Предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.

  • Компьютер c архитектурой IBM System/360 , , , zSeries .
  • Наиболее мощный компьютер (например, удовлетворяющий признакам значения (1)), используемый в качестве главного или центрального компьютера (например, в качестве главного сервера).

    • История

    Историю мейнфреймов принято называть с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы IBM System/360 , на разработку которой корпорация IBM затратила 5 млрд долларов . Сам термин «мейнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. В 1960-х - начале 1980-х годов System/360 была безоговорочным лидером на рынке. Её клоны выпускались во многих странах, в том числе - в СССР (серия ЕС ЭВМ).

    Мейнфреймы и суперкомпьютеры

    В контексте общей вычислительной мощности мейнфреймы проигрывают суперкомпьютерам.

    См. также

    Ссылки

    Примечания


    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Что такое мейнфрейм

    Обычно когда люди слышат слово "мейнфрейм", им представляется нечто такое древнее, ужасное, занимающее целый машинный зал, а то и не один, связанное с тысячами устройств и управляемое с помощью старого-доброго терминала . На самом деле конечно же все уже давно не так, современные мейнфреймы корпорации IBM представляют собой одно- (Business Class Model, BC12 ) или двустворчатый (Enterprise Class Model, EC12 ) шкаф, чуть выше человеческого роста, внешне похожий на этакий высокотехнологичный холодильник, набитый сверху-донизу различным оборудованием.

    Многие из нас, пользуясь терминалами для банковских карт, бронируя рейс или совершая денежный перевод в сети Интернет, даже не подозревают, что пользуются мейнфреймами.

    Возникает вполне закономерный вопрос: в принципе благодаря горизонтальной масштабируемости можно работать и на россыпи x86 -серверов, так зачем чем же нужны мейнфреймы. Для ответа на него следует заметить, что с помощью информационных технологий мы решаем множество абсолютно непохожих друг на друга задач. Такие корпорации как Google , Facebook , ВКонтакте , часто рассматриваемые как эталон высоких нагрузок, обрабатывают миллионы запросов в секунду, но при этом имеют полное право не выполнить некоторые из них по причине аппаратного или программного сбоя. Ничего страшного не случится, в крайнем случае пользователь просто повторит действие. Аналогичным образом данные компании могут потерять часть данных, это хуже, но данные не являются критичными и легко восстанавливаются. Например, когда вы ставите "лайк" в Facebook , то это вовсе не значит, что он тут же становится видим всем пользователям данной социальной сети.

    Абсолютно другое дело - приложения, обрабатывающие пользовательские транзакции. При переводе денег из банка в банк невозможно допустить ситуацию, когда они спишутся с одного счета, но не попадут на другой. Аналогично невозможно допустить потери даже части пользовательских данных о финансовых транзакциях. Требования к согласованности данных и надежности информационных систем для того же Google и, например, Федерального резерва абсолютно несопоставимы друг с другом. Данная статья призвана рассказать о том, каким же образом мейнфреймы IBM обеспечивают высочайшую надежность и производительность, и как воспользоваться данными уникальными механизмами из ваших программ на языке Java .

    Заглянем под капот


    Процессоры

    Для обеспечения максимально возможной производительности мейнфрейм zEnterprise EC12 снабжается специальными 6-ти ядерными процессорами , выпускаемыми по технологии 32 нм. и работающими на тактовой частоте 5.5 Ghz . На момент выпуска машины, а возможно и сейчас, это была самая быстрая модель процессора в мире. Топовая модель мейнфрейма может иметь на борту 20 процессоров, что составляет 120 ядер . Часть ядер используется для резервирования, работы канальной подсистемы ввода-вывода и специального использования, а 101 ядро доступно для использования в приложениях. Каждое из этих ядер можно настроить следующим образом:

    • как процессор общего назначения (CP );
    • исключительно для Java- и XML- приложений (zAAP );
    • исключительно для работы информационных систем, например СУБД DB2 (zIIP );
    • исключительно для запуска специальной версии Linux (IFL );
    • для работы аппаратной подсистемы кластеризации (ICF );
    • опционально, как дополнительный процессор для работы канальной подсистемы ввода-вывода (SAP ).
    О процессорах для Java -приложений я немного расскажу подробнее ниже.

