7. I/O Virtualisierung

In diesem Kapitel werden die Möglichkeiten der I/O Virtualisierung von PowerVM vorgestellt. Die beiden zentralen Komponenten sind dabei der POWER Hypervisor und der sogenannte Virtual-I/O-Server. Der POWER Hypervisor besitzt Funktionen, die es ermöglichen virtuelle Prozessoren, virtuelle SCSI-Adapter und virtuelle FC-Adapter für LPARs zur Verfügung zu stellen. Er implementiert die Kommunikation und den Datentransport der virtuellen Adapter innerhalb eines Power Systems. Der Virtual-I/O-Server ist eine spezielle LPAR auf dem Managed System, mit einem für die Virtualisierung speziell erweiterten AIX-Betriebssystem. Dem Virtual-I/O-Server sind die physikalischen Adapter (Ethernet, SCSI, FC) zugeordnet und er übernimmt den Transport der Daten zwischen physikalischen Adaptern und virtuellen Adaptern.

Sobald ein Managed System eingeschaltet ist, ist der POWER Hypervisor aktiv. Speziell für die Virtualisierung von I/O stellt der Hypervisor die folgenden virtuellen Adapter Typen zur Verfügung:

    • virtuelle serielle Adapter (für Client und Server), hierüber werden die Konsolen für die LPARs bereitgestellt
    • virtuelle Ethernet Adapter (mit und ohne Trunking), mit der Unterstützung von IEEE 802.1q VLANs und QoS
    • virtuelle FC Adapter (für Client und Server), damit können SAN-LUNs direkt einer Client-LPAR zur Verfügung gestellt werden (N_Port-ID Virtualization)
    • virtuelle NIC Adapter (für Client und Server), was die Verwendung von SR-IOV mit automatischem Failover für Ethernet erlaubt
    • virtuelle SCSI Adapter (für Client und Server), dabei können LUNs, Logical Volumes oder auch Dateien als Disks auf virtuelle SCSI Server-Adapter gemappt werden

Außerdem implementiert der POWER Hypervisor virtuelle Ethernet Switches. Diese verbinden LPARs auf der gleichen Hardware miteinander, erlauben aber in Zusammenarbeit mit den Virtual-I/O-Servern auch eine Anbindung an externe Netzwerke, ohne das eine LPAR hierfür einen physikalischen Ethernet-Adapter benötigen würde.

Die Virtual-I/O-Server komplementieren die Funktionalitäten des POWER Hypervisors, indem sie die Verbindung zwischen virtuellen Ressourcen des Hypervisors mit den physikalischen Adaptern der Hardware realisieren. Dies wird unter anderem erreicht, durch

    • Shared Ethernet Adapter (SEA)
    • NPIV-Mapping
    • VSCSI-Mapping
    • vNIC-Backing Device

In Bild 7.1 ist das Zusammenspiel zwischen POWER Hypervisor und Virtual-I/O-Server für Virtual Ethernet und Virtual FC skizziert. Die virtuellen Ethernet Adapter der Client-LPARs besitzen eine Anbindung an einen virtuellen Ethernet Switch (implementiert durch den Hypervisor). Der Virtual-I/O-Server ist durch einen virtuellen Ethernet Trunking Adapter ebenfalls an den internen virtuellen Ethernet Switch angebunden. Auf dem Virtual-I/O-Server schafft ein sogenannter Shared Ethernet Adapter eine Verbindung zwischen dem virtuellen Ethernet Trunking Adapter und einem physikalischen Ethernet Port und damit die Verbindung zur Außenwelt. Der Shared Ethernet Adapter ist dabei eine durch Software auf dem Virtual-I/O-Server implementierte Layer 2 Bridge.

Virtual Ethernet and virtual FC
Bild 7.1: Virtual Ethernet und Virtual FC

Für den Zugriff auf Disks besitzen die beiden gezeigten LPARs jeweils einen virtuellen FC Client-Adapter, diese sind über den Hypervisor mit ihrem Gegenstück, dem virtuellen FC Server-Adapter, verbunden. Der Hypervisor transportiert dabei die Daten zwischen Client- und Server-Adapter. Die Anbindung an einen physikalischen FC Adapter erfolgt dann durch Mappen des virtuellen FC Server-Adapters auf einen der physikalischen FC Adapter auf dem Virtual-I/O-Server. Für das Mapping wird NPIV verwendet (N_Port-ID Virtualization). SAN-LUNs können dann direkt auf die WWN des virtuellen FC Client-Adapter gemappt werden.

7.1. Virtuelle Slots

7.2. Virtuelle serielle Adapter

7.2.1. Konsole über Virtual-I/O-Server

7.3. Virtual Ethernet

7.3.1. VLANs und VLAN-Tagging

7.3.2. Hinzufügen eines virtuellen Ethernet Adapters

7.3.3. Virtuelle Ethernet Switches

7.3.4. Virtual Ethernet Bridge Mode (VEB)

7.3.5. Virtual Ethernet Port Aggregator Mode (VEPA)

7.3.6. Virtuelle Netzwerke

7.3.7. Einem Adapter VLANs hinzufügen/wegnehmen

7.3.8. Ändern von Attributen eines virtuellen Ethernet Adapters

7.3.9. Wegnehmen eines virtuellen Ethernet Adapters

7.4. Virtual FC

7.4.1. NPIV-fähige FC-Adapter

7.4.2. Hinzufügen eines virtuellen FC Adapters

7.4.3. Zuordnen eines physikalischen FC-Ports (Mapping)

7.4.4. Hinzufügen von LUNs

7.4.5. Hinzufügen eines virtuellen FC-Adapters mit Mapping

7.4.6. Ändern von Attributen eines virtuellen FC-Adapters

7.4.7. Entfernen eines NPIV-Mappings

7.4.8. Ändern eines NPIV-Mappings

7.4.9. Wegnehmen eines virtuellen FC-Adapters

7.4.10. Verwendung von vorgegebenen WWPNs

7.5. Virtual SCSI

7.5.1. Hinzufügen eines virtuellen SCSI-Adapters

7.5.2. Zuordnen von virtuellen Target-Devices (Mapping)

7.5.3. Entfernen eines VSCSI-Mappings

7.5.4. Wegnehmen eines virtuellen SCSI-Adapters

7.6. SR-IOV

7.6.1. Aktivieren des Shared Modes

7.6.2. Konfiguration der physikalischen SR-IOV Ports

7.6.3. Hinzufügen von logischen SR-IOV Ports

7.6.4. Ändern eines logischen SR-IOV Ports

7.6.5. Wegnehmen von logischen SR-IOV Ports

7.6.6. SR-IOV Adapter von Shared zurück auf Dedicated setzen

7.7. Virtual Network Interface Controller (vNIC)

7.7.1. Erzeugen eines vNIC Adapters

7.7.2. Ändern eines vNIC Adapters

7.7.3. Hinzufügen eines vNIC Backing-Devices

7.7.4. Ändern eines vNIC Backing-Devices

7.7.5. vNIC Failover

7.7.6. Manuelles Aktivieren eines vNIC Backing-Devices

7.7.7. Wegnehmen eines vNIC Backing-Devices

7.7.8. Wegnehmen eines vNIC Adapters