UNIX計算資源池研究范文
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《中國金融電腦雜志》2015年第一期
UNIX計算資源池，可按需提供服務(wù)器資源，以UNIX為操作系統(tǒng)，一般主要由CPU、內(nèi)存和操作系統(tǒng)等關(guān)鍵組件組成，所提供的服務(wù)器資源可以是采用虛擬化技術(shù)的虛擬服務(wù)器，也可以是物理服務(wù)器。UNIX計算資源池應(yīng)具有以下主要特性：按需分配；靈活擴展；靈活響應(yīng)業(yè)務(wù)的部署要求；提供面向服務(wù)的彈性資源供給。從技術(shù)架構(gòu)構(gòu)成來講，可將計算資源統(tǒng)一抽象為由CPU、MEM、I/O構(gòu)成細顆粒度資源。其核心理念就是將這些資源以細顆粒度為單位進行資源配置，改變以單體物理機為主的部署方式。另一方面，為了滿足特別高性能或安全合規(guī)等方面的特殊需要，服務(wù)器資源池也可以提供傳統(tǒng)的物理服務(wù)器部署方式。UNIX計算資源池基于服務(wù)器硬件資源及虛擬化等技術(shù)手段提供可靈活調(diào)整的計算資源。由于技術(shù)平臺本身兼容性差異，異構(gòu)平臺的資源尚無法跨平臺轉(zhuǎn)換和共享，按平臺劃分可分為IBMAIX、HP-UX、OracleSolaris等資源。
二、UNIX計算資源池架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)
如圖2所示，在UNIX計算資源池架構(gòu)圖中，由UNIX服務(wù)器硬件提供了硬件資源，這些資源構(gòu)成了計算資源池最基本的運算能力，同時與企業(yè)數(shù)據(jù)中心的存儲、網(wǎng)絡(luò)、備份等基礎(chǔ)設(shè)施以及各類運維流程平臺進行集成。UNIX服務(wù)器硬件不同于以往的硬件設(shè)備，而是通過虛擬化及統(tǒng)一的池化管理對外提供計算資源，通過容量管理進行資源分配及使用情況的分析，提供資源優(yōu)化調(diào)整的依據(jù)。整個資源池通過服務(wù)門戶提供UNIX計算資源服務(wù)。以下對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行說明。
1.統(tǒng)一的池化管理統(tǒng)一的池化管理使得資源池的管理更為便捷，提供了統(tǒng)一的渠道全面掌控資源池的運行狀況，按需進行必要的資源調(diào)整及分區(qū)遷移的干預(yù)工作。總體來講，UNIX資源池池化管理由異構(gòu)服務(wù)器硬件及操作系統(tǒng)接口與池化管理工具構(gòu)成，主要功能有以下幾方面。（1）提供面向管理員用戶的統(tǒng)一界面；（2）實現(xiàn)硬件資源及分區(qū)配置信息收集，如CPU、內(nèi)存、I/O及其分配狀況等；（3）管理硬件配置信息，通過配置管理器將新的資源集成到被管環(huán)境中；（4）實現(xiàn)服務(wù)器資源虛擬化和資源動態(tài)調(diào)整遠程集中調(diào)度及分區(qū)遷移；（5）實時查看資源使用情況，包括CPU、內(nèi)存、I/O資源實時運行情況，資源使用效率等。
2.配置的自動采集資源池必須實現(xiàn)資源配置信息自動采集，通過統(tǒng)一的管理接口予以呈現(xiàn)，為容量管理等管理模塊提供基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)。因此，需要提供關(guān)于現(xiàn)有資源池和池內(nèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用的配置信息，其范圍包括服務(wù)器層面的硬件配置及網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，分區(qū)層面的CPU、內(nèi)存、IO設(shè)備等分配狀況以及服務(wù)器和分區(qū)的映射關(guān)系，提供資源池整體的完整配置視圖。技術(shù)實現(xiàn)方面，資源配置視圖可采用硬件廠商提供的硬件管理接口工具以及操作系統(tǒng)層面的Agent插件，共同提供與設(shè)備和虛擬機相關(guān)的配置和信息。其中硬件管理接口工具主要是對于服務(wù)器硬件資源池方面的基本信息收集和管理功能，而對于資源池中較為復雜的虛擬環(huán)境，可采用Agent或者虛擬機管理工具進行統(tǒng)一管理。所有配置信息都可以保存至數(shù)據(jù)庫，并可提供至企業(yè)統(tǒng)一的CMDB或其他用途，也可以在統(tǒng)一的管理工具界面上提供完整的配置視圖。
3.資源池容量管理相對于傳統(tǒng)“煙囪式”架構(gòu)，支持資源動態(tài)調(diào)整是資源池很重要的一個特性。容量管理的功能就是依據(jù)對資源使用的情況進行分析，為資源的分配或調(diào)整提供依據(jù)，以實現(xiàn)資源使用率的安全提升——基于較為精準的容量管理，使得資源使用率較傳統(tǒng)情況大幅提升，同時避免資源不足的情況。如圖3所示，容量管理主要由源數(shù)據(jù)獲取及存儲層、容量分析及管理層和展示層等構(gòu)成。源數(shù)據(jù)獲取及存儲層通過各種接口獲取被管資源的性能和配置數(shù)據(jù)，其中配置數(shù)據(jù)可以由CMDB或者前述的池化管理工具提供，性能數(shù)據(jù)一般由企業(yè)的統(tǒng)一性能數(shù)據(jù)庫或者性能監(jiān)控工具提供。獲取到的源數(shù)據(jù)存儲在容量數(shù)據(jù)庫中，供容量分析管理模塊使用。