IMB虚拟化项目解决方案

1. 测试中心需求概况

随着海峡银行总行开发项目的数量和规模日益增长,对项目质量控制的要求越来越高,测试工作作为质量控制的主要和直接手段,近几年其工作量在整个项目实施的工作量中所占比例越来越大,所起的作用也越来越重要。总行信息技术管理部对如何有效地进行测试实施和管理做了一些有益的尝试。但从海峡行测试工作的整体情况看,在测试中心目前还是存在以下主要问题:

1.成本问题

新的业务,需要新的服务器。但部门经费却没有增长甚至还在不断缩减。随着服务器的增多,机房的电力、散热、空调、空间等问题也越来越头痛。

2.管理问题

如此复杂的 IT 架构,众多的系统平台和大量的业务让管理员们力不从心。无法为负载大的应用服务器动态增加 CPU 和内存。

3.故障/容灾问题

始终无法保证达到您所制定的故障或者灾难恢复时间的目标。经常是停机,维护时间过长满足不了业务连续性的需求

4.高可用性问题

当服务器或核心业务升级时,您的业务和服务器不得不停机,无法保证 24 小时运行。

部分服务器的宕机时间达不到 高可用的要求。

5 服务器利用率低

服务器都是单机运行,有些服务器工作负载很重,而有些服务器工作负载很轻,资源利用率低下,大量的机器的利用率都不超过 20%,有的甚至只有 5%。

6 缺乏可灵活性,管理性

安装、部署新服务器、存储和应用的时间长,不能灵活快速地对新的业务需求做出响应。服务器分布式部署,系统架构复杂,难于进行集中管理

2. IBM PowerVM方案介绍

为了解决以上问题,IBM 推出了 IBM POWER system 高级虚拟化解决方案,此方案能够在一台满配的POWER 570服务器上运行多个操作系统实例和业务系统,最大化为客户节省成本。此方案再配合 IBM POWERVM软件,可实现强大IBM资源虚拟化,动态资源调控,充分利用IBM资源利用率.

2.1. 最终目的

IBM POWERVM高级虚拟化解决方案旨在提高客户的资源利用率并让客户能够按需调配系统资源,最大程度地为客户节省成本、电力和空间。此方案适用于希望提高资源利用率、自主调控服务器资源、简化 IT 架构的企业客户。

2.2. IBM PowerVM方案

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IBM PowerVM系统服务器虚拟化架构

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IBM虚拟化功能的简单介绍

IBM PowerVM 虚拟化技术源于 IBM 多年来在大型机上使用的虚拟化技术,是一个成熟的、先进的虚拟化技术。此虚拟化架构分三层:物理层、微码层和操作系统层。其中物理层包括物理的 CPU、内存、I/O适配器、服务处理器等实现的物理上的资源。在虚拟化架构中的微码层主要指的是Hypervisor,这是Power 系列虚拟化技术中的一个核心组件,其主要负责上层的操作系统层与下层的物理层之间如何通信、如何使用物理资源、逻辑分区之间如何通信等,微码层又叫做抽象层。操作系统层就是我们常说的逻辑分区层,IBM 的 p 系统服务器虚拟化技术允许在一台物理的服务器上同时运行多套不同的操作系统,每个操作系统及其所使用的资源定义文件就组成了一个逻辑分区(LPAR).

下图是海峡银行测试中心PowerVM全套解决方案

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此方案采用技术的描述:

1 采用了IBM最先进的PowerVM技术。使得客户可以利用有限的资金来购买有限的硬件资源可以创建多个lpar或dlpar分区资源来满足客户日益增长的测试需求。

2 Virtual I/O Server(虚拟I/O服务器):

VIOS实现以太网、SCSI 和光纤通道磁盘共享。

3 POWER6动态分区迁移(Live Partition Mobility):

LPM实现把一个正在运行的逻辑分区实时迁移到另一台物理服务器上 。

4 Live Application Mobility(动态应用程序迁移)

5 采用IBM PowerVM微分区技术,可以使用较少的CPU资源来满足不同的测试需求

6 采用IBM PowerVM 高可用技术,整个系统没有单点故障

7 Director 6.1的扩展功能 – VMControl IBM Systems Director 中的 VMControl 插件,可以帮助使用者十分方便地创建需要部署的安装映像,同时可以很便捷地进行部署、调整以及管理,从而极大地降低了相应的工作量和需要的时间

