本文描述在實(shí)施項(xiàng)目中運(yùn)用IBM虛擬化技術(shù)搭建測試環(huán)境，實(shí)現(xiàn)快速測試化，并解析IBM虛擬化技術(shù)原理。同時(shí)針對軟件測試行業(yè)的特點(diǎn)，從最大限度地利用IT軟硬件的有限資源，對快軟件測速測試方面進(jìn)行探討，為信息系統(tǒng)部署速度、消除臆測和提高測試效率。

近日，由中國軟件評測中心實(shí)施項(xiàng)目關(guān)于在IBM 750小型機(jī)部署的Oracle的集群模式。按計(jì)劃部署三套集群環(huán)境，分別是AIX6.1操作系統(tǒng)下的Oracle 10g、Oracle 11g集群模式和AIX7.1操作系統(tǒng)下的Oracle 11g集群模式，需要6套AIX操作系統(tǒng)。由于資源有限，只有一臺IBM 750小型機(jī)，所以采用IBM的PowerVM虛擬化技術(shù)，虛擬出6臺模擬服務(wù)器，進(jìn)行資源的搭建。本文結(jié)合在中國評測的實(shí)際項(xiàng)目，詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)IBM 750小型機(jī)虛擬化技術(shù)過程，具體如下：

1虛擬化技術(shù)PowerVM

服務(wù)器虛擬化允許將一個(gè)物理服務(wù)器分成多個(gè)安全的虛擬服務(wù)器，可幫助降低硬件購買成本和管理成本。本次實(shí)施采用PowerVM虛擬化技術(shù)，這種技術(shù)關(guān)鍵特性包括動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)、微分區(qū)(Micro-partition)、內(nèi)存及I/O虛擬化(Virtual I/O Server)、工作負(fù)載分區(qū)(Workload Partition)、 POWER6動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移(Live Partition Mobility)等。通過IBM HMC小型機(jī)硬件管理終端進(jìn)行分配管理。

1.1 工作負(fù)載分區(qū)

PowerVM技術(shù)可以指出一種虛擬化功能是“工作負(fù)載分區(qū)(WPAR)”。WPAR 可將工作負(fù)載整合到單一AIX操作系統(tǒng)上，不同WPAR運(yùn)行的工作負(fù)載之間相互隔離。對于所承載的應(yīng)用程序來說，每個(gè)工作負(fù)載分區(qū)都是一個(gè)安全的、隔離的環(huán)境。

1.2 POWER系統(tǒng)管理程序(Hypervisor)：

控制分配物理處理器可以把資源分配給每個(gè)共享的處理器分區(qū)。在這種情況下，一個(gè)共享處理器緩沖池包含多個(gè)物理處理器共享分配在多個(gè)分區(qū)。

1.3 虛擬I/O服務(wù)器(VIOS)

PowerVM技術(shù)可以提供虛擬I/O服務(wù)器(VIOS) 。虛擬I/O服務(wù)器(VIOS)是PowerVM特定用途的一個(gè)分區(qū)，用來為分區(qū)提供虛擬I/O資源。VIOS擁有與分區(qū)共享的資源。分配給VIOS分區(qū)的物理適配器可由一個(gè)或多個(gè)其他分區(qū)共享。由于每個(gè)分區(qū)不再需要專用網(wǎng)絡(luò)適配器、磁盤適配器和磁盤驅(qū)動(dòng)器，以及磁帶適配器和磁帶驅(qū)動(dòng)器，因此VIOS可以降低成本。利用VIOS，可以輕松創(chuàng)建分區(qū)用于測試、開發(fā)或生產(chǎn)。PowerVM還可以在同一個(gè)系統(tǒng)上支持專用I/O和VIOS 。因此，一個(gè)單一系統(tǒng)的某些分區(qū)可以配置VIOS托管的I/O，而其他分區(qū)可以配置專用I/O設(shè)備。

如圖1-PowerVM框架示意圖所示：

圖 1 PowerVM框架示意圖-資料來源于中國評測

1.4 測試環(huán)境：

本次實(shí)施測試的環(huán)境是一臺IBM 750 Power System服務(wù)器，應(yīng)用HMC小型機(jī)硬件管理終端，對Power System服務(wù)器上的分區(qū)進(jìn)行配置和日常管理。

