PowerVM 고급가상화와 Active Memory Sharing - dbguide.net · PowerVM은Power Systems 가상화(마이크로파티션, 파워하이퍼바이저, 가상I/O 서버등)

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PowerVM 고급 가상화와Active Memory Sharing

한국IBM 김대원 차장05/20/2009


PowerVM 고급 가상화와 Active Memory Sharing

2

PowerVM

PowerVM은 Power Systems 가상화 (마이크로 파티션, 파워 하이퍼바이저, 가상 I/O 서버 등)의 새로운브랜드입니다.유닉스, i , 리눅스가 수행되는 IBM 파워 프로세서 기반의 서버에서 업계 최고의 가상화 기능을 보여주는하드웨어와 소프트웨어가 PowerVM입니다.

PowerVM Editions feature

Micro-Partitioning™

Virtual I/O Server

Integrated Virtualization Manager

Live Partition Mobility

Lx86

Logical Partitioning



3

PowerVM > 적용 모델

595

64570

32

575

32560

16

550

8

BladeCenter JS12, JS22JS23, JS43

2/4

520

4



4

PowerVM> Power Systems 가상화 기술

IBM Power Systems에는 효율적인 서버통합과 운영을 위하여 메인프레임 수준의 시스템 가상화 기술을지원하고 있습니다. 단일 CPU를 1/10 단위까지 분할하여 할당하는 마이크로 파티셔닝, 유휴 CPU 자원을실시간으로 활용할 수 있는 공유 프로세서 풀링 기능, 파티션간의 실시간 자원이동을 위한 DLPAR기능, I/O 자원의 가상화를 위한 Virtual I/O등을 채택함으로써 유연하고 안정적인 가상화 환경 구축을 실현합니다.

Virtual I/OVirtual LAN*Micro-Partitions*

하나의 CPU를10개의 서버처럼파티션 할당

Shared Processor

Pools*

CPU 자원들을가상Pool로공유

DynamicLPAR

파티션자원의동적인재할당

가상 I/O 가상 네트워크

박스 간의파티션 이동

하나의 OS에여러 개의 파티션 할당

Partition Mobility

Workload Partition

POWER Hypervisor



5

PowerVM> 프로세서

한 대의 서버에 다수의 운영체제를 운영하면서, 다운타임없이 프로세서와 메모리, 그리고 I/O자원의 추가, 이동, 삭제가 가능한 기능입니다.

비용 절감

한 대의 서버에 AIX, i 그리고 리눅스 운영체제가 설치된 다수의 파티션 구성이 가능합니다.

마이크로 파티셔닝을 사용하면 프로세서당 최대 10개의 파티션 구성이 가능합니다.

유연성 증대

파티션은 프로세서 자원을 capped 또는 uncapped로, 자원 할당 제한 여부를 설정할 수있습니다.

프로세서 자원은 파티션간에 워크로드에 따라 자동으로 이동할 수 있습니다.

공유 프로세서 풀은 여러 파티션이 포함된 그룹의 자원을 제한할 수 있습니다.

모든 PowerVM Editions에서 사용가능AIX, i 그리고 Linux 파티션 모두에서 사용 가능합니다.

HMC (Hardware Management Console) 또는 IVM (Integrated Virtualization Manager)으로 관리합니다.

Power Hypervisor

i AIX Linux



6

PowerVM> 프로세서 >> Multiple Shared Processor Pools (MSPP)

개념

– Power6 프로세서를 장착한 하드웨어에서 제공하는 기능– 파티션을 그룹핑하여 풀에 할당함으로써 프로세서 용량에 대한 제한을 둘 수 있음.– 지정된 프로세서 용량 내에서 풀 내의 파티션간 DLPAR를 이용한 프로세서 추가/삭제/이동 가능

구성에 대한 특징

– Power6 시스템 및 HMC 필요– 최대 64개까지 생성 가능함– 온라인 중 Pool에 대한 속성 및파티션 할당/제거 가능

안정성

– Power6 하드웨어 단에서 구현하는 기능이므로 소프트웨어적 오류에 대한 장애로부터 Free– 풀 내의 특정 파티션의 장애는 다른 풀 혹은 풀 내의 다른 파티션으로 전이되지 않고 격리됨.