8 能源管理软件 IBM Systems Director Active Energy Manager (AEM)的使用

解决方案的优势:

1 采用PowerVM虚拟化技术,在节约成本的同时能够快捷、轻松地满足以后测试要求;

2 采用PowerVM微分区技术,能够提高系统整机利用率

3 整合服务器和虚拟化资源,减少硬件,软件,管理和能源成本 ;

4 VIOS节省了减少适配器,i/o抽屉及端口数量

5 Live Partition Mobility 避免计划中和计划外的应用程序中断。这项技术大幅降低了单台设备宕机对整个系统的影响和迁移的高成本,更提高应用可用性,系统迁移过程中所造成的混乱将从 此与您隔绝。

6 IBM Systems Director 6.1 可以简化物理和虚拟系统在多系统环境中的管理方式能够改进系统可用性,有助于降低IT 成本,并能够帮助客户通过一个开放、集成的工具集更快速地上手,并提高客户的生产力

7 IBM AEM有助于降低电力和冷却需求,这也会降低数据中心的资源占用以及场地成本

8 Power Systems 继承大型机可用性设计理念,具有极高的 RAS 特性

2.2. PowerVM具体技术细节介绍

1 Micro-partition(微分区):

芯片级虚拟化技术,实现1/10个CPU为单位划分CPU资源,以1/100单位调整资源。

IBMPOWER5、POWER5+支持完全意义上的虚拟化技术,并引入了微分区技术。由于动态逻辑分区的资源调整功能让系统管理员可以自由添加、删除或在分区之间移动系统资源,例如CPU、内存、I/O适配器的分配,而不需要像原来修改之后重新启动分区。这样,微分区技术的引入,更使得动态逻辑分区的资源调整功能不但可以移动物理资源,还可移动、增减虚拟资源,具有广阔的应用场景。这样系统管理员就可以根据分区系统负荷和分区业务运行特点,随时将资源动态分配到需要的地方,从而大大提供资源的利用效率和灵活性。

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每个POWER5/5+/6的CPU可以划分为10个微分区(Micro- Partition),并且按照1%的颗粒度调整CPU资源,使管理员可以将资源分派给处理器的一小部分而非整个处理器,大大提高了系统的使用率,并且资源分配的更改对于用户是透明的。IBM高级虚拟化技术支持虚拟以太网卡和虚拟SCSI卡,在微分区中,不需要配置物理网卡和SCSI卡就可以支持网络连接和存储系统。

2 Virtual I/O Server(虚拟I/O服务器):

VIOS实现以太网、SCSI 和光纤通道磁盘的共享。

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虚拟I/O服务器用于为客户机分区提供虚拟I/O资源。分配给一个分区的物理适配器可以由一个或多个其他分区共享,使管理员可将用于各个客户机的物理适配器的数量降到最低。因此,虚拟I/O服务器通过消除对专用网络适配器、磁盘适配器和磁盘驱动器的需求,以帮助客户降低成本。跟其他虚拟化技术不同,高级Power虚拟化不需要虚拟化所有设备。这些设备可以是为了实现最高性能而分配给分区的专用设备组合;也可以是用于虚拟I/O主管分区的设备,它们由多个分区共享以提高资源和适配器的使用效率。

3 POWER6动态分区迁移(Live Partition Mobility):

LPM实现把一个正在运行的逻辑分区实时迁移到另一台物理服务器上 。

clip_image012动态分区迁移 (Live Partition Mobility) 允许您将正在运行的AIX和Linux分区,以及它们所承载的应用程序从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器,而不会对基础服务产生任何影响。这项迁移操作将传输整个系统环境,包括处理器的状态、内存、附加的虚拟设备,以及连接的用户。该操作只需要花费几秒钟的时间即可完成,可以维护整个系统事务的完整性。POWER6动态分区迁移功能有助于减少计划内宕机影响;在不影响应用的情况下,动态负载均衡,合理利用资源;在不中断服务的情况下,采用新技术;移除低利用率服务器上的负载,并关闭空闲服务器,节省能源。