請根據(jù)圖2測試機(jī)器參數(shù)數(shù)據(jù)示意圖如下：

圖 2 測試機(jī)器參數(shù)示意圖-資料來源于中國評測

1.5內(nèi)存虛擬化

PowerVM具有活動(dòng)內(nèi)存共享(功能Active Memory Sharing)，可根據(jù)需要在分區(qū)之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，可以優(yōu)化存儲池的整體物理內(nèi)存的使用情況。除了共享內(nèi)存外，PowerVM還可以支持分配專用內(nèi)存，使同一系統(tǒng)可同時(shí)具備共享內(nèi)存的分區(qū)和采用專用內(nèi)存的分區(qū)。

1.6 CPU虛擬化

PowerVM支持的動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)(LPAR)功能，并允許每個(gè)單獨(dú)的分區(qū)可以作為一個(gè)完全獨(dú)立的AIX操作環(huán)境，每個(gè)邏輯分區(qū)就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器運(yùn)行。分區(qū)可擁有專用或共享的處理器資源，通過共享資源，PowerVM可自動(dòng)在多個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)之間調(diào)整處理器池資源，借用閑置分區(qū)的處理能力處理其他分區(qū)的大量交易。

圖 3 虛擬機(jī)分配方案示意如下：

圖3虛擬機(jī)分配方案示意圖-資料來源于中國評測

1.7微分區(qū)和共享處理器邏輯分區(qū)

微分區(qū)允許虛擬分區(qū)只占用一部分的CPU資源，最細(xì)的顆粒度可以只到一個(gè)CPU核心的1/10。虛擬服務(wù)器可以在任何物理服務(wù)器上運(yùn)行，因?yàn)槲锢硖幚砥魇峭耆蚕淼?。而共享的處理器邏輯分區(qū)可以在微分區(qū)的基礎(chǔ)上，通過使用一種稱為未封頂分區(qū)的特性來擴(kuò)大CPU數(shù)量和它們的授權(quán)容量(Entitled Capacity，EC)，授權(quán)容量在創(chuàng)建CPU的配置文件時(shí)配置。這是一項(xiàng)重要特性，因?yàn)樵试S系統(tǒng)在突發(fā)的CPU密集時(shí)期，從一個(gè)共享的處理器池的其他邏輯分區(qū)中分配未使用的CPU資源，這些資源在其他時(shí)間是空閑的，這樣，能夠夠以一種動(dòng)態(tài)方式簡化工作負(fù)載管理。則CPU資源的調(diào)整單位可精細(xì)到1/100核心，方便精確性管理。

同時(shí)在AIX操作系統(tǒng)上激活SMT，SMT技術(shù)允許在一顆物理 CPU(core)上并發(fā)的的執(zhí)行兩個(gè)線程，本次實(shí)施項(xiàng)目采用激活激活SMT配置，也通過這種技術(shù)可以提高CPU處理單元的利用率。

如圖4處理器分配方案示意圖：

圖4處理器分配方案示意圖-資料來源于中國評測

1.8虛擬 SCSI

vSCSI 機(jī)制讓 VIOS 可以通過虛擬的 SCSI 連接把磁盤卷提供給客戶機(jī) LPAR。有了 vSCSI 實(shí)現(xiàn)，VIOS 管理機(jī)制就可以控制客戶機(jī) LPAR 的所有磁盤分配。首先，SAN 管理機(jī)制把每個(gè)基于 SAN 的 LUN 分配給 VIOS。然后，VIOS管理機(jī)制可以必須把 LUN 分配給客戶機(jī) LPAR。

圖5虛擬 SCSI分配方案示意圖-資料來源于中國評測

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2 相關(guān)命令：

2.1顯示vaix0和vaix1的物理處理器個(gè)數(shù)

# prtconf | grep Processors

Number Of Processors: 4

2.2顯示vaix2、vaix3、vaix4和vaix5的物理處理器個(gè)數(shù)

