Einführung in den Integrity VM-Speicher

Der Hauptzweck von Integrity VM besteht darin, die Systemressourcennutzung auf Integrity-Servern zu erhöhen. Das Integrity VM-Speichersubsystem erfüllt diese Zielvorgabe, indem mehreren virtuellen Systemen erlaubt wird, eine Vielzahl von physischen Speicheradaptern und -geräten, die auf einem Integrity-Server verfügbar sind, gemeinsam zu verwenden. Außerdem ermöglicht das Integrity VM-Speichersubsystem, dass eine einzelne Speicher-LUN auf dem VM Host in kleinere Einheiten aufgeteilt werden kann, die als separate Einzelplatten oder DVDs auf der virtuellen Plattform verwendet werden können.

Ebenso wie bei HP Integrity-Servern wird erwartet, dass für virtuelle Systeme mehrere verschiedene Speichergerättypen für die Verwendung verfügbar sind. Das Integrity VM-Speichersubsystem stellt Platten, DVDs, Bänder und Medienwechsler zur Verfügung, damit sie von einem Gastbetriebssystem verwendet werden können. Die Art und Weise, wie Virtualisierung die physische Hardware abstrahiert, stellt zusätzlich eine gemeinsame unterstützbare Schnittstelle bereit, mit der ein Gastbetriebssystem interagieren kann. Da ein Gastbetriebssystem nur auf virtuelle Integrity VM-Hardware zugreift, kann das Gastbetriebssystem physische Hardware verwenden, die es auf einem HP Integrity-Server nicht unterstützt.

Für jede neue Version des Integrity VM-Speichersubsystems soll eine Leistungsoptimierung erreicht werden. Die Leistung wird mit jeder Version verbessert, indem die Kosten der Virtualisierung verringert, neue Funktionen im VM Host bereitgestellt und Betriebssysteme für die virtuelle Plattform optimiert werden. Gleichzeitig bietet Integrity VM Host-Administratoren eine größere Auswahl an Virtualisierungsmöglichkeiten, damit diese das für ihre Bedürfnisse optimale Gleichgewicht zwischen Virtualisierung und Leistung finden können.

Um Probleme bei der Unterstützung mehrerer virtueller Systeme auf einem physischen Computer zu vermeiden, isoliert Integrity VM jedes einzelne virtuelle System. Mithilfe von Integrity VM-Befehlen legt der VM Host-Administrator die physischen Speicherressourcen fest, auf die die einzelnen virtuellen Systeme zugreifen können. Diese Speicherisolierung wird vom Integrity VM-Speichersubsystem über DMA-Begrenzungsprüfungen für jeden E/A-Vorgang eines virtuellen Systems erreicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass ein virtuelles System nicht auf den Arbeitsspeicher eines anderen virtuellen Systems zugreift.

VM Host-Administratoren erwarten, dass die virtuellen Systeme so einfach zu konfigurieren sind wie HP Integrity-Server. Das Integrity VM-Speichersubsystem ermöglicht das einfache Ändern der Speichergeräte über Integrity VM-Befehle. Mithilfe dieser Befehle verwaltet der VM Host-Administrator Speichergeräte auf virtuellen Systemen, indem er sie dynamisch hinzufügt, löscht oder ändert. Gastsystemadministratoren können über die virtuelle Konsole einige Speicheränderungen vornehmen, wobei der Umfang der Änderungen vom VM Host-Administrator eingeschränkt wird.

Die Architektur für gemeinsam verwendete E/A führt dazu, dass ein virtuelles System auf ein vollkommen virtualisiertes Speichersubsystem zugreift, das von Integrity VM bereitgestellt wird. Das Integrity VM-Speichersubsystem emuliert echte Hardware für das virtuelle System und interagiert mit dem VM Host, um die E/A-Vorgänge des virtuellen Systems mit der VM Host-Speichereinheit abzuschließen. Durch diese Abstraktion kann ein VM Host-Administrator physische VM Host-Speicherhardware für mehrere virtuelle Systeme freigeben und diesen Speicher auf Ebenen unterhalb von LUNs zuweisen.

Die gemeinsame Nutzung einzelner Speicher-LUNs wird durch Aufteilen einer VM Host-LUN in kleinere Einheiten (z. B. logische Volumen oder Dateien) erreicht. Jede dieser VM Host-Einheiten unter der LUN-Ebene kann dann als Medium für separate virtuelle Speichergeräte verwendet werden. Virtuelle Systeme greifen auf diese virtuellen Speichergeräte wie auf echte Speichergeräte zu, ohne zu wissen, dass es sich bei dem virtuellen Speichermedium tatsächlich um eine VM Host-Einheit unter der LUN-Ebene handelt.

Durch die Art und Weise, wie durch das Integrity VM-Speichersubsystem auf das virtuelle Speichermedium zugegriffen wird, wird virtuellen Systemen die gemeinsame Verwendung physischer VM Host-Speicheradapter ermöglicht. Auf alle virtuellen Speichermedien wird über benutzerdefinierte Schnittstellen auf dem VM Host zugegriffen. Der VM Host behält die vollständige Kontrolle über die physische Hardware und verarbeitet die E/A-Vorgänge des virtuellen Systems wie es bei jeder anderen Benutzeranwendung der Fall wäre. Ebenso wie die Hardware von normalen Anwendungen gemeinsam verwendet wird, die auf dem VM Host ausgeführt werden, wird auch das E/A-System des virtuellen Systems im physischen Speicher gemeinsam verwendet.

