本文描述了在 IBM System p 上部署 IBM DB2 V 9 產(chǎn)品的最佳實(shí)踐。當(dāng)你在 System p 平臺(tái)上運(yùn)行 DB2 產(chǎn)品，選擇合適的混合虛擬功能和它們的配置達(dá)到商業(yè)目標(biāo)，同時(shí)提高 IT 資源的利用率是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。可以達(dá)到的商業(yè)目的是減少管理、電力、冷卻、或者室內(nèi)面積成本、鞏固數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

內(nèi)容提要

本文描述了在 IBM System p 上部署 IBM DB2 Version 9 產(chǎn)品的最佳實(shí)踐。當(dāng)你在 System p 平臺(tái)上運(yùn)行 DB2 產(chǎn)品，選擇合適的混合虛擬功能和它們的配置達(dá)到商業(yè)目標(biāo)，同時(shí)提高 IT 資源的利用率是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)?？梢赃_(dá)到的商業(yè)目的是減少管理、電力、冷卻、或者室內(nèi)面積成本、鞏固數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。例如通過優(yōu)化 DB2 產(chǎn)品性能來增加資源利用率、增加處理器利用率、分享系統(tǒng)資源、在不重啟的情況下使用動(dòng)態(tài)資源分配，以及使用工作負(fù)載管理。

本文描述了 System p 的主要虛擬化技術(shù)，關(guān)注選擇的邏輯分區(qū)類型，磁盤 I/O，和網(wǎng)絡(luò)接口，都是工作負(fù)載管理。以下簡要描述的主要考慮因素，在本文中討論了在這方面的主要考慮以及它們?nèi)绾文軌蜃屇愕臉I(yè)務(wù)受益。

邏輯分區(qū)類型

由于基于預(yù)測的活動(dòng)高峰值，大多數(shù)硬件系統(tǒng)嚴(yán)重的利用率不足，今天的企業(yè)不斷面臨的挑戰(zhàn)是使系統(tǒng)處理器的平均使用率更高以最大化投資回報(bào)率（ROI）。企業(yè)能高效鞏固多個(gè)數(shù)據(jù)庫共存在不同的物理服務(wù)器，或者在單臺(tái)物理機(jī)器上共享處理器分區(qū)上的專用分區(qū)。這共享了處理器資源，平衡了高峰和平均操作情況下的處理器請求，降低總的擁有成本（TCO）?？梢詾槊恳粋€(gè)處理器分區(qū)分配服務(wù)質(zhì)量來保證在較低優(yōu)先級(jí)的工作負(fù)載可以獲得最優(yōu)基礎(chǔ)資源時(shí)，更為重要的工作負(fù)載在需要的時(shí)候總能得到處理器資源。在不同的共享處理器分區(qū)處理測試和生產(chǎn)應(yīng)用程序，也能有助于提高測試結(jié)果質(zhì)量像測試環(huán)境如實(shí)的模擬生產(chǎn)環(huán)境。

磁盤 I/O 類型

對于創(chuàng)建多個(gè)共享分區(qū)的能力，如果給每個(gè)邏輯分區(qū)分配一個(gè)專用的 I/O 槽（每個(gè)分區(qū)有分?jǐn)?shù)的權(quán)利）這可能耗盡這臺(tái)機(jī)器的所有物理槽。同樣，在很多有多個(gè)數(shù)據(jù)庫都是邏輯分區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境，在多個(gè)應(yīng)用程序之間 I/O 性能需求變化非常明顯。在這種情況下，虛擬 I/O 服務(wù)器（VIOS）在多個(gè)應(yīng)用程序間啟用共享磁盤適配器和 I/O 資源，以優(yōu)化整個(gè)存儲(chǔ)架構(gòu)的利用和滿足各種性能需求來最大化 ROI。VIOS 功能也提供額外的附加能力，像動(dòng)態(tài)分區(qū)遷移（Live Partition Mobility）- 一個(gè) POWER6 處理器家族的功能 – 允許沒有任何應(yīng)用程序停機(jī)時(shí)間的情況下把一個(gè)正在運(yùn)行分區(qū)從一個(gè) POWER6 服務(wù)器移動(dòng)到另為個(gè) POWER6 服務(wù)器，結(jié)果就是更好的系統(tǒng)利用率，提高了應(yīng)用程序的可用性和節(jié)約了能源。

