2015年11月Power Systemsテクニカル・セミナー 「進化するPower Systems仮想化機能」

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1 ここまできたか! 最新 AIX はこんなにすごい! AIX Web Seminar 日本アイ ビー エム株式会社 Power Systems テクニカルセールス システムズ ハードウェア エバンジェリスト 伊東 成倫 2015 年 12 月 10 日

2 お客様の基幹システムの安定稼動 / 連続稼動を支える AIX AIX V7.2 の発表 1) AIX Live Update for Interim Fixes 重要パッチを OS の停止を伴わずに適用可能です 2) SR-IOV を PowerVM 環境でサポート SR-IOV による Ethernet の仮想化を PowerVM (VIOS) 環境でサポートします SR-IOV が提供する QoS (Quality of Service) ネットワークの帯域幅の制御が VIOS 下で可能になります 3) Flash キャッシュ お客様環境にて Read I/O がボトルネックになっている環境 参照系のワークロードにおいては 高速なストレージ Flash や SSD をキャッシュとして使用することにより AIX (OS) の機能で パフォーマンスを改善します 2

3 AIX ロードマップ お客様の基幹システムの 安定稼動/連続稼動 を支える AIX V7.2 を発表 次世代 AIX も開発中 POWER6 サポート 2010 POWER6+ サポート POWER7 サポート POWER7+ サポート POWER8 サポート 2021 AIX next New TL: テクノロジー レベル SP: サービス パック AIX V 年10月 発表 AIX V7.1 TL/SP 2010年09月(GA) TL/SP 延長サポート AIX V6.1 通常サポート 2007年11月(GA) TL/SP AIX V サービス終了 通常サポート (10年) AIX V5.3 TL/SP 3 AIX V 年08月(GA) 通常サポート (8年) 延長サポート 延長サポート AIX V サービス終了 IBM の今後の方針に関するあらゆる情報は 告知無く変更ないし取り止めとなる可能性があります

4 目次 AIX Live Update PowerVM 環境における SR-IOV のサポート Flash キャッシュ 5

5 AIX Live Update 6

6 AIX Live Update OS メンテナンスに伴うサービス停止時間を短縮 AIX 稼働中にカーネルの更新が可能 OS 再起動やアプリケーションの停止を伴わずに Fix を適用 AIX V7.2 の新機能 今回のリリースでは Interim fixes (ifix) に対応 Power Systems LPAR1 ワーク ロード 元のOS領域 (rootvg) 移行 ワーク ロード クローン ent ent LPAR1 ifix 適用済み OS 領域 (rootvg) VIOS 7 外部ストレージ

7 AIX Live Update 処理フロー - 概要 Step1 : ifix 適用 用のクローン環境の作成 alt_disk_copy で オリジナル環境(rootvg)のクローンを作成 コピー先の環境に ifix を適用 ifix 適用済み の環境となる サロゲート LPAR を作成 サロゲート とは 代理の という意味 Step2 : ワークロードのチェックポイントを取得して移行 WPAR Live Application Mobility 機能を使用してサロゲート LPAR への 引越し Step3 : クリーンアップ 8

8 ブートrootvgとして使用されているdisk Live Update 処理 (1) 対象LPAR側で操作されているdisk 対象LPAR側には使用されていないdisk Step 1 : クローン環境の作成 (元 LPAR 側の設定変更) 仮想イーサネットを作成 Power Systems 元LPAR[lpar01_lku0] ID:25 hdisk0 rootvg hdisk1 altinst_ro otvg+ifix hdisk2 (未使用) 元LPAR サロゲートLPAR間のプ ライベートLANとして使用 元LPARのLPAR名を変更 HMC ent1 ent0 fcs0 fcs1 lpar01_lku0 VIOS SEA NPIV alt_disk_copyの実施 hdisk1に対してifix適用 ifix 適用後は exportvg を実施 9

9 ブートrootvgとして使用されているdisk Live Update 処理 (2) 対象LPAR側で操作されているdisk 対象LPAR側には使用されていないdisk Step 1 : クローン環境の作成 (サロゲート LPAR の起動) サロゲートLPARを作成 Power Systems 元LPAR[lpar01_lku0] ID:25 hdisk0 rootvg hdisk1 (altinst_ro otvg+ifix) hdisk2 rootvg ミラー HMC ent1 ent0 fcs0 fcs1 VIOS SEA ent1 NPIV ent0 hdisk0 (rootvg) fcs1 hdisk1 altinst_ro otvg+ifix hdisk2 (rootvg ミラー) 元LPARからHMCへ指示 仮想イーサネットを作成 ディスク パスの変更 元LPARから仮想FC(片側)を削除後 サロゲートLPARに仮想FCを作成 サロゲートLPARを起動 ブートディスクは hdisk1 を使用 元LPARでrootvgのミラー hdisk2 を使用 サロゲートLPAR[lpar01] ID:125 10