7

PowerVM> I/O

SAN + 네크워크케이블스위치 포트+ 전력

인프라 절감

가상화

빠른 배치 및 구성

“새로운 시스템 구축에 걸리는 시간은 …”“20분” 아니면 “20일”경제적인 I/O 모델

10%10%10%10%

40%40%

10%10%10%10%

서버 통합



8

PowerVM> I/O >> 가상 I/O 서버

클라이언트 파티션의 네트워크 I/O, 디스크 I/O를 가상화하도록 지원하는 기능입니다.동일 시스템 내의 파티션은 추가 자원없이 고속의 이더넷 연결이 가능합니다.

비용 절감다수의 파티션들이 물리적 SCSI와 이더넷 자원을 공유할 수 있습니다.

유연성 증대Create 새로운 파티션 생성 요구에 추가 하드웨어 자원없이 빠르게 자원을배치하여 구성할 수 있습니다.

모든 PowerVM Editions에 사용가능AIX, i 그리고 Linux 파티션 모두에서 사용 가능합니다.

Power Hypervisor

VIOS i AIX Linux



9

PowerVM> 기타 >> Live Partition Mobility

POWER6 시스템에서 수행되고 있는 AIX와 리눅스 파티션의 워크로드를 다른 서버로 이동할 수 있는기능입니다.다운타임없이 온라인 상에서 파티션의 물리적 이동이 가능하여 자원의 가용성을 증대시켜 드립니다.

가용성 증대관리 및 정비 등에 의한 계획된 서비스 중단도 제거할 수있습니다.

균형된 워크로드 분산During 피크타임과 갑자기 많은 워크로드가 발생할 때파티션을 여유있는 시스템으로 이동함으로써 전체워크로드를 분산할 수 있습니다.

PowerVM Enterprise Edition에 포함Supports Power Systems에 VIOS를 통하여서비스되는 AIX와 리눅스 파티션에서 지원됩니다.

Virtualized SAN and Network InfrastructureVirtualized SAN and Network Infrastructure



10

PowerVM> 기타 >> Partition Mobility 와 Application Mobility

WorkloadPartitionsManager

AIX # 1 AIX # 2

WorkloadPartition

QA

WorkloadPartition

ApplicationServer

WorkloadPartition

Web

NFS and virtualized network infrastructureNFS and virtualized network infrastructure

Live Application Mobility

Movement of the OS and

applications to a different server with no loss of

service

Virtualized SAN and Network InfrastructureVirtualized SAN and Network Infrastructure

Workload Partition

eMail

WorkloadPartitionBilling

PowerVM Live Partition Mobility• 한 시스템에서 다른 시스템으로, 사용자가 거의 인지하지 못하는 상황에서, 파티션전체가 이동하는 기능임

• 운영체제를 포함하여 LPAR전체가 이동됨• POWER6, PowerVM Enterprise Edition, 가상 I/O가 필요함• AIX V5.3, AIX 6, Linux가 운영중인 파티션에서 가능함


AIX Live Application Mobility• 한 AIX에서 다른 AIX로, 어플리케이션이 운영중인 상태에서, 워크로드파티션(WPAR)이 이동하는 기능임.

• WPAR만 이동됨, AIX 운영체제는 이동하지 않음• AIX 6, Workload Partitions Manager가 필요하고, 모든 WPAR

filesystems은 NFS로 구성되어야 함• POWER4, POWER5, POWER6에서 가능함



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PowerVM> 기타 >> Lx86

한 대의 Power Systems 안에서 AIX, i, 리눅스 어플리케이션과 함께 x86 리눅스 어플리케이션도 수행할 수있는 기능입니다.포팅이나 컴파일, 어플리케이션의 변경없이 x86 어플리케이션을 Power Systems에서 수행할 수 있습니다.

Power Systems Platform

Supported Linux OS

PowerVM Lx86

x86 Linux OS

App

AIX OS

AIX OSApplication

POWER Linux OS

Application

PowerVM비용 절감Simplifies migration of Linux on x86 applications enabling customers to realize the energy and administration savings of consolidation

어플리케이션 포트폴리오의 다양화어플리케이션의 변경없이 거의 모든 32bit x86 리눅스 어플리케이션을Power Systems에서 수행할 수 있습니다.

모든 PowerVM Editions에 사용가능리눅스 파티션에서 수행 가능합니다.



