漫谈IBM Power VM历史及其特点

IBM虚拟化是在微软、思杰、VMware等同样拥有自己产品和解决方案的众多厂商中，历史最为久远和成熟的代表，本文将对IBM Power VM的历史及其特点进行介绍。

谈到IBM在虚拟化方面的历史，可谓是非常古老了。IBM早在40多年前就开发出第一代虚拟化软件，并应用在它的大型主机上，当时IBM使用一种专为 System/360 Mainframe. 量身订造的操作系统 CP-40。在 1967 年，第一个虚拟化软件Hypervisor诞生，第二版的Hypervisor（CP-67）则在1968年诞生，在那时它就支持跨虚拟机共享内存，为每个用户提供单独的内存空间。Hypervisor（Hypervisor）是一种软件，它允许多个操作系统共享一台硬件主机。这个版本被用于整合物理硬件和更迅速地部署环境（比如开发环境）。在 20 世纪 70 年代，IBM 一直在改进他们的技术，支持 MVS 与其他操作系统（比如 UNIX）在 VM/370 上一起运行。在 1997 年，同样是在大型机上创建虚拟化技术的这些人在 IBM 中端平台上创建了一个Hypervisor。IBM Hypervisor所基于的一个关键元素在于，虚拟化是系统固件本身的一部分的事实，这与其他基于Hypervisor的解决方案不同。这是因为操作系统（OS）、硬件和Hypervisor之间集成非常紧密，Hypervisor是介于 OS 与提供虚拟化功能的硬件之间的系统软件。

在 2001 年，经过 4 年的设计和开发，IBM 发布了一款面向中端 UNIX 系统的Hypervisor，该Hypervisor支持全局分区。2004 年发布了高级POWER虚拟化（Advanced Power Virtualization，APV，这里的Power不是指电源，而是指POWER System服务器），它是 IBM 第一款真正的虚拟化解决方案，支持共享资源，它在 2008 年被重新命名为 PowerVM，PowerVM成为IBM新的虚拟化软件代号。

能够在竞争激烈的市场上占有一席之地，与VMware、微软、思杰的虚拟化技术相比，PowerVM具有自己鲜明的特色，发展至今，PowerVM目前有以下几个重要的特点与功能：

l         虚拟I/O服务器（VIOS，Virtual I/O Server）： 这个服务器负责为虚拟分区提供 I/O 服务。它负责管理物理适配器供一个或多个 VIO 虚拟的客户分区共享。这有助于消除对专用网络和/或 I/O 的需求，从而减少了成本。IBM 的实现方法使用了共享以太网和虚拟 SCSI 来支持共享网络和磁盘 I/O。

l         微分区和共享处理器逻辑分区（Micro partitioning and Shared Processor Logical Partitioning，SLPAR） ：微分区允许虚拟分区只占用一部分的CPU资源，最细的颗粒度可以只到一个CPU核心的1/10。虚拟服务器可以在任何物理服务器上运行，因为物理处理器是完全共享的。而共享的处理器逻辑分区可以在微分区的基础上，通过使用一种称为未封顶分区的特性来扩大 CPU 数量和它们的授权容量（Entitled Capacity，EC），授权容量在创建 CPU 的配置文件时配置。这是一项重要特性，因为允许系统在突发的 CPU 密集时期，从一个共享的处理器池的其他逻辑分区中分配未使用的 CPU 资源，这些资源在其他时间是空闲的，这样，能够以一种动态方式简化工作负载管理。 则CPU资源的调整单位可精细到1/100核心，方便精确性管理。

l         动态分区迁移（Live Partition Mobility）：这个功能支持将正在运行的逻辑分区 LPAR（等同于一个虚拟机，可以是 AIX 或 Linux）从一个物理服务器移动到另一个服务器。

l         共享专用容量：允许专用处理器分区将空闲 CPU 周期捐献出来，以便在空闲处理器池中使用。

l         多个处理器池：允许在分配给共享池的分区之间均衡处理能力，从而提高吞吐量。

l         Lx86：这项技术支持运行直接在 Linux 分区上运行没有专门移植到 Power Architecture 的 x86 Linux 应用程序，无需执行必要的重新编译操作。可以有效的整合基于x86的Linux应用服务器。

l         工作负载分区（Workload Partitioning ，WPAR）与迁移：这是一个非常有用，且十分重要的特性，它的对象并不是一个完整的虚拟化区，而是相应的工作负载（Workload）。类似于 Solaris 容器/专区，它提供了将逻辑分区拆分为工作负载的能力。每个工作负载都具有自己的包含环境，但没有自己的内核。经过配置的 WPAR 是 LPAR 的一部分，它减少了需要维护的 AIX 映像的数量。WPAR 在 AIX 实例共享系统资源：目录、CPU、RAM 和 I/O。而且可以像迁移LPAR那样，将WPAR进行迁移且不需要中断应用的运行（即Live Application Mobility），这个特性还允许执行多系统负载平衡，可以用来节约数据中心的成本。

l         活动内存共享（Active Memory Sharing，AMS）：与处理器池的概念相似，多个分区可共享一个物理内存池，而每个分区根据工作负载的情况可动态的调配内存资源。当然，管理员也可以为分区分配专一的内存资源以确保应用性能，而AMS的出现为灵活的运用内存提供了可能。

l         主动内存扩展（Active Memory Expansion，AME）：应用有需求的时候（比如SAP的ERP应用），通过内存压缩技术将现有的内存数据进行压缩，以腾出物理内存空间，最多可等效扩充50%的内存容量，用户也因此可以在部署相关应用时节省50%内存容量的成本。

并且，从IBM Power服务器的发展历史和定位来看，IBM对Power的解释是：Power是Performance(可靠)、Optimization(优化)、Wisdom(智能)、Efficiency(高效)和Reliability(可靠)的缩写。在业界，POWER架构处理器始终保持1-2年的领先性。正是有了这样的硬件基础，加之使用Power VM实现虚拟化技术管理，才能有效地提高资源的利用率，让用户及时的满足预期的需求或者是超过预期的一些峰值的需求，从而使得用户可以从IT的投资当中获得收益的最大化。