10 ブートrootvgとして使用されているdisk Live Update 処理 (3) 対象LPAR側で操作されているdisk 対象LPAR側には使用されていないdisk Step 2 : ワークロードの移行 元 LPAR でチェックポイントを取得 Power Systems 元LPAR[lpar01_lku0] ID:25 hdisk0 (rootvg) SPLIT hdisk1 (altinst_ro otvg+ifix) hdisk2 rootvg HMC ent1 ent0 fcs0 VIOS SEA ent1 NPIV ent0 hdisk0 rootvg chroot fcs1 hdisk1 altinst_ro otvg+ifix サロゲートLPAR[lpar01] ID: hdisk2 (rootvg) rootvg ミラー状態の解除 元LPAR は hdisk2 で稼動 サロゲートLPARで rootvg(hdisk0) をchroot環境内にインポート サロゲートLPARで IP アドレス お よびワークロードを引継ぐ rootvg(hdisk0)をchroot環境で稼動 RSCT など一部のプロセスは再起動 chroot 環境で ifix を適用し ブートディスクを hdisk0 に変更

11 ブートrootvgとして使用されているdisk Live Update 処理 (4) 対象LPAR側で操作されているdisk 対象LPAR側には使用されていないdisk Step 3 : クリーンアップ 元LPARの停止 Power Systems 元LPAR[lpar01_lku0] ID:25 hdisk0 (rootvg +ifix) hdisk1 (altinst_ro otvg+ifix) hdisk2 rootvg 元LPARで使用していた仮想FCを サロゲートLPARへ切替え HMC ent1 ent0 fcs0 プライベート用仮想Ethを削除 元LPAR サロゲートLPAR両方 VIOS SEA ent1 ent0 hdisk0 rootvg +ifix NPIV fcs0 fcs1 hdisk1 lvup_root vg hdisk2 (rootvg) サロゲートLPAR[lpar01] ID: 元LPARを削除 使用していたリソースを解放 /etc /inittabの変更 hdisk1が lvup_rootvg として認 識されるため 削除設定を追加

12 AIX Live Update - SMIT メニュー - SMIT メニュー # smitty install Install and Update Software Install Software PREVIEW only? プレビュー時は yes Live Update 実行時は no INVOKE live update? yes Install Software Type or select values in entry fields. Press Enter AFTER making all desired changes. [TOP] [Entry Fields] * INPUT device / directory for software. * SOFTWARE to install [_all_latest] + PREVIEW only? (install operation will NOT occur) yes + COMMIT software updates? no + SAVE replaced files? no + AUTOMATICALLY install requisite software? yes + EXTEND file systems if space needed? yes + OVERWRITE same or newer versions? no + VERIFY install and check file sizes? no + Include corresponding LANGUAGE filesets? yes + DETAILED output? no + Process multiple volumes? yes + ACCEPT new license agreements? yes + PREVIEW new LICENSE agreements? no + 13 INVOKE live update? yes + Requires /var/adm/ras/liveupdate/lvupdate.data. ( 後略 )

13 AIX Live Update - 構成上の考慮点 Live Update の前提 AIX V7.2 AIX V7.2 は POWER7/7+ および POWER8 をサポート Live Update 可能な ifix # emgr d v[2 3] e [ifix名(epkg.z)] で確認可能 LU CAPABLE が yes 構成上の考慮点 VIOS 環境 マルチ パス構成 1 パスずつサロゲート LPAR に付け替えるため サロゲート LPAR 用 CPU / メモリー および クローン / ミラーリング用 ストレージが追加で必要 DB2 purescale, Oracle RAC, 等のクラスター環境は対象外 14

14 PowerVM 環境に於ける SR-IOV のサポート 15

15 PowerVM の進化 PowerVM は常に進化を続けています VIOS のバージョンごとの新機能の例 VIOS Live Partition Mobility サポート VIOS NPIV サポート VIOS Shared Storage Pool サポート PowerVM VIOS AIX Linux IBM i POWER Hypervisor Power Systems Hardware 16 PowerVM は仮想化機能と VIOS を含んだ総称です

