熟，近年來也開始用于部署穩(wěn)定的生產(chǎn)系統(tǒng)和核心系統(tǒng)。
四、資源分區(qū)Container
資源分區(qū)是Unix上最古老的分區(qū)技術(shù)，與其它分區(qū)技術(shù)相比，nPar、vPar、VM都是在一個(gè)分區(qū)中運(yùn)行一個(gè)獨(dú)立OS實(shí)例，而資源分區(qū)Container則是在一個(gè)OS實(shí)例中為多個(gè)應(yīng)用劃分出各自的資源空間，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用間資源和數(shù)據(jù)的隔離。
HP-UX上多年來一直提供稱為SRP(Secured Resource Partition)的資源分區(qū)，系統(tǒng)管理員可以通過創(chuàng)建多個(gè)資源分區(qū)，來分配每個(gè)資源分區(qū)中應(yīng)用軟件可獲得的系統(tǒng)資源，包括CPU資源、內(nèi)存、IP地址、命名空間。由于所有的資源分區(qū)都在一個(gè)OS實(shí)例中，因此系統(tǒng)管理是面向單一服務(wù)器，而不像其他分區(qū)技術(shù)那樣每個(gè)分區(qū)都是一臺(tái)獨(dú)立服務(wù)器。
資源分區(qū)管理簡(jiǎn)便直觀，性能良好，成熟可靠，有大量老應(yīng)用在使用，對(duì)于很多新應(yīng)用，資源分區(qū)也具備良好的兼容性，因此適用面較為廣泛。
從2011年開始，HP-UX下的資源分區(qū)被重新命名為Container，并且按照應(yīng)用需要，可以配置3種不同的Container分區(qū)。
幾種不同類型的資源分區(qū)
HP-UX Container可實(shí)現(xiàn)三種不同的分區(qū)，見下圖所示，分別是WorklOAd Container，System Container，HP9000 Container。
(1) Workload Container
這是最常用的資源分區(qū)，在Workload Container中，所有的資源分區(qū)共享一個(gè)統(tǒng)一的文件系統(tǒng)空間，具有相同的主機(jī)名和IPC命名，并且共享系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程(比如inetd，nfsd)
(2)System Container
這是一種功能強(qiáng)大的資源分區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)部分在VM中可以實(shí)現(xiàn)的隔離性。在System Container中，有自己獨(dú)立的chroot系統(tǒng)根文件系統(tǒng)，主機(jī)名、IPC命名空間、系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程均為私有，因此System Container具備較完整的私有數(shù)據(jù)隔離性，其他的資源分區(qū)不能訪問System Container中的這些應(yīng)用數(shù)據(jù)和命名空間。
(3)HP9000 Container
HP9000 Container是基于上述資源分區(qū)的基礎(chǔ)上，將HP9000主機(jī)環(huán)境重新部署到Integrity服務(wù)器上的一種分區(qū)技術(shù)。HP9000 Container使用了Aries二進(jìn)制代碼翻譯器，將HP9000系統(tǒng)上PA-RISC處理器二進(jìn)制代碼，直接轉(zhuǎn)換成安騰IA-64處理器代碼并直接執(zhí)行，使得HP9000的用戶無需修改應(yīng)用就能直接在Integrity服務(wù)器上。
在一臺(tái)Integrity服務(wù)器上可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)HP9000 Container，因此HP9000 Container是一種HP9000服務(wù)器升級(jí)換代和系統(tǒng)整合的簡(jiǎn)單解決方案。
總結(jié)
HP-UX具備非常完整的服務(wù)器虛擬化分區(qū)能力，具備多種不同的技術(shù)方案，從負(fù)載規(guī)模、安全隔離性、可靠性、管理性等方面適用于不同類型的應(yīng)用需求。
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