IBM PowerVM虚拟化技术笔记

<PART 1. CPU 虚拟化>

1. 从CPU虚拟化的角度， 分区(partition)可以分成两大类：Micro-partition和Dedicated-procesor。前者可以将物理处理器以0.01的粒度分配给微分区，分区创建的最小处理单元(processing units)必须是0.1个处理器。Dedicated-processor分区在创建时必须分配整个物理处理器。一个分区，或者是微分区类型，或者是 Dedicated-processor类型，不可能是两者的混合。所以对于微分区而言，在只有1个激活的物理处理器系统中，理论上最多能创建10个微分区，最多能创建1个独占式分区(Dedicated-processor)。单个服务器上能创建的最大微分区的数量则取决于服务器的型号，目前能支持的最大分区数量是254。

2. 关于虚拟处理器数量的意义。对于单颗虚拟处理器而言，最多可获得1.00个processing units，因此，从这个角度而言，分区的虚拟处理器数量决定了该分区能拥有的最大处理单元(processing units)，换言之，分区内虚拟处理器数量决定了该分区所能拥有的最大processing units,例如，假定创建一个un-capped的微分区时指定的Entitle Capacity是0.50个processing units，同时指定的虚拟CPU数量为1，那么即便在服务器中有多余的处理资源可以使用，该分区能获得的procesing units也不会超过1.00，但是对于同样的该分区，如果指定的虚拟CPU数量是2，那么分区所能获得的最大processing units可以达到2.00，除了自身创建时指定的Entitle Capacity是0.50之外，显然在有2个虚拟处理器存在的情况下，分区可以获得额外的1.50个processing units.

在创建分区时除了需要指定processing units参数外，还需要指定虚拟处理器数量，一般的原则是，将所指定的processing units向上园整成整数，就可以作为虚拟处理器数量，比如，如果指定0.50个processing units，那么指定1颗虚拟处理器，如果指定2.25个processing units，那么指定3颗虚拟处理器，这是一般原则，当然实际操作时可以在分区的profile中多指定一些虚拟处理器的数量。不过指定过多的虚拟处理器数量可能会遇到软件license的问题。

关于微分区技术另一点要提一下的是，该技术从POWER5及以后的处理器才能支持，所涵盖的服务器包括入门级产品到高端产品。

以上都是从处理器虚拟化角度讨论的分区，不涉及memory和IO设备。事实上，微分区只是从处理器角度来界定的概念，因此对于一个微分区而言，它既可以使用shared memory也可以使用dedicated memory，对于IO设备也一样，比如一个微分区既可以拥有dedicated network and storage resources using dedicated physical adapters，也可以使用virtual Ethernet, virtual SCSI和virtual Fibre Channel.

<Part 2. Memory virtualization>

为了加强对系统物理内存使用的灵活性和整体使用率，IBM PowerVM在内存虚拟化方面提供如下两种方式：

1. Active Memory Sharing(AMS)

PowerVM企业版才有此特性，该特性允许在多个LPAR在一个物理内存池中共享其中的内存资源。AIX, IBM i和Linux分区都可以使用该特性。使用了AMS特性的分区必须属于微分区，并且该分区将只能支持虚拟I/O adapters，而不可以使用物理的I/O adapters. POWER6及后来的POWER服务器才支持AMS. 因此如果从Memory share与否这个角度，分区又可分为Shared Memory Partition(类似从CPU角度而言的微分区)和Memory-dedicated partition. PowerVM的Hypervisor通过Shared Memory Pool来支持AMS的正常运行，如果某一个LPAR需要的内存资源在当前的Shared Memory Pool中已无法满足(比如Shared Memory Pool中空闲的物理内存资源不足)，那么Hypervisor此时的策略其实和Linux上的虚拟内存的机制原理非常类似，不过它不是简单地将某一LPAR的内存放到硬盘上，而是放到由virtual I/O server (VIOS)所提供的Paging Service Partition，后者其实是VIOS的一个client partition，这是因为在IBM PowerVM技术中， LPAR使用的virtual devices都是通过VIOS来实现，关于VIOS，会有专门的博文来讨论。

2. Active Memory Expansion(AME)

该特性只针对AIX分区，允许该分区扩展出分配给它的物理内存容量。同时支持虚拟I/O adapters和物理I/O adapters. 使用AME有几个前提条件：

Prerequisites

Active Memory Expansion requires the following prerequisites:

>POWER7 (or later) processor based server with Active Memory Expansion feature enabled

>HMC V7R7.1.0 or later

>AIX 6.1 Technology Level 6 or later

一个enable了AME特性的分区，其所能获得的最大物理地址取决于两点：

a. 分区被赋予的物理内存数量

b. 物理内存扩展因子

因此，对于一个拥有10GB物理内存的分区，如果扩展因子是1.5，那么该分区上的OS将会看到的物理内存为10GB * 1.5 = 15GB. AME实现的幕后原理是基于内存压缩技术。