Power7 虚拟化管理中的强大功能 - 分区的挂起和恢复

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简介： 本文主要介绍了 Power7 虚拟化管理中的一个新功能，分区的挂起和恢复，首先是基本原理和概念的阐述，然后对系统状态转换进行了描述，最后给出了具体实施中的操作步骤。


概述
在用户日常的系统使用和维护中，经常面临以下两个问题：一，系统硬件升级时的宕机时间较长；二，系统资源无法均衡利用，造成资源浪费。针对以上问题，IBM Power7 系统提供了挂起和恢复功能，挂起是指 LPAR 处于待机 / 休眠的状态，它占用的资源可以被其他 LPAR 使用，而恢复意味着分区可以从休眠恢复到挂起时的状态，整个过程中 LPAR 的状态信息存放在存储设备的页交换空间里，因而它可以有效地减少宕机时间，合理分配和使用系统资源。本文详细介绍了挂起和恢复的基本原理、系统状态机转换、并图解介绍了系统挂起恢复的基本流程，希望能给系统实施人员和系统管理员的日常工作提供参考。
名词解释
RSDP: Reserved Storage Device Pool（存储设备池）
VIOS: 虚拟 IO 服务器
LPAR: Power 系统的逻辑分区
LPM: Logical Partition Mobile（逻辑分区迁移）

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挂起和恢复的具体含义
在 IBM POWER7 系统中，VIOS 支持 AIX 或者 Linux LPAR 的挂起和恢复，当一个 LPAR 挂起的时候，其上运行的操作系统和应用都被挂起，整个 LPAR 的运行状态被保存下来。当恢复 LPAR 的时候，所有挂起时运行的进程都被复原。
一旦一个 LPAR 处于挂起状态，它占用的所有 CPU 和内存资源都可以被其他 LPAR 利用，与 VIOS 相关的虚拟适配器的配置信息暂时被移除，被保存在存储设备中，留做恢复时使用。这时 HMC 中该 LPAR 显示的状态为挂起，在挂起状态下，任何计划中或意外的断电都不会影响该 LPAR。

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挂起和恢复功能给应用带来的益处

• 均衡利用资源，可以按照应用系统的需求，更加合理地安排资源的使用，当资源紧张时，通过挂起部分 LPAR，释放出资源满足其他紧急的业务需求，待资源宽裕时，再恢复挂起的 LPAR。
• 方便硬件的维护和升级，当需要升级时挂起系统，升级完毕，恢复系统即可。
  

• 由于该处理方法只涉及一个 server 服务器，且只需 PowerVM 标准版，所以相比迁移（LPM）的方式要简单省时经济。
• 对于应用的开启关闭需要较长时间的系统，传统的方式是通过关机进行系统维护，采用挂起和恢复功能，可以有效减少系统维护的宕机时间。
  

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挂起和恢复中包含的基本概念
为方便读者理解挂起和恢复的功能，下面介绍两个基本概念：RSDP 和系统状态机转换，其中 RSDP( 保留存储池 ) 用于给 LPAR 分配存储空间，状态机转换主要是讨论在挂起和恢复中系统处于的运行状态。

• RSDP 的含义 当 LPAR 处于挂起状态时，其状态信息存放在一个保留的存储设备中，这个存储设备是通过 HMC，在 RSDP( 保留存储池 ) 中进行分配的，其容量大约是该 LPAR 最大内存的 110%。RSDP 包含许多保留存储设备，也叫做换页空间，每一个要挂起的 LPAR 都必须拥有自己的换页空间。通常我们将一个 VIOS 分区与 RSDP 关联，提供换页服务，当然为了提供冗余路径，保证高可用的换页空间设备，我们也可以将另外一个 VIOS 也与 RSDP 关联起来。
  当系统满足挂起条件时，RSDP 可以在 HMC 中设置，既可以通过 HMC CLI, 也可以通过图形界面。当执行挂起操作时，HMC 从 RSDP 中分配存储空间给相应 LPAR，通常它会自动挑选一块没有被使用而且大小合适的空间用做存储 LPAR 挂起时的数据，当然必须保证 RSDP 的该部分存储在系统挂起时是可用的。
  举例说明 RSDP 中页空间的分配，在本实例中，采用实施中最典型的双 VIOS 分区，划分了 4 个 LPAR，RSDP 的设计既包含外部存储也包含内部存储，既有双路径连接也有单路径连接，基本覆盖了 RSDP 中涉及的所有情况。
  其中 LPAR1，LPAR2，LPAR3 使用 SAN 磁盘作为换页空间设备，LPAR4 使用本地磁盘作为换页空间设备，并关联在 VIOS 分区 2 上，两个 VIOS 分区如图所示和 SAN 连接，绿线代表换页空间设备映射给 VIOS 分区 1，蓝线代表换页空间设备映射给 VIOS 分区 2，其中换页空间设备 2(Paging space device2) 和换页空间设备 3(Paging space device3) 拥有双路径。
  
