Логические разделы: виртуализация и технологии IBM

Введение

тип дискового раздела

Подмножество аппаратных ресурсов компьютера, виртуализированное как отдельный компьютер.

Логический раздел (LPAR) — это подмножество аппаратных ресурсов компьютера, виртуализированное как отдельный компьютер. По сути, физическая машина может быть разделена на несколько логических разделов, каждый из которых запускает отдельный экземпляр операционной системы.

PR/SM

Формально, LPAR обозначает режим работы или отдельный логический раздел, в то время как PR/SM – это коммерческое название данной функции. IBM разработала концепцию гипервизоров в своих системах CP 40 и CP 67, а в 1972 году реализовала её для S/370 в виде Virtual Machine Facility/370. IBM представила инструкцию Start Interpretive Execution (SIE) как часть архитектуры 370 XA на системе 3081, а также версии VM/XA для её использования. PR/SM – это гипервизор 1-го типа, основанный на компоненте CP из VM/XA, который работает непосредственно на аппаратном уровне и распределяет системные ресурсы между LPAR для совместного использования физических ресурсов. Это стандартная функция на машинах IBM Z и IBM LinuxONE. IBM представила связанную, упрощенную, необязательную функцию под названием Dynamic Partition Manager (DPM) на своих машинах IBM z13 и машинах IBM LinuxONE первого поколения. DPM предоставляет веб-интерфейсы для множества задач по настройке и мониторингу LPAR.

История

IBM разработала концепцию гипервизоров (виртуальные машины в CP 40 и CP 67) и в 1972 году предоставила ее для S/370 в виде Virtual Machine Facility/370. IBM представила инструкцию Start Interpretive Execution (SIE) (разработанную специально для выполнения виртуальных машин) как часть архитектуры 370 XA на 3081, а также версии VM/XA для ее использования. PR/SM – гипервизор типа 1, основанный на компоненте CP VM/XA, который работает непосредственно на машинном уровне и распределяет системные ресурсы между LPAR для совместного использования физических ресурсов. Это стандартная функция, доступная только на IBM System z. Система IBM POWER использует PHYP (гипервизор POWER) для обеспечения функциональности LPAR для систем p и i, начиная примерно с 2000 года в системах POWER4. Многодоменная система Amdahl Corporation (MDF) была представлена в 1982 году. IBM начала продвигать свою функционально аналогичную PR/SM в 1988 году, реализованную на архитектуре ESA/370, выпущенной в том же году. Технология LPAR на основе MDF продолжала разрабатываться отдельно компаниями Amdahl и Hitachi Data Systems, в том числе для их реализаций новой архитектуры, которая включала в себя внедрение регистров доступа, позволяющих использовать несколько пространств данных, адресуемых одним адресным пространством. Впоследствии IBM продолжила разработку LPAR для своих 64-битных архитектур System z и IBM AS/400. Реконфигурации LPAR и PR/SM могут выполняться без перезагрузки компьютера, то есть в то время как некоторые LPAR остаются активными. Реконфигурации могут включать изменение определений каналов и определений устройств. z/VM поддерживает функцию z/Architecture HiperSockets для высокоскоростной TCP/IP связи между виртуальными машинами и логическими разделами (LPAR) в пределах одного сервера IBM zSeries. Эта функция использует адаптацию протокола высокоскоростного ввода/вывода QDIO (Queued Direct Input/Output). Позже IBM представила LPAR на своих серверах iSeries и pSeries в 1999 и 2001 годах соответственно, хотя и с различными техническими характеристиками. С LPAR совместимы несколько операционных систем, включая z/OS, z/VM, z/VSE, z/TPF, AIX, Linux и IBM i. В системах хранения, таких как IBM TotalStorage DS8000, LPAR позволяют нескольким виртуальным экземплярам массива хранения существовать в пределах одного физического массива. В начале 2010 года Fujitsu объявила о доступности своей линейки серверов x86 64 PRIMEQUEST, поддерживающих LPAR. В конце 2011 года Hitachi объявила о доступности блейд-систем CB2000 и CB320, поддерживающих LPAR на аппаратном обеспечении x86 64.