容量分析及管理層能夠根據(jù)不同的分析需求，基于容量數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進行資源使用率、現(xiàn)狀、放置建議、未來預(yù)測等各類分析工作。展示層提供交互界面提供分析策略定義的操作界面，通過柱狀圖、餅狀圖、折線圖、表單等形式展現(xiàn)資源池的容量狀態(tài)、趨勢分析等容量分析結(jié)果。容量管理主要功能有：趨勢分析，對資源池進行容量預(yù)測（主要包括經(jīng)驗建模和仿真建模），結(jié)合資源池容量的歷史趨勢以及未來需求，有效預(yù)測未來的資源負載；What-if分析，根據(jù)不同假設(shè)場景進行容量分析，以判斷容量調(diào)整的合理性和可行性；新增資源需求服務(wù)的放置建議，根據(jù)新增資源的需求，結(jié)合自定義的資源部署策略，在What-if分析基礎(chǔ)上，給出新增資源需求服務(wù)的放置建議；預(yù)警功能，結(jié)合趨勢分析和What-if分析結(jié)果，對資源可能耗盡的情況提前預(yù)警，供資源管理員判斷是否需要采取預(yù)防措施。
4.資源的動態(tài)調(diào)整隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，UNIX服務(wù)器各硬件廠商基本都提供了較好的資源動態(tài)調(diào)整能力。鑒于原廠商的虛擬化技術(shù)本身對資源動態(tài)調(diào)整提供了較好支持，筆者在此不展開討論。
5.Sanboot及分區(qū)遷移企業(yè)級運算環(huán)境中，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基本上都存放在外置的共享存儲中，在進行分區(qū)遷移的時候只需要將原有的外置共享存儲重新掛載到新的運算環(huán)境即可。運算環(huán)境中除了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)外，還有一類重要的提供系統(tǒng)運算環(huán)境本身的系統(tǒng)軟硬件數(shù)據(jù)，對于UNIX計算資源池，快速實現(xiàn)這類數(shù)據(jù)遷移的比較理想的解決方案是實現(xiàn)Sanboot，通過Sanboot將系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)存放到外置共享存儲，進一步將系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)和由CPU、內(nèi)存等硬件構(gòu)成的運算能力進行解耦。
以O(shè)S為主的系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)通過Sanboot存放在外置存儲上之后，分區(qū)遷移的技術(shù)就是將能提供運算能力的原有CPU、內(nèi)存等資源予以釋放，而將Sanboot及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)映射到新的計算資源上運行。分區(qū)遷移可以支持一個分區(qū)從一臺物理服務(wù)器向另一臺兼容服務(wù)器移動，類似于x86架構(gòu)上VMware提供的VMotion功能，在一些虛擬化的場景下可以通過內(nèi)存復制及數(shù)據(jù)差量同步技術(shù)，部分UNIX服務(wù)器的虛擬化技術(shù)也可提供在線的分區(qū)遷移能力，因此不會產(chǎn)生應(yīng)用停機時間，避免在計劃內(nèi)系統(tǒng)維護、配置和工作負載管理過程中出現(xiàn)應(yīng)用中斷。對于UNIX計算資源池中的非虛擬化環(huán)境，基于同樣的原理，可以對分區(qū)遷移的步驟予以標準化，可以實現(xiàn)短暫停機情況下的標準化分區(qū)遷移。分區(qū)遷移技術(shù)可以在以下方面發(fā)揮重要作用。（1）當服務(wù)器系統(tǒng)資源負載超過既定閾值，同時服務(wù)器無法進一步提供足夠資源時，可通過分區(qū)遷移將分區(qū)從負載較重的服務(wù)器移動到具有空閑容量的服務(wù)器，以應(yīng)對不斷變化的工作負載和業(yè)務(wù)需求。（2）服務(wù)器計劃重大升級和維護安排時，可通過分區(qū)遷移把分區(qū)從待維護服務(wù)器移動到其他服務(wù)器，以減少應(yīng)用系統(tǒng)計劃停機時間。（3）服務(wù)器淘汰時，通過分區(qū)遷移將分區(qū)從淘汰服務(wù)器上遷移到較新的服務(wù)器上，實現(xiàn)分區(qū)上的應(yīng)用平穩(wěn)遷移至新服務(wù)器。本文分析了UNIX計算資源池建設(shè)的必要性及技術(shù)可行性，并對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行了論證說明。結(jié)合技術(shù)可行性驗證及企業(yè)項目建設(shè)實踐說明，UNIX計算資源池是在銀行等一些計算性能及可靠性要求都非常高的企業(yè)計算環(huán)境中，解決傳統(tǒng)“煙囪式”資源配置方式不足的有效實踐途徑。通過容量管理為企業(yè)數(shù)據(jù)中心資源配置精細化管理提供量化依據(jù)，支撐設(shè)備資源使用率的安全提升，在綠色機房建設(shè)方面是很有意義的探索。
作者：江波單位：上海浦東發(fā)展銀行股份有限公司新一代信息系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)導小組辦公室