16 SR-IOV を PowerVM 環境でサポート ネットワークの帯域制御を実現 SR-IOV の帯域制御によりパフォーマンスを必要とする区画に帯域を保証 広帯域を必要とするファイル サーバーやバッチ処理時の大量のデータ転送など SR-IOV vnic による VIO クライアントの帯域制御と PowerVM による Live Partition Mobility の両立を実現 ネットワーク転送に要する CPU 負荷を低減 SR-IOV vnic により 従来 SEA で使用してた VIOS の CPU 使用量をゼロに削減 17

17 SR-IOV とは SR-IOV : Single Root I/O Virtualization PCI デバイス側で仮想化をサポートする規格 (*) PCI バス規格を管理している PCI-SIG (PCI Special Interest Group) により2007年10月に策定 (*) 物理ポートを複数の パーティション / VM で 共有する機能を ハードウェアにて提供 パーティション / VM #01 論理 ポート 論理 ポート パーティション / VM #02 論理 ポート 論理 ポート パーティション / VM #03 論理 ポート 論理 ポート 各論理ポートに割り当てる ネットワーク帯域の最小値 をパーセント[%]で指定 PCIe3 4 ポート 10 GbE SR アダプター 10 Gbps - 16 Virtual Functions 10 Gbps - 16 Virtual Functions 10 Gbps - 16 Virtual Functions (*) 出典: ITpro SR-IOV とは, 2010/01/ Gbps - 16 Virtual Functions

18 Power Systems におけるSR-IOV サポートの拡張 PowerVM 環境にて vnic をサポート vnic は新たなデバイス 従来 論理ポートを SEA (Shared Ethernet Adapter) 経由で SR-IOV 論理ポート を共有することは可能 VIOC では Virtual Ethernet を構成 LPAR の vnic 構成時に VIOS 上の必要な構成を自動で定義 VIOS 上の論理ポート と vnic server device を構成 従来の構成 LPAR#1-1 論理 ポート SR-IOV vnic 構成 LPAR#1-4 LPAR#1-3 Virtual Ether Virtual LPAR#1-2 Ether Virtual Ether VIOS SEA Virtual Ether 論理 ポート VIOS 論理 VF ポート vnic vnic Server Server LPAR#2-2 vnic vnic 15 % Power Hypervisor 19 LPAR#2-1 SR-IOV 対応 アダプター 20 %

19 SR-IOV vnic 活用のメリット (1) ネットワークの帯域制御を実現 割り当てたい最小の帯域を % で指定 使用帯域 [Gbps] 帯域制御の例 LPAR1 を 2 98 % で割当を変更 LPAR2 は 2% 割当で固定 20 LPAR2 LPAR LPAR1 の割当帯域 [%] 80 98

20 SR-IOV vnic 活用のメリット (2) ネットワーク転送に要する CPU 負荷を低減 vnic は VIOS の CPU を消費せずに通信可能 ネットワーク転送時の CPU 使用量の合算 送信側 VIOS 0.85 PU 0 PU 受信側 VIOS 1.0 PU 0 PU (例) 5 Gbps 転送時の CPU 使用量 送信側 VIOS SEA VE PE Client (送信) 受信側 VIOS 1.0 送信側 VIOS VE Client (送信) VF vnic Serv vnic VF vnic Serv vnic 送信側 VIOS 0.85 PE VE SEA 受信側 VIOS SEA 構成 21 VE Server (受信) Server 0.59 Server 0.43 Client 0.37 Client 0.40 SEA + Virtual Ethernet (largesend オプション あり) SR-IOV vnic 受信側 VIOS Server (受信) SR-IOV vnic 構成

21 (参考) SR-IOV vnic の構成と前提条件 SR-IOV vnic の構成 HMC (Hardware Management Console) から構成 QoS (帯域制御) も HMC から設定 前提条件 HMC Firmware VIOS AIX IBM i Linux 22 : V8 R8.4.0 以降 : 840 以降 : V2.2.4 以降 : AIX 7.1 TL4 以降 AIX 7.2 以降 : IBM i 7.1 TR11 以降 IBM i 7.2 TR3 以降 : サポート予定

