3.1 HMC管理功能

最后更新2021/08/07

本节只介绍基础HMC相关的概念、连接、操作方式和功能实现原理，具体每项动作、功能内容见后续介绍。

IBM的设计一如既往地可用性优先，IBM POWER小型机无论高低端都支持双HMC管理，每台小型机至少有一块Firmware Service Processor（FSP）微码服务控制卡，FSP卡都有两个网络端口，可以分别接驳一台HMC。如果是中高端小型机，更安装有两个FSP卡，即使一个管理控制卡出问题，HMC还是可以通过另一个管理控制卡进行管理。

HMC的本质功能是提供管理工作的人机接口一边接受管理员发布的命令，先进行基本校验，确保命令合理、合法，再发送给FSP卡执行底层动作；底层操作完成后，HMC还要与上层各个分区上运行的操作系统通信，通知其底层已经给变，由操作系统执行动态配置命令“接受、识别”底层的变化。因此HMC，既要能够与小型机的FSP卡通信，同时也要与小型机的分区通信。由于FSP卡至关重要，并且在整个过程中只需要与HMC通信，所以HMC与FSP卡之间的连接通常设置在非公开的网段里，而HMC与分区通信则通过普通的开放网段。

为什么不让FSP直接把底层变化直接推送给操作系统呢？这样就可以省略了HMC与各分区之间的连接，岂不是更简单可靠？这是在分析了实现的复杂性和安全等问题之后综合考虑的结果。无论是FSP还是HMC告知分区操作系统底层发生改变，总是需要有机制实现设备变化识别这一功能。即使Windows所谓的“即插即用”也不过是在操作系统有一个后台进程不断进行硬件扫描（与硬件微码通信），发现设备变化之后进行相应的操作系统配置。在用户终端设备，为了减少用户操作，可以以牺牲性能的方式“轮询”设备变化，而在高端企业级设备，这种“奢侈”的性能牺牲显然无法接受，更何况如果“轮询”中间出现严重问题，有造成机器死机（内核崩溃）的可能，所以一般可靠性要求高的系统都采用中断、通知的方案。再者，如果由FSP直接去通知操作系统，必然需要把FSP与操作系统之间的通信协议固化到FSP的程序中，由于FSP属于“硬件微码”，其升级、维护比HMC更为复杂，需要更加稳定的版本控制。因此，实现同样的“告知”功能，如果要增加新功能、变化通信协议，还是HMC更为灵活方便。况且HMC的运行硬件是PC Server，比FSP单板机的性能要好得多，程序容量也不是问题。

因此综合考虑，IBM采用了由HMC去“通知”分区操作系统的方案，尽管这个方案在实际实施中，遇到了很多HMC与分区之间“通信不畅”的问题，需要人工干预解决。HMC、FSP、分区操作系统之间的通信请求大致是这样的一个过程：

FSP如果使用HMC DHCP功能获得IP地址，则HMC和FSP自动通过DHCP的交互信息，找到对方地址，进行通信。如果FSP采用固定IP地址，则需要手工在HMC输入FSP的IP，由HMC主动连接FSP，此既2.5.1 HMC扫描小型机过程。
当分区启动的时候，操作系统会去读取（虚拟化之后的）硬件配置信息，这些信息由FSP提供，其中就包括了当前HMC的IP地址。分区操作系统利用读取到的地址主动连接HMC，建立连接。这样HMC、FSP、分区之间的管理链就建立起来了。由于读取动作只在启动初始化的时候执行，因此如果分区运行过程中如果更换了HMC的地址，分区操作系统很可能就会失去与HMC的连接。之所以不是100%丢失连接，这是由于在更改HMC地址之前，如果HMC和分区已经建立好了连接，HMC可以通知各个分区自己的新地址，但这个过程不一定可靠。如果发生分区与HMC通信问题，比较简单的解决方案是重启分区的操作系统。

基于HMC同时与FSP和分区的通信需求，HMC需要提供两个网络接口，一个接入FSP管理网段，另一个连入普通的分区网段。当然，在一些不要求安全的环境下，HMC只需要一个网络接口，通过此接口同时与FSP和分区通信。在本书中，我们仅讨论标准的连接方式。根据FSP卡的数量不同[ 每台IBM小型机至少有一个FSP，最多有两个。根据小型机机型不同，其标配的FSP数量也不同。低端小型机（p520）标配一个SFP，最多也只能有一个FSP；中端小型机（例如p570）每个Drawer标配一个，如果有两个以上的Drawer就是标配两个；高端小型机（p595）标配即两个。