4 Live Application Mobility(动态应用程序迁移)

动态应用程序迁移是 AIX 6.1 的一项独特创新,是其 WPAR 策略的组成部分,它允许您移动工作负载,而不是整个分区。实际的目标 WPAR 可以是不同的服务器,但并不一定必须是不同的服务器。它比较灵活,因为您可以在一些具备混合物理体系结构(Power5 和 Power6)的环境中使用它。它可以将应用程序从需要计划停机以便进行维护的系统中移动到别处。通过将工作负载从不堪重负的服务器移动到负载较轻的服务器,它还可以用于提高性能。而且,通过采用这种方式移动工作负载以允许物理服务器在非高峰期间进入睡眠状态,它还可以帮助节约电能。

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下面的表格介绍了动态应用程序迁移和分区迁移之间的一些基本区别。

动态应用程序迁移和分区迁移之间的区别

类型

动态应用程序迁移

动态分区迁移

OS

AIX 6.1

Linux、AIX 5.3、AIX 6.1

硬件

PowerPC? 970、POWER4?、5?、6?

Power6

粒度

WPAR

LPAR

5 IBM systems Director介绍

IBM Systems Director 管理系统,为企业的 IT 系统管理而设计,它包括资产管理,硬件状态监控,服务运行监控,日志信息收集等功能模块。这些基本的管理功能足可以解决绝大多数的客户管理需求。其开放的 设计架构具有良好的可扩展性,以及与商业管理软件的兼容性,特别适合初次部署管理系统的 IT 环境。

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IBM Systems Director 作为一款免费的软件,对需要硬件管理监控而又不希望增加投入的用户来说,是绝对的免费午餐。并且随着用户对监控功能要求的提高,客户可以选择自己开发套 件、购买付费的插件,或者整合 Tivoli 管理套件实现按需升级。

对许多机构来说,在 IT 建设的总投入成本中(TCO),基础设施的管理成本增长速度最快、分量最重。虚拟化技术可通过整合物理资源来解决这个问题。然而,虚拟化技术也因为大幅度 增加了需要管理的虚拟资源数量而加剧了复杂性。IT 专家希望通过更高级的功能和工具来同时管理多个架构和环境中的物理和虚拟系统。

IBM Systems Director 可帮助解决这个问题,将这些需求统一到一个业界领先的服务器管理产品平台,并提供全新的增强型 虚拟化管理支持。IBM Systems Director 家族系列提供基于开放标准的模块化解决方案,可通过轻松定制来满足任何企业的要求。IBM Systems Director 提供配置、发现、系统健康状态监控、自动响应以及电源和虚拟化管理等功能,使 IT 专家能够同时管理多个 IT 环境中的物理和虚拟系统

6 IBM AEM介绍

IBM Systems Director Active Energy Manager (AEM) 使用它们来跟踪指标。监视器用于查看环境中资源的状态和健康情况。可以用它们获取资源的特定指标的实时数据。例如,在 AEM 中,可以获取电源分配单元 (PDU) 的平均输入功率数据或湿度传感器的湿度数据。另外,阈值可以实现自动通知。危险级和警报级阈值可以指定值范围

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IBM AEM功能简介

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IBM AEM资源优化

基于 IBM POWER 6 处理器的服务器内置了 EnergyScale 能源管理技术来监控以及节省能源消耗。而 AEM 作为一个集成的能源管理平台,能够处理和显示 EnergyScale 收集的数据,调用 EnergyScale 的相关能源管理功能。本节将介绍 EnergyScale 的各项基本功能。

收集耗电量数据

EnergyScale 能够持续地收集电量消耗数据。管理员可以根据这些数据来分析和预测特定时间段的耗电量,比如某天,某星期,甚至某个月。收集上来的真实耗电量数据可以用来 诊断故障,管理负载,加强系统级的能源调度。

收集温度数据

EnergyScale 能够持续地收集服务器内部的环境温度以及排气温度,这些实时的温度数据可以用来帮助定位数据中心里的“热点”,避免故障发生。

静 态省电模式

静态省电模式以固定比率降低 CPU 的频率和电压,减少 CPU 的耗电量。静态省电模式可以在周末或者夜晚等系统负载较低的时间段根据需要来开启,从而做到既不影响系统的整体性能,又降低了能耗。