22 SR-IOV vnic デモ 簡単に vnic が構成できることをご覧ください 実機でのデモを ご覧ください 23

23 ( 参考 ) SR-IOV vnic 構成手順 24

24 Flash キャッシュ 25

25 サーバー ベース Flash キャッシング Flash との組み合わせで I/O パフォーマンスを向上 SAN のワークロードをサーバーに オフロードすることにより パフォーマンス向上 Server より多くのトランザクションを処理 応答時間の短縮 I/O APIs (ファイルシステム, Device, 等) Flash Cache Engine キャッシュは透過的に行われるため アプリケーションの変更は不要 Power Systems に構成した Flash を SAN ストレージ上のデータの キャッシュとして使用 ワークロード Flash / SSD SAN LUN LUN LUN 内蔵 SSD 拡張 I/O drawer (EXP24S) 搭載 SSD Ultra SSD I/O drawer (EXP30), 等 26

26 サーバー ベース Flash キャッシュの構成 LPAR に割り当てるケース LPAR に割り当てた SSD を Flash キャッシュとして使用 Live Partition Mobility (LPM) は実行できない LPAR FC DD hdisk CM Cache engine PowerVM vcache SSD Cache DD FC SSD adapter adapter 仮想 I/O(VIOS) 環境のケース SSD キャッシュ管理プールを VIOS 内に保持 クライアント LPAR は vscsi インターフェースを使用 Live Partition Mobility (LPM) 可能 LPAR CM Cache engine VFC DD hdisk vcache VSCSI Client DD VIOS VSCSI Server PowerVM Cache mgt LVM cmpool cmpart FC DD hdisk SSD Cache DD FC SSD adapter adapter SSD SAN SAN SSD 27 Disks Disks

27 (参考) Flash キャッシュの効果 - read perf. read パフォーマンスを測定 Flash キャッシュ あり と 無し で比較 内蔵ディスク / DS5000 / V7000 環境で比較 ブロック サイズを変えて測定 5.1 倍 倍 3.1 倍

28 AIX Live Update PowerVM 環境における SR-IOV のサポート Flash キャッシュ +α 止めない仕組み PowerHA Non-Disruptive Upgrade のサポート PowerVM の進化 Live Partition Mobility の高速化 Flash の活用 Flash の活用による LVM mirroring Read の高速化 29

29 PowerHA Non-Disruptive Upgrade サポート ダウンタイムなしで PowerHA をマイグレーション ノード引継ぎを伴わずに PowerHA ソフトウェアをアップグレード可能 アップグレード プロセス中で AIX のリブートが不要な場合に可能 現時点では AIX の TL レベルのアップグレードではリブートが必要 AIX 7.1 TL03 / 6.1 TL09 上の PowerHA 7.2 をサポート PowerHA 7.2 の新機能である 自動リポジトリー ディスク リプレ ース, 等は AIX 7.1 TL04 / AIX 7.2 でサポート PowerHA Non Disruptive Upgrade AIX AIX (2015) PowerHA 7.2 AIX 713 * 619 * (2013) PowerHA 72 (2015)

30 Live Partition Mobility 処理の高速化 計画停止時間 / 新筐体への移行時間 を短縮 LPM のネットワーク転送 処理スピードを高速化 筐体間ネットワークの広帯域化への対応 40 Gb Ethernet や Link Aggregation 環境への対応 LPM 処理のマルチスレッド化 1 LPM につき 1 スレッドだった処理を最大 4 スレッドで対応 LPAR のメモリー情報の転送 (LPM 処理, VIOS 間)の速度 を向上 31 LPAR 1 LPAR 1 LPAR 2 LPAR 2 LPAR 3 LPAR 3 LPAR 4 VIOS VIOS サーバー A サーバー B

31 (参考) LPM パフォーマンス検証 検証環境 VIOS は 10 Gb Ethernet x2 で EtherChannel を構成 特別な tuning 無し (window size, MTU, large_send, 等) VIOC は 160 GB メモリーを割り当て 検証結果 32 VIOS version スレッド 数 LPM 処理時間 メモリー転送 時間 (概算) メモリー転送 総量 [GB] 平均通信速度 [Mbps] case 1 V m 49s 13m 15s 170 1,752 case 2 V m 04s 08m 05s 169 2,845 case 3-1 V m 28s 03m 30s 162 6,465 case 3-2 V m 30s 02m 40s 167 8,146 case 3-3 V m 13s 02m 25s 167 9,299