至此，会有4种组合关系，分别是单HMC单FSP；单HMC双FSP；双HMC单FSP；双HMC双FSP。如果连接不正确或者微码版本不匹配（要求两个FSP微码版本一致并与HMC微码在互相支持的范围之内），尽管有时也可以管理小型机，但是经常会出现一些莫名其妙的错误，包括HMC上的错误提示、HMC连接经常自己中断、执行命令失败等，因此建议一定要用标准的连接方式，一定要升级到匹配的微码版本。

单HMC及单/双FSP连接方式很简单，只要把HMC内部网接口与FSP卡的HMC1（每个FSP有两个网络接口，分别是HMC1和HMC2）接口连到同一HUB/VLan，HMC外部网络接口则接到小型机分区可以访问到网络里，如<图 3333 单HMC+单FSP 网络连接图 33 单HMC+单FSP 网络连接>所示。在连接FSP网络的时候，一定不能把同一FSP卡的两个端口连接到同一IP子网，即使物理上这两个端口连接到同一个VLAN，也需要通过人工设置，分别指定到不同的IP子网。也就是说每个FSP卡可以只使用一个端口，但如果使用两个端口，必须两个端口的IP不在同一网段，这是FSP卡软件微码设计的要求，避免出现路由混乱。
HMC上的网络接口一般有3个[ 新型号的HMC有4个可用的网络接口，而且看起来是5个，最左边的一个是AMM，不同于其它4个，是HMC自身硬件（PC Server）的管理接口。]，本身没有区别，可以通过管理界面设置，任意选择，一般最左侧的一个用于内部管理网，控制小型机FSP卡；中间的用于普通生产网（如果没有此网络连接，无法执行DLpar操作）；最右侧的为Internet保留，用于HMC回叫/Internet服务支持功能。内部管理网建议不仅仅是IP网段隔离，而且采用完全独立的VLan或者Hub，FSP也不需要从外界登录，如果必须登录FSP进行管理，可以经由HMC作为双宿主机跳转，先登录到HMC，再进入FSP。
图 13 单HMC+单FSP 网络连接

有两点原因需要将HMC内部管理网和普通生产网的VLan隔离：

内部管理网非常重要，FSP内部微码尽管有一定的安全保障，但由并没有针对网络攻击进行专门设计，毕竟这是防火墙的专职工作！而且FSP卡类似单板机，可运行的程序非常短小，不能部署大型软件，但FSP的权利又极其强大，甚至可以把运行中的小型机下电或删除分区！因此建议将此网段完全隔离出来，没有路由可进入此网段，而必须经由HMC跳转。HMC比FSP抵抗能力更强，部署有专门的防火墙软件，相对更能抵抗外界攻击；
FSP一般采用DHCP获取IP地址，HMC自身就是DHCP小型机，因此最好与网络中其他DHCP客户端、小型机隔离开来，以免造成IP管理混乱或者相互影响。这也是当采用双HMC的时候，需要用两个VLan/Hub连接FSP的原因，FSP的HMC1口连接一个VLan，HMC2口连接另一个VLan，具体如<图 3444 双HMC+双FSP网络连接图 34 双HMC+双FSP网络连接>所示。
图 14 双HMC+双FSP网络连接

HMC的物理端口没有区别，可以任意定义其功能——连接内部管理网或者普通生产网络。其实HMC上并没有直接区分，而是通过几个物理网络端口参数来控制，这几个参数分别是：Private/Open，Partition Communication，如<图 3555 HMC网络接口设置图 15 HMC网络接口设置>所示。
图 15 HMC网络接口设置