动 态省电模式

动态省电模式可以根据 CPU 的利用率来动态调节 CPU 的频率和电压。当 CPU 利用率较低时,会自动降低 CPU 的频率和电压 , 减少 CPU 的耗电量。而当系统负载较重,CPU 利用率较高时,又会恢复 CPU 的额定频率和电压,以保证系统的性能。但是需要注意的是动态省电模式和静态省电模式不能同时开启。

功率限制

功率限制可以根据用户需要,对系统的实际功率设定最大值。当一台机器安装好以后,一般需要按照其额定功率给它设计电力供应。通常来说,这个额定功率是一 个很高的安全值,实际的功率从来不可能会达到这个值,因此标称的额定功率实际上预留有很大的余地,这部分余地可称之为富余功率。 功率限制的主要目的不是为了节约能源,而是让数据中心的管理员能够通过减少现有机器的富余功率,在总在电力供应能力无需扩容的情况下,往数据中心增加更多 的新机器。

功率“软”限制

设置功率限制时,可以有两个范围。当把功率上限设定在可保证范围内时,系统 的固件可以保证系统的实际功率不超过用户设定的功率上限。而功率软限制则可以将功率上限设定的更低,进入无保证范围。这时系统在低负载的情况下,会通过降 低 CPU 的频率和电压,来尽可能满足功率软限制的要求,达到省电的目的。但值得注意的是,在这种无保证情况下,系统并不总能保证实际功率低于功率软限制,因此不能 根据功率软限制上限来设计这台系统的电力供应,而应该根据有保证的功率限制的上限来进行。

能源优化的风扇控制

在 IBM POWER 6 系统上,固件能够动态地根据电力消耗,高度,环境温度,省电模式来调节风扇速度。系统设计的风扇速度是在最恶劣的环境条件下得到的,而现实中这些恶劣因素 并不同时存在,所以根据实际情况来调节风扇速度不但不会降低系统性能,反而更能提高能源利用率。

处理器休眠

IBM POWER 6 处理器采用一种叫做休眠的低耗电模式,它在处理器核心不工作的情况下会短暂地停止处理器运行。其原理大致为,当操作系统发现处理器线程处于空闲状态时,会将控制权交给 Hypervisor, 并让相应处理器核心进入休眠状态,这样可以让处理器大部分脉冲时钟空闲下来,减少能耗。核心温度的降低会进一步减少电路热量的流失和损耗,产生累加的节能 效应。

处理器折转

处理器休眠可以在处理器空闲时有效省电,而处理器折转可以有意地让处理器处于空闲状 态,从而进一步提高能源的节省。处理器折转是一种整合技术,它能够在短期内动态地调整可用的处理器数量,来匹配相应的负载。当负载提高时,增加可用的处理 器数量,反之,则减少。当负载在中低水平的时候,处理器被有意设置为空闲状态,使其耗能较低,从而有效地节省能源。

IBM根据用户需求,可以定制自己的PowerVM版本

PowerVM版本对照

特性/功能

易捷版

标准版

企业版

支持的服务器

520 / 550

JS12, JS21, JS22,

JS12, JS22,

(POWER6)

Power Systems

Power Systems (POWER6)

最大分区数

2 DLPARS +1 VIOS

10 / Core

10 / Core

per Server

管理

IVM

IVM & HMC

IVM & HMC

虚拟IO服务器(VIOS)

Yes

Yes

Yes

动态分区迁移(Live Partition Mobility)

No

No

Yes

共享处理器池

No

Yes

Yes

(P6 & HMC Required)

(HMC Required)

共享专属资源

Yes

Yes

Yes

(POWER6: Servers & Blades)

操作系统

AIX / Linux / i

AIX / Linux / i

AIX / Linux / i

PowerVM Lx86

Yes

Yes

Yes

2.3. 优势分析

IBM PowerVM高级虚拟化解决方案相对于其它的虚拟化方案相比,更可靠、更灵活、性能更强

高级虚拟化的增强:动态分区(Live Partition Mobility)迁移更是在 UNIX 领域独一无二的功能。它可以和其他虚拟化技术(如逻辑分区、动态工作负载分区和 SAN 卷控制器)相结合,以提供一个全面虚拟化的计算平台,该平台提供了当今生产数据中心所需的系统和基础设施的灵活程度。WPAR mobility是IBM最新的虚拟化技术,它完全依靠软件来实现,为用户提供更灵活的选择。WPAR mobility可以实现在应用不中断的情况下动态的将一个WPAR中,运行的应用动态的移动到其它的WPAR上。Application WPAR和System WPAR都可以实现WPAR mobility功能。独有的VIO技术简化外部IO系统的连接。