32 Flash ベース ストレージ への LVM ミラーリング LVM ミラー先を Flash にすることにより ディスクの総合的なパフォーマンスが向上 全ての read を特定のミラーに誘導する 新しい LVM ミラーリング ポリシー Read パフォーマンス向上のために LVM ミラーを Fast コピーとして 利用可能 プライマリー ストレージ リソースを オフロード ストレージ環境の全体的な パフォーマンスを向上 AIX 7.1 TL 3 SP4 以降でサポート コマンド例 mklv y lv1 c 2 R 2 vg1 100 chlv R 1 lv1 lslv lv1 (preferred read copy として表示) 33 Application File System AIX LVM Writes Primary Storage (lv1) LVM Mirroring Preferred Read Path LVM Mirror (lv1) Flash Based Storage (SAN or direct attached)

33 まとめ 34

34 ついにここまできました!! お客様の基幹システムの安定稼動 / 連続稼動を支える AIX AIX V7.2 1) AIX Live Update for Interim Fixes 重要パッチを OS の停止を伴わずに適用可能です 2) SR-IOV を PowerVM 環境でサポート SR-IOV による Ethernet の仮想化を PowerVM (VIOS) 環境でサポートします SR-IOV が提供する QoS (Quality of Service) ネットワークの帯域幅の制御が VIOS 下で可能になります 3) Flash キャッシュ お客様環境にて Read I/O がボトルネックになっている環境 参照系のワークロードにおいては 高速なストレージ Flash や SSD をキャッシュとして使用することにより AIX (OS) の機能で パフォーマンスを改善します 35

35 IBM Corporation All Rights Reserved. ワークショップ セッション および資料は IBM またはセッション発表者によって準備され それぞれ独自の見解を反映したものです それらは情報提供の目的のみで提供されており いかなる参加者に対しても法律的またはその他の指導や助言を意図したものではなく またそのような結果を生むものでもありません 本講演資料に含まれている情報については 完全性と正確性を期するよう努力しましたが 現状のまま 提供され 明示または暗示にかかわらずいかなる保証も伴わないものとします 本講演資料またはその他の資料の使用によって あるいはその他の関連によって いかなる損害が生じた場合も IBM は責任を負わないものとします 本講演資料に含まれている内容は IBM またはそのサプライヤーやライセンス交付者からいかなる保証または表明を引きだすことを意図したものでも IBM ソフトウェアの使用を規定する適用ライセンス契約の条項を変更することを意図したものでもなく またそのような結果を生むものでもありません 本講演資料で IBM 製品 プログラム またはサービスに言及していても IBM が営業活動を行っているすべての国でそれらが使用可能であることを暗示するものではありません 本講演資料で言及している製品リリース日付や製品機能は 市場機会またはその他の要因に基づいて IBM 独自の決定権をもっていつでも変更できるものとし いかなる方法においても将来の製品または機能が使用可能になると確約することを意図したものではありません 本講演資料に含まれている内容は 参加者が開始する活動によって特定の販売 売上高の向上 またはその他の結果が生じると述べる または暗示することを意図したものでも またそのような結果を生むものでもありません パフォーマンスは 管理された環境において標準的な IBM ベンチマークを使用した測定と予測に基づいています ユーザーが経験する実際のスループットやパフォーマンスは ユーザーのジョブ ストリームにおけるマルチプログラミングの量 入出力構成 ストレージ構成 および処理されるワークロードなどの考慮事項を含む 数多くの要因に応じて変化します したがって 個々のユーザーがここで述べられているものと同様の結果を得られると確約するものではありません 記述されているすべてのお客様事例は それらのお客様がどのように IBM 製品を使用したか またそれらのお客様が達成した結果の実例として示されたものです 実際の環境コストおよびパフォーマンス特性は お客様ごとに異なる場合があります IBM IBM ロゴ ibm.com AIX, POWER8, POWERVM, Power Systems は 世界の多くの国で登録された International Business Machines Corporation の商標です 他の製品名およびサービス名等は それぞれ IBM または各社の商標である場合があります 現時点での IBM の商標リストについては をご覧ください IT Infrastructure Library は英国 Office of Government Commerce の一部である the Central Computer and Telecommunications Agency の登録商標です Linux は Linus Torvalds の米国およびその他の国における登録商標です 36

36 Open innovation to put data to work International Business Machines Corporation