網(wǎng)絡(luò)類型

類似于已經(jīng)提到過的共享存儲(chǔ)的理由，VIOS 同樣管理共享網(wǎng)絡(luò)適配器，也在一個(gè)系統(tǒng)中多個(gè)分區(qū)間共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。這同時(shí)最大化了系統(tǒng)資源利用率和 ROI。

在工作負(fù)載管理上的考慮

該類型的工作負(fù)載管理能力有 System p 虛擬技術(shù)，這對于企業(yè)管理客戶關(guān)系（CRM）或在正常時(shí)間的強(qiáng)化 CPU 批量作業(yè)的工作負(fù)載和高峰時(shí)間的事務(wù)系統(tǒng)的 CPU 活動(dòng)非常重要。這些能力同樣適用于類似零售的行業(yè)，它們通常在一年中某些特定的日子對數(shù)據(jù)系統(tǒng)要求常高，像在感恩節(jié)后的第一天或者圣誕節(jié)后第一天，比起其他日子。有效的工作負(fù)載管理最大化了系統(tǒng)資源利用率和 ROI，同時(shí)降低了 TCO。

在把它們在你生產(chǎn)系統(tǒng)中實(shí)施之前，在你的測試系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)這些最佳實(shí)踐指導(dǎo)。

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介紹

虛擬化是一個(gè)廣義的概念包含一批服務(wù)器部署和管理功能。根據(jù)定義，虛擬化是用于抽象一個(gè)系統(tǒng)資源的物理特征的技術(shù)，與其它系統(tǒng)、應(yīng)用程序、或者用戶與這些資源的互動(dòng)。

虛擬化非常有用，因?yàn)槟憧梢杂盟屢粋€(gè)物理資源被看作多個(gè)邏輯資源，或者多個(gè)物理資源被看作一個(gè)邏輯資源；例如，一個(gè)處理器內(nèi)核可以被看作多個(gè)虛擬處理器，或者為了增加可用存儲(chǔ)空間的使用率多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備可以統(tǒng)一到一個(gè)邏輯池中。因此虛擬化讓服務(wù)器的部署和利用更加富有彈性。你也可以通過虛擬化來鞏固服務(wù)器以減少管理成本、電源、和面積。作為附加的好處，你能使用虛擬化明顯的增加服務(wù)器利用率并提高整體性能效率。

這個(gè) DB2 最佳實(shí)踐文章描述了如何選擇正確的 System p 虛擬化功能和配置組合來幫助你達(dá)到你所期望的商業(yè)目標(biāo)（除非另有說明，DB2 版本 9 包括了 DB2 版本 9.1 和 DB2 版本 9.4）。

本文在一下范圍提供了指導(dǎo)：

• 了解在一個(gè)虛擬環(huán)境中 DB2 性能和擴(kuò)展性
• 在 System p 上使用高級(jí) Power 虛擬化
• 通過考慮下面兩個(gè)主要因素來為你的 DB2 環(huán)境選擇正確的虛擬化方法：
  • 邏輯分區(qū)類型
  • 磁盤 I/O 類型
  • 網(wǎng)絡(luò)類型
  • 工作負(fù)載管理
• 計(jì)劃和評(píng)估

作為其他的虛擬技術(shù)，如 VMware ESX 和 Windows Hypervisor，在以后變得可以利用，本文將擴(kuò)展合并最佳實(shí)踐以適用于它們。需要提醒的是，在本文中出現(xiàn)的概念和技術(shù)主要適用于 Systme p 平臺(tái)。