1.可靠的虚拟化技术。IBM PowerVM 虚拟化技术源自 IBM 在大型机上成熟的逻辑分区、虚拟引擎等虚拟技术,是经过用户实现应用检验的虚拟化技术。

2.降低成本。此方案通过提高系统资源的利用率,将多个应用整合到一套功能强大的Power 570服务器上,减少客户的硬件投资成本。服务器数量上减少了,随之而来的就是 IT 机房变得更宽敞、管理员的减少、电力消耗的减少等等一系列的好处。

3.最大化资源利用率。采用了IBM PowerVM虚拟化解决方案后,一台570服务器上能运行多套操作系统和应用,真正做到物尽其用,让服务器的性能发挥到极至。

4.动态资源调控。解决了服务器长期以来的难题——资源无法动态调控,真正达到按需分配,随心所欲,让服务器更好地为企业服务。

5.自动动态调整。配合IBM 的 Partition Load Manager,逻辑分区的资源能根据客户定制的策略进行动态调整,无需干预,减轻管理员负担。

2.3.1. Power 570 性能特点

要点:

配备领先的 IBM POWER6? 处理器内核,性能更优异、可靠性更强

模块化的体系结构为客户提供灵活的部署方案

高级虚拟化功能能有效提升系统利用率

增强的 RAS 特性增强了应用系统的可靠性

基于 IBM POWER6 处理器的 Power? 570 服务器秉承 IBM 大型主机出色的可靠性和可用性,它是一款随需应变环境中经济有效且灵活的服务器,而创新的虚拟化技术有助于提高服务器应对多变业务需求的快速响应。IBM Power 570 服务器是功能强大的 19 英寸机架型系统,最高可安装 16 颗 POWER6 的内核,它可用于数据库和应用程序服务以及服务器的整合。IBM Power570 秉承其上一代产品(基于 IBM POWER5+? 处理器的 Power5? 570 服务器)的优良传统,在资源优化、性能安全可靠方面拥有着业界领先的优势,并可随业务得需要而灵活部署。客户可以从基于 IBM Power Architecture? 技术上的投资再次获得了很好的回报,现有的 p5-570 服务器可以直接升级到新一代的产品。

Power 570 是第一款基于 POWER6 处理器的服务器,在获得优异的性能和性价比的同时,它可引领着用户进入一个全新的时代,其虚拟化和可用性的优势能成功地帮助客户由建立基于 UNIX? 和 Linux? 的数据平台而灵活的 POWER6 处理器可完全兼容 64 位和 32 位应用程序。同步多线程技术,使得一颗 CPU 内核在一个时钟周期内允许两个应用程序“线程”同步运行,这样可以大大减少完成任务所需的时间。

由此可见,IBM Power570 系统不仅仅是在原有的系统上推陈出新,众多革命性的创新能带给客户更多的体验。p570 采用 IBM 模块化对称多处理器 (SMP) 架构,每一个构建模块可支持 4 个 CPU 内核。客户可以根据实际需求来配置服务器, 并可在需要的时候通过添加额外的构建模块来灵活扩展,增强的 RAS 特性帮助客户在升级中无需中断当前应用。可选的随需扩容功能(CUod)使用户可以在短到一分钟的时间内激活处于休眠状态的处理器。 客户能够根据当前实际需要的处理能力来配置 p570 服务器,有效降低初期投资的成本,并可随着应用和业务的增长来对其进行灵活地部署升级。

特性

优势

行业领先的 POWER6 性能

缩短了客户响应时间,从而带来更高的客户满意度

减少了服务器数量并降低了软件成本,从而节省基础架构成本

通过将多种工作负载整合到更少的系统上,提高了运行效率

卓越的 PowerVM 虚拟化功能

提高了系统效率,从而减少运营开支

提供了出色灵活性,可以快速响应不断变化的业务需求

实现节能并保持应用程序可用性

通过共享资源提供处理突发工作负载高峰的能力

源于大型机的可用×××

提高了应用程序可用性,从而带来更高的客户满意度

以更少的业务中断完成更多的工作

由于完善的系统诊断,可以在需要时更快速地完成维修

非中断性的增长选项

无需强制停止一切并可使系统随您的业务一起变化

使开支与使用情况相符合,而无需牺牲性能或未来的增长选项

优秀的 EnergyScale 节能技术

帮助降低能源成本,而不会牺牲性能或业务灵活性

允许企业在能源受限时继续运营

广泛的业务应用程序支持

允许客户灵活选择合适的应用程序来满足其需求

帮助使您处于主流地位并远离孤

3. 建议配置

3.1. 配置清单

IBM Power 570具体参数

标准配置

标准配置

每个构建模块

570(最大)