Durch diese Architektur können auch vollständige LUNs virtualisiert werden. Dies erhöht zwar nicht die Speichernutzung, bietet jedoch höhere Speicherverfügbarkeit. Weil die LUN virtualisiert wird, muss das Gastbetriebssystem die physische VM Host-LUN nicht unterstützen. Es muss nur die virtualisierte Version der LUN unterstützen. Durch die Verwendung gemeinsam genutzter E/A kann ein virtuelles System auf beliebiger physischer Hardware ausgeführt werden, die vom VM Host unterstützt wird.

Zudem werden alle E/A-Anforderungen virtueller Systeme bei gemeinsam verwendeter E/A durch virtuelle Adapter verarbeitet. Ein virtueller Adapter ist entweder eine Emulation eines tatsächlichen Adapters, auf die ein systemeigener Treiber des Gastbetriebssystems als tatsächliche Hardware zugreift, oder ein besonderer Treiber, der in das Gastbetriebssystem geladen wurde. In beiden Fällen verwendet der virtuelle Adapter Aufrufe des internen Integrity VM-Speichersubsystems, um die Kommunikation der E/A des virtuellen Systems mit den virtuellen Geräten zu verarbeiten. Diese Verbindung zwischen dem virtuellen Adapter und den virtuellen Geräten muss keinerlei Ähnlichkeit mit Vorgängen in einem HP Integrity-Serversystem haben. Sie wird so emuliert, dass für das virtuelle System kein Unterschied erkennbar ist.

Verbundene E/A ermöglicht einem virtuellen System den direkten Zugriff auf eine VM Host-LUN. In dieser Architektur verbindet das Integrity VM-Speichersubsystem eine LUN auf dem VM Host mit einem virtualisierten Speicheradapter. Eine LUN kann eine Platte, ein DVD-Laufwerk, ein Bandlaufwerk, ein Medienwechsler oder eine andere Art von Peripheriegerät sein. Da verbundene E/A keine Gerätevirtualisierung erfordert, ist die Leistung verbundener E/A ggf. besser als bei gemeinsam verwendeter E/A.

Der Hauptunterschied zwischen gemeinsam verwendeter E/A und verbundener E/A besteht in dem Grad, in dem ein physisches Speichergerät virtualisiert ist. Bei gemeinsam verwendeter E/A wird ein vollständiges Speichersubsystem virtualisiert. Daher können alle physischen Adapter auf dem VM Host und alle Speichereinheiten, die mit diesen Adaptern verbunden sind, von virtuellen Systemen gemeinsam verwendet werden. Bei verbundener E/A wird nur der Speicheradapter virtualisiert. Daher können nur die physischen Speicheradapter des VM Hosts gemeinsam verwendet werden. Mindestens eine LUN – die verbundene LUN – kann nicht gemeinsam verwendet werden. Sie befindet sich im Besitz des virtuellen Systems, mit dem sie verbunden ist, und wird ausschließlich von diesem gesteuert.

Damit dem virtuellen System die vollständige Steuerung der verbundenen Geräte ermöglicht wird, interpretiert das Integrity VM-Speichersubsystem E/A-Anforderungen von den Gastsystemtreibern als E/A-Anforderungen, die im Auftrag des Gastsystems vom VM Host-Speichersubsystem verarbeitet werden können. Bei diesem Vorgang sendet das VM Host-Speichersubsystem alle tatsächlichen Daten und Antworten zurück an die Treiber des Gastsystems. Durch diese vollständigen Daten besitzt der Gastgerätetreiber die vollständige Kontrolle über das Gerät. Das Gastbetriebssystem muss daher eine integrierte Unterstützung für die verbundene LUN des VM Hosts haben, um diese verwenden zu können.

Verbundene E/A verwendet einen virtuellen Adapter für die Kommunikation mit dem Gastbetriebssystem und der verbundenen LUN. Der virtuelle Adapter kann eine Emulation eines echten Adapters sein oder durch einen besonderen Treiber gesteuert werden, der in das Gastbetriebssystem geladen wurde. Beide Lösungen stellen einen virtuellen Adapter zur Verfügung, der sowohl mit virtuellen Geräten als auch mit verbundenen physischen Geräten kommuniziert.

Integrity VM stellt einen virtuellen parallelen SCSI MPT PCI-Adapter zum Verarbeiten der E/A-Anforderungen des virtuellen Speichers zur Verfügung. Alle unterstützten Gastbetriebssysteme enthalten systemeigene MPT SCSI-Adaptertreiber, die über diese PCI-Registeremulation kommunizieren. Alle virtuellen und verbindbaren Geräte können mit diesem einzelnen virtuellen Speicheradapter verwendet werden.

Integrity VM unterstützt eine Vielzahl virtueller und verbindbarer Geräte. Platten- und DVD-ROM-Geräte unterstützen verschiedene Typen virtueller Medien (siehe Abschnitt : Virtuelle Geräte). Physische Bänder, Medienwechsler und CD/DVD-Brenner sind verbindbare Geräte. Sie können dazu verwendet werden, Datensicherungen direkt von einem virtuellen System zu erstellen (siehe Abschnitt : „Verbundene Geräte“).