Private或者Open选项用于控制私有还是开放网络。如果是私有网络，则可以选择启动DHCP服务，HMC响应此物理端口接收到的DHCP请求。IBM限定了私有网络DHCP服务的IP地址段，不能任意设定，只能从预设中选择（大约20个预设网段）。私有网络的设计用途是为了HMC和小型机FSP通信。在选择网段的时候，一定要使用企业自身没有使用的网段，以避免路由混乱。即使HMC内部网完全独立也是如此，因为HMC本身就是双宿主机，它还有连通普通生产网的接口，如果网段冲突，从某些特定的网络访问HMC就会出问题。如果预设网段不能满足要求，或者希望更精细地管理，则可以禁止HMC DHCP功能，手工设置每个FSP HMC接口和HMC内部网接口的IP，当然他们必须在同一网段内。尽管HMC访问FSP可以跨路由，也就是可以在不同网段，但真的没有任何理由必须将它们放到不同网段，如果HMC和FSP距离很远，建议在本地放置一台HMC，而不要跨网段管理。节省一台PC Server的成本（HMC的硬件就是PC Server）与因此而导致的麻烦相比，不值一提。

如果是开放网络，则用于管理员连接HMC以及HMC同各分区通信。较早的HMC版本需要选择“Partition Communication”选项，缺省是禁止的。新版的HMC则允许使用所有的网络接口去和各个分区通信，不再有此选项，只有Partition Communication Enabled标记提示。如果某个分区与HMC能够正常连通，即可实现DLpar功能。否则就无法实现DLpar功能（也无法实现LPM，因为DLpar是LPM的基础）。

尽管推荐使用内部私有网络链接小型机的FSP，并不是说此配置是唯一选择。其实我们也可以使用开放“Open”网络连接小型机FSP，那么只需要一个端口就可以同时实现FSP和分区管理，而且HMC与FSP的所有通信都是经过SSL加密的，无论走那个网络都可以保证基本的安全性。不过这并不是推荐的做法，只是可行的方案，可以用于测试等非重要生产环境。

如果使用开放网络连接FSP，由于HMC不能为此网络打开DHCP服务，所以必须将FSP配置为使用固定IP，可以通过ASMI登录进FSP后更改。当然，首次登陆还是需要临时将FSP与HMC私有网络端口对接，以便临时获得IP地址供登录。如果FSP没有找到DHCP小型机为其提供IP，经过一段时间超时后，FSP自动使用缺省地址，FSP上HMC1端口的缺省地址是192.168.2.147、HMC2是192.168.3.147。通过小型机液晶控制板也可以看到当前FSP的IP地址，更多关于ASMI操作信息请参考<6.26.1 ASMI管理ASMI管理>一节。
如前所述，不仅HMC连接方式，小型机FSP微码、HMC版本之间也必须匹配才能保证HMC可以正常管理小型机，匹配关系请参考Power Code Matrix。后续的屏幕截图是作者写作当时的网站屏幕截图，相信其中的版本关系已经过时，请读者自己访问下面地址获得最新信息：
https://www14.software.ibm.com/webapp/set2/flrt/mtm

图65 Power Code Matrix for All
图 36 Power Code Matrix for E980
如<图 36 Power Code Matrix for E980>所示，经由浏览器访问matix网址进入Power Code Matrix页面之后，先选择一种CPU类型，例如Power 9，然后选择对应机型，最后点view

从<图 36 Power Code Matrix for E980>中可以了解到小型机微码和HMC之间的匹配、建议关系，但图中有很多专用术语，还需要在此介绍一下：
微码版本。从HMC上查看小型机微码版本格式是：VHXXX_YYY_ZZZ。
其中VH是打包及机器类型识别码。VH代表高端Power 9小型机，VL是Power 低端，VM是中端。XXX表示Release，既发行版，在图 36中可以看到当前的发行版是VH950，940等；YYY是维护/服务版，即微码发行版的补丁（到处都是补丁！），而最后3位ZZZ不一定存在，如果有则表示从哪一版补丁（ZZZ表示）可以不间断地升级到YYY补丁。微码发行版（Release）升级都是disruptive（间断的，既需要将整台小型机下电，再重新上电，当然其承载的所有分区都需要关闭）；而如果仅仅是补丁升级，则有可能采用Concurrent（并行方式）,既无需停机，可以在线升级。可并行升级的版本必须高于zzz。
例如，当前小型机微码版本是SF235_180_160，可以不间断升级到SF235_185_160，但是如果要升级到SF235_190_185则必须间断。另外要注意，即使不间断升级，一般也只能进行一次，也就是说升级之后必须找到合适的时间重启整台小型机，确认升级，否则再次升级的时候，系统会提示当前有deffered或者pending的版本，无法继续升级。