12

PowerVM> 기타 >> IBM Systems Director

시스템 상태모니터링 및 보고

서버 Optimize와update

다양한 가상화 기능의구현과 관리, 모니터링

EnergyScale 기술

IBM System Director Active Energy Manager

모니터링과 분석 그리고에너지 사용량 조정



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Concurrent Maintenance

온라인 상에서 노드 추가 및 노드 repair가 가능하여, 프로세서와 메모리, 그리고 I/O 등 노드 내 자원의 추가 및repair시에도 서비스를 지속할 수 있는 가용성을 증대시키는 기능입니다.

pSeries

pSeries

M3 pSeries

pSeries

16 core 서버 12 core 서버“Hot” 또는 concurrent node repair노드 Concurrent Add/Cold Repair

1. 노드 추출 도구 (Evacuation tool)2. 노드를 “off-line”으로 변경 — repair를 위해노드를 빼냄

3. 노드 repair 후, 재장착

123

1

3

2



14

Active Memory Sharing> 개요

Power Systems 메모리 가상화의 진보– 파티션의 워크로드 요구에 따라 메모리를 동적으로 할당합니다. – 메모리의 내용은 paging device에 씁니다.– 메모리 사용률을 증대시킵니다.

다양한 메모리 요구Designed for partitions with “Variable Memory” requirements – 낮은 평균 메모리 사용률

– Active / Inactive 환경– 파티션간 서로 다른 시간대에 피크타임이 있는 워크로드

All statements regarding IBM's future direction and intent are subject to change or withdrawal without notice, and represent goals and objectives only.

Active Memory Sharing은한 파티션에서 다른 파티션으로 메모리를 지능적으로 흐르게 하여메모리 자원의 사용률을 높이고, 유연성을 제공하는 기능입니다.



15

Active Memory Sharing> 마이크로 파티션닝과 Active Memory Sharing

파티션에 설정된논리 메모리(Logical Memory)의최소, 최대 크기 안에서 자원할당

파티션에 설정된가상 프로세서 (Virtual Processor)의최소, 최대 개수 안에서 자원할당

파티션별자원 할당

Shared Memory Pool내의메모리 크기 안에서 필요량만큼 사용

Shared Processor Pool내의프로세서 수 안에서 필요량만큼 사용

자원 사용

한 시스템에서Shared Memory Pool에 할당된다수의 파티션(최대 254파티션)

한 시스템에서Shared Processor Pool에 할당된다수의 파티션(최대 254파티션)

파티션 수

파티션별로 우선순위(Priority)를 설정하여 자원사용의 순서 설정가능

파티션별로 우선순위(Priority)를 설정하여 자원사용의 순서 설정가능

파티션별자원 사용 우선순위

설정

Shared Memory Pool의 메모리 크기를동적으로 변경가능

Shared Processor Pool의 프로세서 수를동적으로 변경가능

Pool의자원 변경

Capped, Uncapped의 구분 없음자원 사용 형태에 따라Capped, Uncapped로 구성 가능파티션 모드

Active Memory Sharing마이크로 파티셔닝



16

Active Memory Sharing> 개요 >> AIX Level Paging

디스크메모리

프로세스

“lrud” 데몬

메모리 이동



17

- - -

- - -

- - -

하이퍼바이저에위치한paging table

“lrud” 데몬

메모리로 이동

디스크메모리

“lrud” 데몬

메모리로 이동

“lrud” 데몬

메모리로 이동

Active Memory Sharing> 개요 >> LPAR Level Paging = AMS

LPAR 1

LPAR 2

LPAR 3

가상I/O서버



18

Active Memory Sharing> 개요 >> 메모리 대여 개념도

Americas

사용중

8 GB

Loan

하이퍼바이저

파티션은 하이퍼바이저에 page를 대여할 수 있습니다. Page는 추가 메모리를 필요로 하는 파티션과 공유할 수 있습니다.

Asia

사용중

8 GB

Loan

Europe

8 GB

사용중

Loan



19

Active Memory Sharing> 개요 >> 개념도

8 GB

Loan

사용중

8 GB

Loan

사용중

8 GB

사용중

10 GB

사용중

Loan

하이퍼바이저 – 대여 Pages

각 LPAR가 메모리를조금씩 차용

하이퍼바이저가도움을 요청

미사용



20

Active Memory Sharing> 개요 >> 구성도

전용메모리2 GB

공유메모리2 GB

공유메모리4 GB

하이퍼바이저

VIOS

전용메모리5 GB

공유 메모리 풀 8 GB

Logical Partitions

가상 I/O 서버

Paging Device i.e. LV/hdisk/LUN



21

Active Memory Sharing> 기대효과

전용 메모리를 할당받아 사용하는 파티션

– 파티션에 각각 필요한 메모리가 할당됨

– 워크로드 요구량이 변화되어도 메모리는 할당된파티션에서만 사용됨

– 메모리 할당이 워크로드에 최적화되지 않음0

5

10

15

20

25

Partition 3Partition 2Partition 1

0

5

10

15

20

25

Partition 4Partition 3Partition 2Partition 1

Time

Time

Mem

ory

(GB

)M

emor

y U

sage

(GB)