# prtconf | grep Processors

Number Of Processors: 4

2.3顯示vaix0和vaix1的邏輯處理器

# pmcycles -m

CPU 0 runs at 3612 MHz CPU 1 runs at 3612 MHz

CPU 2 runs at 3612 MHz CPU 3 runs at 3612 MHz

CPU 4 runs at 3612 MHz CPU 5 runs at 3612 MHz

CPU 6 runs at 3612 MHz CPU 7 runs at 3612 MHz

CPU 8 runs at 3612 MHz CPU 9 runs at 3612 MHz

CPU 10 runs at 3612 MHz CPU 11 runs at 3612 MHz

CPU 12 runs at 3612 MHz CPU 13 runs at 3612 MHz

CPU 14 runs at 3612 MHz CPU 15 runs at 3612 MHz

2.4顯示vaix2、vaix3、vaix4和vaix5的邏輯處理器

# pmcycles -m

CPU 0 runs at 3612 MHz CPU 1 runs at 3612 MHz

CPU 2 runs at 3612 MHz CPU 3 runs at 3612 MHz

CPU 4 runs at 3612 MHz CPU 5 runs at 3612 MHz

CPU 6 runs at 3612 MHz CPU 7 runs at 3612 MHz

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3 同類產(chǎn)品介紹

3.1 Windows虛擬機(jī)(Virtual PC)

Windows虛擬機(jī)(Virtual PC)是微軟目前最新的虛擬化技術(shù)，該技術(shù)可以幫助用戶在一臺計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且Windows虛擬機(jī)僅支持Windows系統(tǒng)，并不支持蘋果Mac OS X和開源系統(tǒng)。

3.2 VMware Workstation

VMware Workstation 允許操作系統(tǒng)(OS)和應(yīng)用程序(Application)在一臺虛擬機(jī)內(nèi)部運(yùn)行。虛擬機(jī)是獨(dú)立運(yùn)行主機(jī)操作系統(tǒng)的離散環(huán)境。在 VMware Workstation 中，你可以在一個(gè)窗口中加載一臺虛擬機(jī)，它可以運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。你可以在運(yùn)行于桌面上的多臺虛擬機(jī)之間切換，通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享虛擬機(jī)(例如一個(gè)公司局域網(wǎng))，掛起和恢復(fù)虛擬機(jī)以及退出虛擬機(jī)。這一切不會影響你的主機(jī)操作和任何操作系統(tǒng)或者它正在運(yùn)行的應(yīng)用程序。

3.3 HP T310、T410虛擬機(jī)HP VMware

HP第8代客戶端虛擬化適用于基于VMware vSphere和Citrix Xen Desktop，其參考架構(gòu)專為支持虛擬桌面而設(shè)計(jì)。該解決方案進(jìn)一步豐富了HP VMware View參考架構(gòu)家族，旨在作為服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)和軟件配置的“藍(lán)圖”，可加快部署速度、消除臆測以及最大限度地提高IT基礎(chǔ)設(shè)施的效率。

4虛擬化技術(shù)的多種形式劃分

從實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)營的應(yīng)用系統(tǒng)的角度來看，大多數(shù)部署的系統(tǒng)根據(jù)涉及的服務(wù)器數(shù)以及操作系統(tǒng)實(shí)例數(shù)有關(guān)，可以將虛擬化技術(shù)進(jìn)行多種形式劃分。下面中的圖6虛擬化技術(shù)進(jìn)行多種形式劃分示意圖顯示了操作系統(tǒng)與服務(wù)器和操作系統(tǒng)實(shí)例的對應(yīng)關(guān)系。

圖6虛擬化技術(shù)進(jìn)行多種形式劃分示意圖-資料來源于中國評測

4.1 動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移

動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移 (Live Partition Mobility) 允許您將正在運(yùn)行的 AIX 和 Linux 分區(qū)，以及它們所承載的應(yīng)用程序從一個(gè)物理服務(wù)器遷移到另一個(gè)物理服務(wù)器，而不會對基礎(chǔ)服務(wù)產(chǎn)生任何影響。這項(xiàng)遷移操作只需要花費(fèi)幾秒鐘的時(shí)間即可完成，可以維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)事務(wù)的完整性。這項(xiàng)遷移操作將傳輸整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境，包括處理器的狀態(tài)、內(nèi)存、附加的虛擬設(shè)備，以及連接的用戶。