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DB2 9 和 System p 虛擬化概要

System p 虛擬化技術(shù)在硬件和固件上提供了豐富的虛擬化功能實(shí)施。這些功能范圍從簡單的資源隔離到一組最先進(jìn)和強(qiáng)大的功能，包括服務(wù)器資源分區(qū)，自動(dòng)化動(dòng)態(tài)資源重分配和工作復(fù)雜度管理。IBM System p 家族服務(wù)器已經(jīng)在多個(gè) IBM POWER 處理器家族中的多款處理器和多個(gè)支持的操作系統(tǒng)上逐步提供了虛擬化的功能?，F(xiàn)在 System p 平臺(tái)擁有成熟、完善的服務(wù)器虛擬化功能。

不像傳統(tǒng)的宿主環(huán)境，操作系統(tǒng)實(shí)例控制了服務(wù)器的所有的硬件資源（例如，處理器，內(nèi)存，和 I/O 設(shè)備），虛擬化，以它的基本形式，允許服務(wù)器資源分區(qū)（邏輯分區(qū)）。虛擬化是由于一個(gè)被稱為 IBM POWER Hypervisor（PHYP）的層而成為可能的，PHYP 向共享處理器分區(qū)的操作系統(tǒng)提供了一個(gè)系統(tǒng)硬件資源的抽象的視圖。

虛擬化功能，比如 IBM Micro-Partitioning、虛擬 I/O（VIO）、還有 虛擬以太網(wǎng)，通過提供價(jià)值的方法，例如資源共享、工作負(fù)載管理、和不需要操作系統(tǒng)實(shí)例重啟的動(dòng)態(tài)資源分配（動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)），VIO 讓你只需要少量命令來完成存儲(chǔ)分區(qū)和共享 。在分區(qū)環(huán)境中運(yùn)行，VIO 也可以通過提供一個(gè)集中的焦點(diǎn)來減少存儲(chǔ)管理開銷。DB2 產(chǎn)品與 VIO 工作不需要任何額外的包或者驅(qū)動(dòng)安裝。

System p 硬件支持 IBM AIX，IBM i，SuSE Linux Enterprise Server(SLES)，和 Red Hat Enterprise Linux(RHEL) 操作系統(tǒng)。本文主要集中在 AIX 操作系統(tǒng)，但是你能把相同的指導(dǎo)微調(diào)或者直接擴(kuò)展到其他支持的基于 POWER 處理器操作系統(tǒng)。

DB2 9 數(shù)據(jù)服務(wù)器是 IBM 提供的增長最快的旗艦級(jí)數(shù)據(jù)庫。它裝備了主機(jī)動(dòng)態(tài)資源認(rèn)識(shí)，自動(dòng)化功能像自調(diào)整內(nèi)存管理（STMM）和增強(qiáng)的自動(dòng)存儲(chǔ)，它們極大的減少了在調(diào)整和維護(hù)方面的管理開銷。這些功能使 DB2 產(chǎn)品可以很好的匹配虛擬化環(huán)境，使它能夠利用 System p 虛擬化技術(shù)。

DB2 產(chǎn)品在 System p 虛擬化環(huán)境中無縫的工作。DB2 識(shí)別并對任何 LPAR 事件做出反應(yīng)，比如運(yùn)行時(shí)更改技術(shù)按和物理內(nèi)存資源的主機(jī)分區(qū)。STMM 功能自動(dòng)化地判斷并重新分配 DB2 堆內(nèi)存以應(yīng)對分區(qū)內(nèi)的內(nèi)存和工作負(fù)載情況的動(dòng)態(tài)改變。

你能從‘參考資源’部分的列表中的很多網(wǎng)站中獲得額外信息。

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虛擬化術(shù)語和概念

這個(gè)章節(jié)主要描述了虛擬化組件和功能并提供虛擬化環(huán)境的快速參考。讀者如果熟悉虛擬化術(shù)語和概念，可以略過這一節(jié)。

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選擇虛擬化功能

現(xiàn)在你已經(jīng)熟悉了 System p 虛擬化概念，考慮如何在 DB2 環(huán)境中應(yīng)用將虛擬化。關(guān)于虛擬化環(huán)境你必須做出四個(gè)主要決定：