IBM developed the concept of hypervisors (virtual machines in CP 40 and CP 67) and in 1972 provided it for the S/370 as Virtual Machine Facility/370. IBM introduced the Start Interpretive Execution (SIE) instruction (designed specifically for the execution of virtual machines) as part of 370 XA architecture on the 3081, as well as VM/XA versions of VM to exploit it. PR/SM is a type 1 Hypervisor based on the CP component of VM/XA that runs directly on the machine level and allocates system resources across LPARs to share physical resources. It is a standard feature on IBM System z only. An IBM POWER system uses PHYP (the POWER Hypervisor) to enable its LPAR functionalities for System p and System i since approximately 2000 in POWER4 systems. Amdahl Corporation's Multiple Domain Facility (MDF) was introduced in 1982. IBM began marketing its functionally similar PR/SM in 1988, implemented on its ESA/370 architecture released that year. MDF based LPAR technology continued to be developed separately by Amdahl, and Hitachi Data Systems in part for their implementations of the new architecture, which featured the introduction of access registers that allowed use of multiple data spaces addressable by a single address space. IBM subsequently continued its LPAR development with its 64 bit System z and IBM AS/400 architectures. LPAR and PR/SM reconfigurations can be made without rebooting the computer, i. e., while some LPARs remain active. Reconfigurations can include changing channel path definitions and device definitions. z/VM supports the z/Architecture HiperSockets function for high speed TCP/IP communication among virtual machines and logical partitions (LPARs) within the same IBM zSeries server. This function uses an adaptation of the Queued Direct Input/Output (QDIO) high speed I/O protocol. IBM later introduced LPARs to their iSeries and pSeries servers in 1999 and 2001, respectively, albeit with varying technical specifications. Multiple operating systems are compatible with LPARs, including z/OS, z/VM, z/VSE, z/TPF, AIX, Linux, and IBM i. In storage systems, such as the IBM TotalStorage DS8000, LPARs allow for multiple virtual instances of a storage array to exist within a single physical array. In early 2010 Fujitsu announced availability of its x86 64 PRIMEQUEST line of servers, which support LPARs. In late 2011, Hitachi announced availability of CB2000 and CB320 blade systems, which support LPAR on x86 64 hardware.

Разделка оборудования

Логическое разделение разделяет аппаратные ресурсы. Два LPAR могут обращаться к памяти с общего чипа памяти, при условии, что диапазоны адресов, непосредственно доступных для каждого из них, не перекрываются. Один раздел может косвенно управлять памятью, управляемой другим разделом, взаимодействуя с процессом на разделе, имеющем прямой доступ, который выступает в качестве посредника. Процессоры могут быть выделены одному LPAR или использоваться совместно. В то время как на Amdahl MDF (Multiple Domain Facility) можно было настроить LPAR как с общими, так и с выделенными процессорами, это больше невозможно ни на одном из современных мейнфреймов. На мейнфреймах IBM LPAR управляются с помощью PR/SM или сопутствующей, дополнительной, упрощенной системы Dynamic Partition Manager (DPM). Все 64-битные мейнфреймы IBM, за исключением моделей первого поколения (z900 и z800), работают исключительно в режиме LPAR, даже если на компьютере присутствует только один раздел. Несколько LPAR, работающих под управлением z/OS, могут формировать Sysplex или Parallel Sysplex, как на одном компьютере, так и на нескольких. На аппаратной платформе IBM System p POWER LPAR управляются PHYP (гипервизором POWER). PHYP выступает в качестве виртуального коммутатора между LPAR и также обрабатывает виртуальный трафик SCSI между ними. Micro Partitioning поддерживает в 10 раз больше LPAR, чем процессоров, с дробным распределением ресурсов. Он был представлен вместе с процессором POWER5. Все системы IBM POWER5, POWER6 и последующие могут быть разделены. Следует отметить, что можно определить полный системный раздел, при котором все ресурсы потребляются одним разделом. Серверы System P с включенной PowerVM позволяют LPAR с общими процессорами делегировать неиспользуемые циклы в общий пул. Выделенные процессоры не могут быть использованы совместно. Неиспользованные циклы становятся доступными для других разделов и регулируются параметрами, указанными при определении LPAR. Изменения в работающем разделе могут быть внесены динамически до установленного максимального значения и до минимального значения, заданного в активном профиле. Изменение распределения ресурсов без перезапуска логического раздела называется динамическим логическим разделением. IBM PowerVM — это лицензируемая/приобретаемая функция, которая обеспечивает возможности виртуализации на серверах серий p4, 5, 6, 7 и последующих. Используя Intel vPro (т.е. неравномерный доступ к памяти), существуют также реализации логического разделения на основе Intel Xeon, например, от Hitachi Data Systems. LPAR (при наличии достаточной сертификации) позволяют безопасно объединять несколько задач тестирования, разработки, обеспечения качества и производственной деятельности на одном сервере, предлагая такие преимущества, как снижение затрат, ускорение развертывания и повышение удобства. LPAR на мейнфреймах IBM сертифицированы по стандарту Common Criteria EAL 5+, что эквивалентно физически не связанным серверам, и поэтому поддерживают самые высокие требования к безопасности, включая использование в военных целях. Почти все мейнфреймы IBM работают с несколькими LPAR, при этом IBM System z9 и IBM System z10 поддерживают до 60 LPAR, а более поздние модели — до 85.