处理器内 核

第一个构建模块包含两颗或四颗 3.5、4.2 或 4.7 GHz 的 POWER6 处理器内核;其他所有模块均包含四颗内核,或者第一个构建模块包含四个或八个 4.2 GHz 的 POWER6 处理器内核;其他所有模块均包含八个相同的内核

16 个 3.5、4.2 或 4.7 GHz POWER6 处理器内核,或者 32 个 4.2 GHz POWER6 处理器内核

缓 存

每颗内核 4 MB 二级缓存
每两颗内核共享 32 MB 三级缓存

每个系统 64 MB 二级缓存
每个系统 256 MB 三级缓存,或者每个系统 128 MB 二级缓存
每个系统 512 MB 三级缓存

RAM(内存)

.4 GB 到 48 GB 的 667 MHz DDR2 内存
.16 GB 到 96 GB 的 533 MHz DDR2 内存
.32 GB 到 192 GB 的 400 MHz DDR2 内存

.192 GB 的 667 MHz DDR2
.384 GB 的 533 MHz DDR2
. 768 GB 的 400 MHz DDR2

内 部磁盘驱动器 (CEC)

一到六个 SAS

24 SAS

介质托架 (CEC)

一个热插拔 Slimline

4 个热插拔 Slimline

PCI 适配器插槽 (CEC)

四个 PCI Express 8x 插槽;
两个 266 MHz 的 PCI-X DDR 内存。

16 个 PCI Express 8x 插槽;8 个 266 MHz 的 PCI-X DDR 内存。

标准 I/O 适配器

以 太网(CEC,不包括 PCI 插槽)

标配: 一个双端口千兆以太网,
可选: 一个四端口千兆以太网,或 一个双端口 10 Gb 以太网

标配: 四个双端口千兆以太网
可选: 四个四端口千兆以太网, 或 四个双端口 10 Gb 以太网

集成磁盘(CEC)

一个 SAS 控制器

四个 SAS 控制器

四个 SAS 控制器

2 个 USB;2 个 HMC;2 个 SPCN

八个 USB;两个 HMC;八个 SPCN

扩展功能(可选)

I/O 扩展

多达 12 个 I/O 抽屉

48 个 I/O 抽屉

高 性能连接

4 Gb 光纤通道,10 Gb 以太网

PowerVM 标准版1(可选)

微分区,每个处理器最多 10 个微分区;多个共享处理器池;虚拟 I/O 服务器;共享专用容量;PowerVM Lx86

PowerVM 企业版3(可选)

PowerVM 标准版加上实时分区迁移功能和 Active Memory Sharing

随 需扩容功能(可选)

处理器和/或内存 CUoD
开启/关闭处理器和/或内存 CoD
试用处理器和/或内存 CoD
实用程序 CoD

操 作系统

AIX V5.3 或更高版本
IBM i 5.4 或更高版本
SUSE Linux Enterprise Server 10 for POWER (SLES10 SP1) 或更高版本
Red Hat Enterprise Linux 4.5 for POWER (RHEL4.5) 或更高版本
RHEL5.1 或更高版本

高 可用性

IBM PowerHA? 系列

电 源要求

200 v 到 240 v AC

系 统规格

570 构建模块:6.85英寸(高)(4U) x 19.0 英寸(宽)x 32.4 英寸(深)(174 毫米 x 483 毫米 x 824 毫米);重量:140.0 磅(63.6 千克)

有 限保修(3年7x24)

三年保修,星期一至星期日每天 24 小时,下一工作日处理,不另行收费;选定组件现场维修;所有其他元件按 CRU(客户可更换元件)执行(因国家/地区而异)。提供保修服务升级和维护。