地铁集团POWERVM规划设计方案

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# 1．	背景说明：
随着深圳地铁集团业务的快速发展，其核心的财务系统日渐无法满足业务快速增长的需要，因此集团决定对现有的财务系统进行升级优化，软件部分采用业界知名的oracle ebs财务模块，从基础架构方面则建议采用IBM小型机进行优化升级，同时考虑到oracle ebs的运行环境及资源需求情况，本次基础架构的升级建议采用三台IBM POWER8小型机进行部署，其中生产系统部署在两台S822上，采用的动态逻辑分区DLPAR技术部署，分别运行oracle rac和两个prod app应用，测试系统UAT环境考虑到系统架构及资源需求情况，则建议采用一台S822利用powervm虚拟分区的方式进行部署，来提高系统资源的利用率。
# 2．	方案规划拓扑：
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# 3．	整体规划说明：
本次项目的规划方案中，对于prod核心生产系统我们采用的是DLPAR动态逻辑分区方式进行部署的，每台S822规划两个逻辑分区，并且每个逻辑分区都与HMC的管理IP进行通讯，以保证动态逻辑分区功能的实现，可以在线不停机实现CPU/MEM/共享IO卡等资源的动态分配和调整，对于UAT测试环境，我们采用的是POWERVM虚拟分区方式进行部署，一台S822小型机划分四个VIOC虚拟分区，其中两个虚拟分区部署了一台UAT的ORACLE RAC环境，另两个虚拟分区分别部署了两个UAT的APP，跟PROD生产环境的配置采用相同的架构，POWERVM虚拟化的部署实现，从而最大限度的实现了每台小型机计算资源的合理分配和高效利用，并且也极大的提高了运维管理的便利性和工作效率。 
# 4．	整体方案优势：

- 建立适应数据库类型应用基础架构平台，实现资源动态调整、高可用、弹性化计算资源平台，并为后期云计算、容灾奠定基础。
- 替换当前核心系统数据库硬件，满足各核心系统/新增系统数据库当前及未来性能需求。
- 将处理器、内存和其他资源虚拟化以提高资产利用率并帮助降低成本。 
- 将各种应用程序和操作系统整合至单一服务器。
- 动态配置或重新分配资源可在数分钟之内交付新解决方案和服务。
- 整合虚拟化工作负载，从而交付具有卓越经济性的服务。
- 使虚拟机和存储设备的部署实现自动化，从而更快交付服务。
- 提高服务器与存储资源的利用率，以便控制成本和提高投资回报。
- 扩展您的虚拟化部署，而不会对基础性能造成影响。 
- 通过在服务器之间部署实时迁移来消除计划停机时间。
- 通过改善虚拟资源管理来交付高质量的服务器。

# 5．	POWERVM虚拟化优势
业界认为完美虚拟化方案至少具备以下几个特征：
一： 虚拟化不能损失系统性能;
二： 具备最强大的整合能力，支持最广最优秀的操作系统环境;
三： 具备最彻底、最完善的虚拟化特性，为业务带来最大灵活性;
四： 能够对虚拟资源进行最有效的控制和管理。

显然，在这四个方面，IBM都做好了准备。

此外，与VMware相比，IBM PowerVM的优势主要在于以下几个方面：

- 性能更高，在Power7平台上，PowerVM的性能最多可以比VMware高出65%。IBM是目前唯一公布在虚拟环境下测试TPC-C结果的厂商，其性能可以实现线性扩展，比如在SAP SD 2-tier测试中，在虚拟化和非虚拟化两种情况下，每个内核支持的SAP用户数大致相同，说明IBM Power虚拟化没有损失任何性能。
- 可扩展性更好，这体现在两个方面：系统支持的虚拟机数量及每个虚拟机支持的虚拟CPU数量。每颗POWER7处理器可以实现1/100的分区，每个POWER7服务器最多可以支持1000个LPAR动态逻辑分区，这是目前X86服务器所无法比拟的。从每个虚拟机支持的虚拟CPU数量来看，VMware最多限于8个vCPU，而PowerVM可以进一步实现线性扩展，最多可以做到32个vCPU。另外，活动分区移动性支持任何规模的VM，直至整个系统，这一点也有别于VMware。
- 系统资源利用率更高，POWER7服务器在使用PowerVM之后，其利用率可以达到90%，而一般X86服务器虚拟化后的利用率为70-80%。
- 是更完整的虚拟化，POWER7和PowerVM拥有针对处理器的微分区技术、针对内存的Active Memory Sharing技术以及针对I/O的虚拟I/O共享技术。这些技术发展经历了数十年，非常成熟，而X86系统的虚拟化技术尤其是I/O虚拟化仍在发展当中。
- 而在虚拟化管理方面，IBM拥有Systems Director VMControl软件，可以对物理资源和虚拟资源进行统一管理，其中甚至包括了VMware的虚拟机。目前VMControl分为易捷版、标准版和企业版三个版本，拥有逐层递进的功能，并能够运行在所有IBM Power服务器上。