공유 메모리를 사용하는 파티션

– 파티션의 메모리는 공유 메모리 풀을 사용

– 메모리는 파티션이 요구하는 양만큼만 할당되고, 이렇게 사용되는 메모리는 같은 원리로 다른파티션에 의해 사용될 수도 있음

– 메모리 사용률이 더 높아짐



22

Active Memory Sharing> 전용 메모리 환경과 Active Memory Sharing 환경

0

5

10

15

20

25

30

USA Asia Europe

0

5

10

15

20

25

30

USA Asia Europe

시간 시간

전용 메모리 Active Memory Sharing



23

Active Memory Sharing> 적용형태

글로벌 환경

– 다른 시간대의 메모리 피크타임에 워크로드 요구에 맞게메모리가 할당되어 파티션이 적절한 대응을 함

주간과 야간

– 주간에는 웹 어플리케이션, 야간에는 배치 프로그램사용에 대한 메모리 워크로드를 지원함

불규칙적인 사용

– 많은 수의 파티션이 불규칙적으로 사용하는 경우에도동적으로 메모리가 할당되어 워크로드에 유연하게대응함

0

5

10

15

NightDay

0

5

10

15

AsiaAmericasEurope

Time

Time

Mem

ory

Usa

ge (G

B)M

emor

y U

sage

(GB)

0

5

10

15#10 #9 #8 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 Time

Mem

ory

Usa

ge (G

B)



24

Active Memory Sharing> 성능 예시

--

---

-

--

-

--

-

-4.0

2.0

0.04.0

3.0

2.04.0

2.0

0.03.53.0

2.01.5

1.8

3.4

3.1 3.2

3.7

2.1

3.4 3.3

00:00 00:30 01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30 04:00 04:30 05:00 05:30 06:00

Mem

ory i

n (M

B)

Partition 1 (becoming active)

Partition 3 (inactive / app idle)

(-1.6GB)

(+1.6 GB)

Application runningfull speed.

Partition 4 (active) application running full speed

Partition 2 (active) application running full speed

Elapsed time (Minutes)

Memory Bandwidth Workload

성능은 다음 요소들에 따라 바뀜:

shared memory partition들의 활동량 수준

Application memory 거동

이동되는 memory의 양

Paging device 성능All statements regarding IBM's future direction and intent are subject to change or withdrawal without notice, and represent goals and objectives only.

Partitions– 2 & 4 부하가 크고 성능이 보호되어야 함– 3 부하가 거의 없고 메모리가 낭비되고있음

– 1 이제 막 부팅되었고 메모리가 필요. 업무 부하를 만족시킬 때까지 LPAR 3에서 페이지를 steal



25

Active Memory Sharing> 메모리 가상화

Test Test

NextDB

TestDB

System Test

Non-production

NextApp Release

Trial/Prototype

Trial/Prototype

Test Test

NextDB

TestDB

System Test

NextApp Release

추가 업무 파티션이 필요하지만 메모리 여유가 없는 상황 !!

memory pool 크기 자체도 동적으로 변경 가능



26

Active Memory Sharing> PowerVM Editions

IVM

3 / Server

p520, p550

Express

Lx86


System i*,System p*

System i*,System p*

Multiple Shared Processor Pools

Shared Dedicated Capacity*

Virtual I/O Server

IVM, HMCIVM, HMCManagement

10 / Core10 / CoreMaximum LPARs

JS22 System i*, System p*

JS21, JS22,System i,System p

Servers Supported

EnterpriseStandard

PowerVM Editions

Multiple Shared Processor Pools are supported by POWER6 and HMC managed environmentsLive Partition Mobility works with AIX V5.3 and above and Linux on POWER

* POWER6 processor-based servers only

Active Memory Sharing

AIX와 i 그리고 리눅스에서 구성

Live Partition Mobility와 함께PowerVM Enterprise Edition의 기능

40여년의 IBM 가상화 역사와가상화 리더쉽을 보여줌



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Active Memory Sharing> Demo 동영상



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Documents

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