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Die Vorteile logischer Partitionierung

23.06.2006
Von Klaus Gottschalk 

Ein seit Jahren bewährter Ansatz ist die Server-Virtualisierung durch Unterteilung von Rechnern in logische Partitionen, kurz LPARs, eine hardwarenahe Unterteilung eines Rechners in mehrere Server. Von einer logischen Partitionierung spricht man, wenn sich die verschiedenen Systemteile, beispielsweise Prozessoren, Hauptspeicher oder I/O-Anschlüsse einer Partition frei zuordnen lassen.

IBM hat die Technik Ende der 60er Jahre für Mainframes entwickelt. 2001 brachte IBM mit der Einführung des Power-4-Prozessors erstmals eine logische Partitionierung für Unix-Rechner, das System P, auf den Markt. Mit dem Power-5-Prozessor wurden 2004 die LPARs weiter flexibilisiert und durch Subprozessor-Einteilung granularer.

Logische Partitionierung ist eine Eigenschaft der Server-Hardware. Die Power-5-CPU sowie die Firmware des IBM-Hypervisors ermöglichen und steuern die Ressourcenzuordnung zu den Partitionen eines Systems. Jede Partition stellt einen selbständigen Server mit einem eigenen Betriebssystem dar und ist von allen anderen LPARs abgeschirmt.

Kein Single Point of Failure

Eine hardwarebasierende Partitionierung ist Lösungen auf Basis von Software oder eines Betriebssystems überlegen. Verschiedene Versionen von AIX oder Linux können in Partitionen auf einem System installiert sein. Durch die Abschottung voneinander kann kein Applikations- oder Betriebssystem-Ausfall die anderen LPARs des Systems betreffen oder beeinflussen. Dies ist ein zentraler Unterschied zu anderen Virtualisierungslösungen, bei denen das Haupt-Betriebssystem für das Gesamtsystem zum Single Point of Failure werden kann.

Ebenfalls ein Novum für Unix-Systeme ist die Möglichkeit, Partitionen auch Teile der Leistung eines Prozessors zuzuweisen. Es ist möglich, ab einem Zehntel eines Prozessors die Rechenleistung in kleineren Teilschritten an Partitionen zu geben. Meist ist es für das Betriebssystem und die Anwendung aufwändig, ganze Prozessoren hinzuzunehmen oder abzugeben, weil interne Datenstrukturen und Scheduling auf die Prozessorenzahl abgestimmt sind. Die Änderung von Prozessoranteilen, das Prozessor-Entitlement, hingegen ist einfach und direkt wirksam durch mehr oder weniger Rechenleistung der LPARs. Die Steuerung des Entitlements kann auch regelgestützt auf Anforderungen der Anwendungen reagieren. Man gibt dazu statt eines festen Entitlements eine minimale und maximale Nutzung der zugeteilten Ressourcen an.

Eine Partition lässt sich als "Virtual I/O-Server" (VIO) konfigurieren. Sie virtualisiert Festplatten und Netzwerkadapter und stellt sie über den Hypervisor den anderen LPARs zur Verfügung. Diese werden dadurch als Nebeneffekt von I/O-Aufgaben entlastet.

Steigt die Komplexität des System-Managements damit weiter an? Eindeutig nein. Für LPARs als Hardwareeigenschaft sind keine zusätzlichen Konstrukte oder Erweiterungen im Betriebssystem oder weitere systemnahe Software notwendig. Auch gibt es keinen nennenswerten Overhead durch den Hypervisor. Natürlich wird er die Prozessoren und ein Stück des Hauptspeichers beanspruchen. Diese zusätzliche Belastung ist aber sehr gering. Die durch Hardwarevirtualisierung gewonnene Flexibilität wiegt den geringen Overhead durch hohe Effizienzsteigerung des Gesamtsystems leicht auf. (ls)