• 邏輯分區(qū)類型：專用或者共享處理器分區(qū)
• 磁盤 I/O類型：本地連接的 I/O或者虛擬 I/O
• 網(wǎng)絡(luò)類型： 物理或者虛擬
• 工作負(fù)載管理設(shè)置

某些情況下，后來再改變決定非常容易。例如，把分區(qū)類型從專用分區(qū)改成共享處理器分區(qū)非常簡單。然而，在虛擬 I/O 和本地連接 I/O 之間切換磁盤 I/O 類型，則需要數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。因此，一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)在上線之前需要有周密的計(jì)劃。

注意共享處理器分區(qū)和 VIOS 功能不是標(biāo)準(zhǔn)虛擬化的一部分。這些功能是 APV 功能。

接下來的章節(jié)顯示你如何才能把 System p 的主要虛擬化技術(shù)應(yīng)用到你 DB2 環(huán)境中，以建立一個(gè)全面的 IT 架構(gòu)能長期滿足你所期望的商業(yè)目標(biāo)?；镜募僭O(shè)是有在每個(gè)邏輯分區(qū)有一個(gè)單獨(dú)的 DB2 產(chǎn)品實(shí)例運(yùn)行，并且每個(gè)實(shí)例有一個(gè)數(shù)據(jù)庫。最佳的結(jié)果、最佳實(shí)踐、和這個(gè)章節(jié)的其他信息應(yīng)該讓你做判斷的過程更容易。要用圖形來展示這個(gè)結(jié)果，參考在“更多閱讀”列表中的“DB2 和 System p 虛擬化”白皮書。

如果沒有其他提示，接下來討論的是， 分區(qū)意思指的是 System p 邏輯分區(qū)（LPAR）。不要把這個(gè)稱呼同一個(gè) DB2 數(shù)據(jù)庫分區(qū)功能（DPF）創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫分區(qū)混淆了。

邏輯分區(qū)類型

關(guān)于是否使用專用共享處理器這個(gè)問題，對于一個(gè)特定工作負(fù)載和系統(tǒng)環(huán)境的正確的邏輯分區(qū)類型有大量的因素需要考慮，比如性能、整個(gè)系統(tǒng)利用率等，并要考慮多個(gè)工作負(fù)載共存在一個(gè)服務(wù)器上，以提高電源使用和冷卻效率。下面的子章節(jié)針對這些因素。

分區(qū)類型：專用處理器和共享處理器的比較

我們運(yùn)行了 6 個(gè)性能測試：兩個(gè)性能測試分別在一個(gè)單分區(qū)上、兩個(gè)分區(qū)同時(shí)運(yùn)行、和四個(gè)分區(qū)同時(shí)運(yùn)行。我們對每一個(gè)分區(qū)類型和每一個(gè)分區(qū)都運(yùn)行一次。分區(qū)類型的改變都是非破壞性的（沒有數(shù)據(jù)丟失）；唯一的要求就是重啟分區(qū)。所有測試都使用本地連接 I/O，數(shù)據(jù)也在正確的規(guī)模。

結(jié)果顯示在這兩種類型的性能沒有明顯的不同。共享處理器分區(qū)的性能（也就是累計(jì)吞吐量）和專用處理器分區(qū)性能一樣。這種情況驗(yàn)證了 PHYP 對共享處理器分區(qū)使用了非常有效的調(diào)度算法。對于這樣的共享處理器分區(qū)，PHYP 嘗試每次調(diào)度在同一個(gè)物理內(nèi)核虛擬處理器上以保護(hù)處理器高速緩存親緣性，類似于專用處理器分區(qū)的功能。