  
  图 1.RSDP 中换页空间的分配（查看大图）
  
  
  在 PowerVM 的标准版中，我们可以在 RSDP 中管理换页空间，比如以下的操作：
  
  
  
  • 创建和删除 RSDP
  • 从 RSDP 中添加或删除 VIOS
  • 在 RSDP 中添加或删除换页空间设备
    
• 挂起恢复中系统状态机转换 以下是 LPAR 在运行中基本的状态机转换，本文侧重于挂起恢复部分的介绍。
  
  
  图２.LPAR 状态机转换
  
  
  
  
  • 挂起 LPAR 的状态信息存放在存储设备中，任何计划中或意外的断电都不会影响该 LPAR。
    在 HMC 界面里，挂起操作通常要经过以下流程：
    
    
    
    • 启动挂起操作。
    • 挂起操作的环境验证，包括挂起功能是否使能，RSDP 是否存在等。
    • 保存 HMC 数据，也就是 LPAR 的系统配置信息。
    • 保存 LPAR 的数据，也就是操作系统的运行状态信息。
    • 完成挂起操作。
      
  • 恢复 使 LPAR 恢复到挂起时的运行状态。
    在 HMC 界面里，恢复操作通常要经过以下流程：
  • 启动恢复操作。
    
    • 恢复操作的环境验证，系统硬件是否符合 LPAR 配置要求，RSDP 是否存在等。
    • 恢复 LPAR 配置。
    • 恢复 LPAR 的数据，也就是操作系统的运行状态。
    • 完成恢复操作。
      
  • 关闭 将 LPAR 由挂起状态置为停机，通常换页空间会被释放，所有虚拟适配器的配置信息都会保存起来，也包括一些操作系统运行信息，以保证 LPAR 以后可以被正常激活。
    如果是强制停机，部分运行时的配置、数据信息可能会丢失，使得 LPAR 处于不一致的系统状态，从而导致 LPAR 再次激活时出错，所以不推荐这种状态转换。
  • LPM LPAR 的迁移，分为动态迁移和静态迁移，具体参考 IBM 其他文档介绍。
  • 迁移
    
  将挂起的 LPAR 迁移到另外一台主机上，该技术基于 LPM，在迁移过程中，LPAR 的配置文件，操作系统运行时状态信息都会迁移到目标主机，从而可以在新的主机上被恢复。
  

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挂起恢复的基本操作

• 配置需求 为支持挂起 / 恢复功能，LPAR 需满足以下需求：
  
  
  
  • 软硬件最低版本
    
    • POWER 7 Firmware 7.2.0 SP1
    • HMC v7 r7.2.0
    • VIOS 2.2 0.11-FP24 SP01
    • AIX 7.1 TL0 SP2 or AIX 6.1 TL6 SP3
      
  
  
  • LPAR 配置要求
    
    • 用于存放 LPAR 状态的存储设备 (RSDP) 必须永久地与 LPAR 连接。
    • 确保 RSDP 中至少存在一个可用的 VIOS 活动分区
    • 该 LPAR 不能挂载物理的 IO 设备。
    • 该 LPAR 不能是全分区，IBM i 分区，VIOS 分区或者服务分区。
    • 该 LPAR 不能是一个 alternative error logging 分区 .
    • 该 LPAR 不能有 Barrier Synchronization Register (BSR)
    • 该 LPAR 不能有 huge memory pages
    • 当执行挂起或恢复操作时，系统监控必须关闭。
    • 该 LPAR 不能有基于逻辑卷的 rootvg 卷组或者包含任何外置的光学设备。
    • NPIV 必须包含两个 WWPNs, 并且在交换机中被划分到同一个 zone.
    • 挂起 LPAR 前，必须将 VIOS 中的虚拟光学库手动删除。
      
• 创建 RSDP 要使用挂起和恢复功能，必须创建 RSDP，
  
  
  图 3.RSDP 的管理配置入口（查看大图）
  
  
  
  
  • 创建支持挂起和恢复的分区
  • 验证分区是否支持挂起和恢复功能
  • 挂起分区
    
    图 4.启动 LPAR 的挂起操作
    
  • 恢复分区
    
    图 5.启动 LPAR 的恢复操作
    
    

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结束语
挂起和恢复功能操作简单，实践中减少了系统维护过程中的宕机时间，使资源得到合理分配和利用，从而有效地简化了 IT 人员的系统维护工作，今后会在工程中得到广泛的应用



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