Latest Release Level最新发行版，表示刚发布3个月以内的微码；
Maximum Stability Release Level最稳定发行版，这是已经发布一段时间，用户反映良好的版本，对于稳定性要求第一，而不考虑微码新特性（例如最近没有添加/升级硬件要求）的用户，建议使用此版本；
Reduced Fix Support 部分支持版，表示此版本微码已经到了生命周期的最后3个月，IBM马上就不会再对其提供普通技术支持，但是依然对某些非常严重的故障提供支持，例如可能导致系统宕机的数据完整性问题。但是IBM将不再支持其它影响很小或者只有在极其特殊配置才会出现的故障，例如使用X.25卡出现问题等等。由于此版本微码马上就要完全失去技术支持，建议用户尽快（2-3个月内）升级到IBM依然提供支持的版本，当然最好是当前的Maximum Stability Release Level版本。
End of Service Pack 不提供支持版。此版本微码已经过了IBM技术支持周期，IBM虽然依然可以帮助分析故障（前提是机器依然由IBM保修），但是不会再为发现的故障提供补丁，建议尽快升级的支持版。目前微码从最新发布到不再提供支持的时间是：Power 6两年，Power 5一年。
Upgrade strategy微码升级策略。微码增加了新功能、对新机型提供支持都会导致新微码发行版本（Release）发布，而如果单存是修复bug则是补丁版（Service Pack）。IBM建议新微码发布之后等待2-3个月再升级微码。升级微码既可以升级发行版，也可以只升级补丁（保持发行版不变），通常后者有可能不需要间断升级，升级过程可以在线完成，而且升级时间更短，升级失败的风险也更低一些。
Concurrent fix 在线/并行升级，表示升级微码过程可以不经由停机完成，仅仅是FSP可能需要重新启动，升级过程中各AIX分区不受影响。
Deferred fix 微码安装过程是并行的，但是需要等待一次停机（小型机整机重新上电）以便激活使用所有功能。通常在停机之前，不能再次执行升级操作。
Disruptive fix间断升级，必须重新下电、上电小型机，所有分区都会受影响。
Not a Supported Combination不支持的组合。由于HMC通过小型机FSP管理小型机，而在HMC和FSP上都有对应的软件、微码运行，这其中就存在着组合关系，如果HMC软件或小型机微码的版本太低，不能支持对方，则被称为不支持的组合。

另外IBM提供了FLRT（Firmware Level Recommendation Tools微码版本建议工具），这是一个网站工具，点击Code Matrix页面的FLRT链接可以进入。根据工具页面提示，依次输入信息，最后系统会给出IBM建议的微码版本和组合。图 3 Power 9高端小型机Code Matrix>所示页面中的FLRT连接可以进入微码建议组合工具页面。
图 68 FLRT工具

根据FLRT工具提示，依次输入当前系统信息，则最后FLRT将会返回IBM建议的各种硬件微码、软件补丁组合。如<图 3888 FLRT工具图 37 FLRT工具>及<图 3999 FLRT结果图 38 FLRT结果>所示。示例中是9119-FHA即Power 6 595小型机，CPU主频4.2GHz，微码版本EH350_049，AIX操作系统为AIX 6.1 TL04 SP00，安装了Power HA 5.5，使用HMC V7R350 SP1，希望安装VIO 1.5.2.1。此配置经由FLRT审核，发现硬件微码、软件补丁都符合要求，但VIO版本太低，需要安装较高的版本。
在另一个FLRT校验中（图 3101010 FLRT建议图 39 FLRT建议），系统提示VIO版本虽然支持，但需要打到1.5.2.11-FP11。
图 19 FLRT结果
图 110 FLRT建议
一台HMC可以管理许多小型机，在国内通常的环境下，不会遇到管理上限（随HMC版本不同，具体请参考各个HMC版本的发布说明。例如HMC Version 7.7.1最多支持48台普通小型机或者32台最高端590/595小型机，最多支持1024个分区。不过基于性能和可靠性考虑，十几台低端小型机或者几台高端小型机组成一组，共用一组（两台）HMC是比较合适的方案。
几乎所有的虚拟化功能都由HMC管理、实现或者至少需要HMC参与，即使IBM新发布的各种云计算管理方案、工具，落实到最终设备管理层，都需要HMC作为管理命令的实际发布者。我们将在后续章节依次介绍HMC/PowerVM的各种功能的实现。

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