線性擴(kuò)展性

使用共享處理器分區(qū)，你能因此得到它在增加處理器利用率方面的好處。

當(dāng)我們在考慮我們測試中的每個(gè)邏輯分區(qū)平均吞吐量的時(shí)候，我進(jìn)行了一次有趣的觀察：對任何分區(qū)類型的分區(qū)擴(kuò)展性沒有任何開銷。也就是 8 個(gè)專用處理器 LPAR（或者有 8.00 賦權(quán)能力和 8 顆虛擬處理器的共享處理器 LPAR）完成的工作總量是 4 處理器 LPAR（或有 4.00 賦權(quán)能力和 4 顆虛擬處理器的共享處理器 LPAR）的兩倍，相反它又是 2 處理器 LPAR（或有 2.00 賦權(quán)能力和兩個(gè)虛擬處理器的共享處理器 LPAR）。另外我們發(fā)現(xiàn)在專用處理器和共享處理器分區(qū)之間，每個(gè) LPAR 的正常平均吞吐量沒有明顯區(qū)別。

通常的指導(dǎo)原則是不浪費(fèi)分區(qū)中的處理器能力。這能通過對一個(gè)分區(qū)基于實(shí)施的虛擬處理器個(gè)數(shù)進(jìn)行正確的評(píng)估來有效降低這個(gè)分區(qū)中閑置的處理器能力。這樣做能在系統(tǒng)層面內(nèi)提高物理處理器的利用率。

因此，專用和共享處理器分區(qū)在擴(kuò)展性和平均吞吐量上已經(jīng)相等，使用共享處理器分區(qū)可以獲得提高處理器利用率的好處。

受限和非受限處理器分區(qū)

一個(gè)共享處理器分區(qū)中的虛擬處理器個(gè)數(shù)

RVP = {round up (CEC + [UW/TUW] * FPC) , round up (CEC + FPC)}
                        

RVP = { round up (2.5 + [128 / (128 *6)] * (12-2.5)) , round up (2.5 + (12-2.5))}
                        RVP = { round up (4.08) , round up (12)}
                        RVP = { 5 , 12 }
                        

其他的處理器類型考慮

邏輯分區(qū)類型決策樹流程圖

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磁盤 I/O 類型

DB2 性能嚴(yán)重依賴于子系統(tǒng)的 I/O 性能。為了達(dá)到最佳的 I/O 吞吐量，尤其要注意數(shù)據(jù)庫表數(shù)據(jù)規(guī)劃。你選擇的 I/O 類型直接影響存儲(chǔ)設(shè)備的可管理性和擴(kuò)展性。因此，它是考慮工作負(fù)載優(yōu)先權(quán)和在各個(gè) I/O 之間折衷的關(guān)鍵。你能在分區(qū)中選擇本地 I/O、虛擬 I/O，或兩個(gè)都是。

虛擬 I/O 實(shí)踐

虛擬磁盤 I/O 擴(kuò)展

這個(gè)測試被設(shè)計(jì)來展示虛擬 I/O 的擴(kuò)展能力以和 DB2 產(chǎn)品以及 System p 虛擬化解決方案總的擴(kuò)展能力。在這個(gè)場景中，處理器和磁盤 I/O 的使用都基于虛擬化技術(shù)。

結(jié)果顯示虛擬 I/O 的在 VIOS 客戶端分區(qū)處理能力和當(dāng)前 VIOS 客戶端分區(qū)的增長上市線性擴(kuò)展的。虛擬 I/O 的使用也是客戶端分區(qū)類型無關(guān)的：就是說，虛擬 I/O 并不依賴于客戶端分區(qū)是專用分區(qū)還是共享處理器分區(qū)。

虛擬 I/O 和 VIOS 調(diào)優(yōu)

網(wǎng)絡(luò)類型

虛擬 I/O 支持兩種類型的虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SEA（SEA 需要一個(gè) VIOS），或者干線適配器這適合很多使用單個(gè)物理以太網(wǎng)適配器來連接公共網(wǎng)絡(luò)的客戶端分區(qū)。其他虛擬網(wǎng)絡(luò)接口類型叫做虛擬以太網(wǎng)，它提供了系統(tǒng)分區(qū)間的快速通信。例如，你可以使用虛擬以太網(wǎng)來提供系統(tǒng)分區(qū)間的快速連接。例如，你能使用虛擬以太網(wǎng)在 n 層工作負(fù)載、DB2 產(chǎn)品、和 WebSphere 應(yīng)用服務(wù)器之間提供快速連接。虛擬以太網(wǎng)接口不需要物理適配器、電纜，甚至不需要 VIOS。虛擬以太網(wǎng)那個(gè)是 PHYP 提供服務(wù)并使用 PHYP 內(nèi)存。