4.2靜態(tài)遷移

靜態(tài)遷移：也叫做常規(guī)遷移、離線遷移(Offline Migration)。就是在虛擬機(jī)關(guān)機(jī)或暫停的情況下從一臺物理機(jī)遷移到另一臺物理機(jī)。因?yàn)樘摂M機(jī)的文件系統(tǒng)建立在虛擬機(jī)鏡像上面，所以在虛擬機(jī)關(guān)機(jī)的情況下，只需要簡單的遷移虛擬機(jī)鏡像和相應(yīng)的配置文件到另外一臺物理主機(jī)上;如果需要保存虛擬機(jī)遷移之前的狀態(tài)，在遷移之前將虛擬機(jī)暫停，然后拷貝狀態(tài)至目的主機(jī)，最后在目的主機(jī)重建虛擬機(jī)狀態(tài)，恢復(fù)執(zhí)行。這種方式的遷移過程需要顯式的停止虛擬機(jī)的運(yùn)行。從用戶角度看，有明確的一段停機(jī)時(shí)間，虛擬機(jī)上的服務(wù)不可用。這種遷移方式簡單易行，適用于對服務(wù)可用性要求不嚴(yán)格的場合。

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5利用虛擬化技術(shù)進(jìn)行測試方法規(guī)劃

在同等資源下，虛擬機(jī)數(shù)量的擴(kuò)展性能對比測試，可以采用對相同指令集框架下和不同指令集框架下虛擬服務(wù)器的CPU、內(nèi)存與I/O子系統(tǒng)進(jìn)行壓力測試。同時(shí)也可以進(jìn)行增加虛擬機(jī)數(shù)量測定對系統(tǒng)的負(fù)載測試。通過這類測試方法，可以進(jìn)行最大限度的利用有限資源，進(jìn)行多次重復(fù)測試和對比測試。

5.1測試規(guī)劃

圖 7 測試規(guī)劃示意圖-資料來源于中國評測

5.1 虛擬多臺服務(wù)器集群的相同應(yīng)用系統(tǒng)功能點(diǎn)測試方法

針對一臺物理服務(wù)器，從最大限度地利用IT軟硬件有限資源的角度分析，可以利用虛擬化技術(shù)在一臺服務(wù)器部署虛擬多臺服務(wù)器集群測試方法，提高信息系統(tǒng)部署速度和提高測試效率。如圖7 虛擬多臺服務(wù)器集群測試方法示意圖：

圖8 虛擬多臺服務(wù)器集群測試方法示意圖-資料來源于中國評測

6虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢和特點(diǎn)

虛擬化最大的優(yōu)勢就是服務(wù)器整合，節(jié)省運(yùn)營成本，可以最大限度地利用IT軟硬件有限資源，提高信息系統(tǒng)部署速度、消除臆測和提高測試效率。但這對企業(yè)運(yùn)營來說也意味著增加了風(fēng)險(xiǎn)。服務(wù)器虛擬化發(fā)生的主要問題是單點(diǎn)故障，過去用戶可以在他們的多臺物理服務(wù)器上運(yùn)行10項(xiàng)工作負(fù)載，當(dāng)其中一臺服務(wù)器宕機(jī)時(shí)，雖然情況很糟糕，但不至于波及到整個(gè)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，10項(xiàng)工作負(fù)載不可能停止運(yùn)行。而在虛擬化環(huán)境里，如果10項(xiàng)工作負(fù)載都在一臺服務(wù)器上運(yùn)行，那么一旦該物理服務(wù)器宕機(jī)，就意味著所有的工作負(fù)載都會陷入癱瘓，對企業(yè)來說就是災(zāi)難了。而利用IBM虛擬技術(shù)中的動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移功能可以將工作負(fù)載從一臺物理服務(wù)器遷移到另一臺物理服務(wù)器上，不會受宕機(jī)的影響。