# 6．	方案技术实现：
对于此次EBS PROD生产系统，采用的动态逻辑分区技术，实现了生产系统各个分区的计算资源及IO资源独享，保证了整体的性能需求，网卡部分对于业务口和ORACLE RAC的心跳网络采用的是etherchannel双网口绑定模式，消除了网卡及线路的冗余，并且提供了更高速的带宽访问，充分满足了生产系统的高可靠性和高性能的要求，并且每个生产的逻辑分区都与HMC的管理网络互通，实现了动态逻辑分区功能，可以在线实时调整CPU及内存等计算资源，从而保证了整机系统资源的利用率和运行效率，大大简化了日常运维管理的难度。
对于EBS的UAT环境，我们采用的是POWERVM虚拟分区方式进行部署，本地硬盘配置了4块300G，做了一组raid5，创建了多个VIOC，IO资源方面分配给VIOS两张4端口千兆网卡和2张8Gb双端口光纤卡来实现VIOC的IO资源共享，网口亦采用了双端口绑定etherchannel方式来实现了冗余配置，光纤卡通过NPIV技术来实现了多个VIOC共享，同时是每个VIOC都与HMC实现通讯，保证了计算资源的在线动态调整，利用磁盘克隆等技术可实现AIX操作系统的快速部署以及备份保护，从而最大限度的实现了每台小型机计算资源的合理分配和高效利用，并且也极大的提高了运维管理的便利性和工作效率。

# 7．	POWERVM虚拟化技术说明：
## 处理器虚拟化
Power Systems 系列产品让您灵活使用纵向扩展或横向扩展处理模式运行各种企业应用程序，而无需顾虑管理多台物理服务器所带来的成本和复杂性等问题。PowerVM 有助于消除未充分利用的服务器，因为它专为池化资源和优化跨多个应用程序环境和操作系统的资源利用而设计。通过高级虚拟机功能，单个虚拟机使用专用或共享的系统资源，可以充当一个完全独立的 AIX、IBM i 或 Linux 操作环境。利用共享资源，PowerVM 可以自动地跨多个操作系统调整池化的处理器、内存或存储资源，借用空闲虚拟机的容量来处理来自其它工作负载的高资源需求。
借助 Power Systems 中的 PowerVM，您能够有效且灵活地在单个设备中应对多种系统要求。PowerVM 微分区® 支持每个处理器内核多个 VM，而且视 Power Systems 型号而定可以在一台服务器上运行多达 1000 个 VM，每个都有其自己的处理器、内存和 I/O 资源。可以按 1/100 内核的精细度分配处理器资源。使用 PowerVM 整合系统有助于降低运营成本、提高可用性、简化管理和提高服务水平，从而使企业能够快速部署应用程序。
多个共享处理器池可在不出现中断的情况下自动平衡已分配到共享池的虚拟机间的处理能力，从而获得更高的吞吐量。它还能够对一组虚拟机所使用的处理器内核资源设定上限，从而潜在地降低基于处理器的软件许可成本。
共享专用容量可从专用处理器虚拟机向共享处理器池“捐赠”空闲 CPU 周期。因为专用虚拟机保有 CPU 周期的绝对优先权，启用此功能可以提高系统利用率，且不会影响关键工作负载的计算能力。
因为其核心技术已内置至系统固件，PowerVM 可以提供高度安全的虚拟化平台，该平台已因其安全性功能而获得通用标准评估与验证体系 （CCEVS） EAL4+ 认证3。

## 内存虚拟化
PowerVM 提供 Active Memory™ Sharing 技术，您可智能、动态地将内存从一个虚拟机重新分配至另一个虚拟机，从而提高利用率、灵活性和性能。Active Memory Sharing 支持在一台服务器上的虚拟机之间共享物理内存池，从而有助于提高内存利用率并降低系统成本。Active Memory Sharing 可通过移除重复的内存页面以进一步减少内存使用从而优化内存。

## I/O 虚拟化
虚拟 I/O 服务器 （VIOS） 是一个特殊用途的虚拟机，可用于为 AIX、IBM i 和 Linux VM 虚拟化 I/O 资源。VIOS 拥有与 VM 共享的资源。指定给 VIOS 的物理适配器可在许多 VM 之间共享，它无需使用专门的 I/O 适配器，因此可降低成本。共享存储池可将存储子系统整合至虚拟化存储的通用池，该通用池可由多台 Power Systems 服务器上的 VIOS 共享。
N_Port ID 虚拟化 （NPIV） 可实现从多个虚拟机对光纤通道适配器的直接访问，因而能够简化光纤通道 SAN 环境的部署与管理。
单根 I/O 虚拟化 （SR-IOV） 支持可在 I/O 网络适配器的硬件中提供优化的 I/O 虚拟化。此 I/O 虚拟化选件可从 VM 或虚拟 I/O 服务器直接访问网络适配器，从而实现更高的性能和服务控制质量。

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