通常，高速、無損、在內(nèi)存中的連接、通過虛擬網(wǎng)絡(luò)接口來使用客戶端分區(qū)處理器周期來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊會(huì)更快。但是，這兩種類型虛擬網(wǎng)絡(luò)接口都需要使用客戶端分區(qū)的處理器周期來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。我們設(shè)計(jì)了下面的測試，對于已經(jīng)在表 1 中勾畫出了使用測試環(huán)境的輪廓，比起客戶端工作負(fù)載產(chǎn)生器運(yùn)行在同一個(gè)分區(qū)，我們在分區(qū)間進(jìn)行交叉連接，這樣他們就像兩個(gè)分區(qū)和 4 跟分區(qū)情況下的多個(gè)客戶端工作負(fù)載產(chǎn)生器。我們從客戶端連接 DB2 服務(wù)器時(shí)使用任何一個(gè)物理千兆以太網(wǎng)適配器或一個(gè)虛擬以太網(wǎng)接口，并且我們計(jì)算了每個(gè)分區(qū)的吞吐量。

物理網(wǎng)卡和虛擬以太網(wǎng)接口在事務(wù)吞吐量方面沒有任何差別。注意，這個(gè)測試沒有涉及 VIOS，因?yàn)樘摂M以太網(wǎng)不需要它。

工作負(fù)載管理設(shè)置

為了在不使其負(fù)擔(dān)過重的情況下降低管理 IT 設(shè)施的成本，工作負(fù)載管理涉及 了一個(gè)非常復(fù)雜的 IT 策略（用來處理工作負(fù)載需求的動(dòng)態(tài)性質(zhì)）。工作負(fù)載管理的關(guān)鍵是平衡工作負(fù)載并給高優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用程序分配資源以達(dá)到服務(wù)層面協(xié)議（SLAs）

虛擬化提供了很多級(jí)別的工作負(fù)載管理功能。你能改變內(nèi)存總量、非受限權(quán)重、賦權(quán)能力、和使用 DLPAR 服務(wù)動(dòng)態(tài)使用的虛擬處理器數(shù)目，不需要重啟操作系統(tǒng)或 DB2 服務(wù)器。你可以通過 HMC 訪問 DLPAR 服務(wù)，要么直接使用 WebSM，或者來自網(wǎng)絡(luò)任何一個(gè)地方的一個(gè)遠(yuǎn)程 shell 調(diào)用。當(dāng)你啟用了 DB2 STMM 功能與 DLPAR 服務(wù)，STMM 功能自動(dòng)理性地改變內(nèi)存使用并能調(diào)整 DB2 堆以最大化性能。更多關(guān)于 STMM 以及它帶來的好處信息請參見“最佳實(shí)踐：工作負(fù)載管理”。

另外，如前面提到的，一個(gè)非受限共享處理器分區(qū)能非常有效的處理高度動(dòng)態(tài)或不可預(yù)知的工作負(fù)載。當(dāng)這個(gè)運(yùn)行 DB2 產(chǎn)品的分區(qū)的非受限權(quán)重設(shè)置高于其他分區(qū)時(shí)，這個(gè)分區(qū)具有在分配空閑處理器能力的最高優(yōu)先權(quán)。

在剛剛提到的工作負(fù)載管理能力之外，IBM 提供了 IBM Tivoli Intelligent Orchestrator 工作流以提供和優(yōu)化 IT 基礎(chǔ)設(shè)施。另外還提供了，IBM Enterprise Workload Management (EWLM), 一個(gè)端到端的 IT 資源優(yōu)化解決方案。更多關(guān)于對 DB2 產(chǎn)品使用 EWLM 信息參見“工作負(fù)載管理”文章。

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總結(jié)