Logical partitioning divides hardware resources. Two LPARs may access memory from a common memory chip, provided that the ranges of addresses directly accessible to each do not overlap. It is possible for one partition to control memory managed by a second partition indirectly by communicating with a process on the partition with direct access, which acts as an intermediary. CPUs may be dedicated to a single LPAR or shared. While on Amdahl's MDF (Multiple Domain Facility) it was possible to configure an LPAR with both shared and dedicated CPUs, this is no longer possible with any mainframes currently in the market. On IBM mainframes, LPARs are managed by the PR/SM facility or a related, optional, simplified facility called Dynamic Partition Manager (DPM). All 64 bit IBM mainframes, except for the first generation 64 bit models (z900 and z800), operate exclusively in LPAR mode, even when there is only one partition on a machine. Multiple LPARs running z/OS can form a Sysplex or Parallel Sysplex, whether on one machine or spread across multiple machines. On IBM System p POWER hardware, LPARs are managed by PHYP (the POWER Hypervisor). PHYP acts as a virtual switch between the LPARs and also handles the virtual SCSI traffic between LPARs. Micro Partitioning supports 10 times as many LPARs as processors with fractional allocations. It was introduced with the POWER5 processor. All IBM POWER5, POWER6, and successor systems may be partitioned. Note that a full system partition may be defined where all resources are consumed by a single partition. System P servers with PowerVM enabled allow LPARs with shared CPUs to delegate their unused cycles into the shared pool. Dedicated processors are not available for sharing. Unused cycles become available for other partitions and are governed by the parameters specified when the LPAR is defined. Changes to a running partition can be made dynamically up to the maximum value set, and down to the minimum value set in the active profile. The changing of resource allocations without restart of the logical partition is called dynamic logical partitioning. IBM PowerVM is the licensed/purchased feature that enables the virtualization features on p4, 5, 6, 7, and subsequent series servers. Exploiting Intel vPro (i. e. Non uniform memory access), there are also implementations of Logical Partitioning based on Intel Xeon e. g. by Hitachi Data Systems. LPARs (with sufficient certification) safely allow combining multiple test, development, quality assurance, and production work on the same server, offering advantages such as lower costs, faster deployment, and more convenience. IBM mainframe LPARs are Common Criteria EAL 5+ certifiable, equivalent to physically unconnected servers, so they support the highest security requirements, including military use. Nearly all IBM mainframes run with multiple LPARs with the IBM System z9 and IBM System z10 supporting up to 60 LPARs and later models up to 85.