    Распределение числа зарезервированных и доступных к использованию ядер в зависимости от модели мейнфрейма представлено в таблице:


    Скорость роста тактовой частоты процессоров от поколения к поколению можно увидеть на графике:


    Процессоры zEnterprise EC12 имеют три уровня кэш-памяти и один, четвертый, уровень реализован на отдельных микросхемах. Объемы каждого уровня следующие:
    • L1 : 64 Кб инструкций, 96 Кб данных на ядро;
    • L2 : 1 Мб инструкций, 1 Мб данных на ядро;
    • L3 : 48 Мб на процессор;
    • L4 : 384 Мб на группу из шести процессоров.
    В названиях System z и zEnterprise буква "z" обозначает "zero-downtime" , т.е. полное отсутствие простоев. Одна из основных решаемых мейнфреймами задач - обеспечение высокой доступности и надежности работы приложений. Поэтому все системы мейнфрейма резервируются, включая даже сервисные элементы - специальные ноутбуки. Процессоры тоже резервируются, каждая модель мейнфрейма имеет по два резервных процессора, при этом важным является тот факт, что переключение процессора в случае выявления системой неисправности происходит на лету, без прерывания исполняемой программы . Данная возможность реализуется исключительно мейнфреймами и ее наличие вполне понятно: в мире существует множество областей, в которых ошибка вычисления может дорого стоить в прямом смысле этого слова.

    Понятно, что 120 ядер, работающих с тактовой частотой 5.5 Ghz должны довольно ощутимо греться, поэтому каждый мейнфрейм снабжается системой воздушного охлаждения . Опционально можно подключить так же систему водяного охлаждения .

    Оперативная память

    Каждый мейнфрейм zEnterprise EC12 имеет на борту больше установленной памяти нежели заказано. Часть установленной памяти используется для реализации Redundant Array of Independent Memory (RAIM) . Для приложений, работающих на мейнфрейме, доступно до 3 Tб оперативной памяти, при этом одному логическому серверу в составе машины (LPAR ) доступно до 1 Тб ОЗУ.

    Планки оперативной памяти вместе с группами процессоров и портами ввода-вывода помещаются в специальный модуль, называемый "книгой" (book ).


    Каждая книга имеет точки подключения системы охлаждения в том числе при необходимости и водяной. Распределение объема доступной ОЗУ по книгам в зависимости от модели мейнфрейма приведено в таблице:


    Внутренняя инфраструктура ввода-вывода

    Внутренняя инфраструктура ввода-вывода в машине представлена двумя вариантами: InfiniBand I/O , впервые представленной в машинах серии z10 и поддерживающей 6 Гб/с InfiniBand I/O interconnect и PCI Express Generation 2 (PCIe Gen2) , используемой ранее в машинах серии z196 и z114 , поддерживающей 8 Гб/с PCIe I/O interconnect . Только последняя инфраструктура доступна на новых машинах.

    Мы рассмотрели основные внутренние системы мейнфрейма. С некоторыми другими аппаратными возможностями познакомимся уже применительно к вопросу обеспечения работы Java -приложений на данной платформе.

    Место для Java

    Корпорация IBM считает виртуальную машину JVM и язык программирования Java одним из своих стратегических приоритетов. Инвестиции в данную инфраструктуру огромны. Чего стоит один только сервер приложений IBM WebSphere AS - один из лучших Java EE -совместимых серверов приложений в мире. Так же код на языке Java поддерживается такими продуктами как WebSphere MQ и Integration Bus , адаптеры для Java имеют координаторы транзакций IBM с долгой историей: CICS и IMS TM . Так же на языке Java можно писать хранимые процедуры для реляционной СУБД DB2 .

    Корпорация заинтересована в стабильной надежной и быстрой работе Java -приложений на мейнфрейме и прилагает к этому множество усилий. Давайте рассмотрим какие возможности мейнфрейма уникальны для исполнения Java -кода.

    Настраиваемые наборы процессоров

    В последние годы на рынке программного обеспечения наметилась тенденция лицензирования по ядрам. Чем больше процессорных ядер в вашей машине, тем больше лицензий на программное обеспечение вам нужно купить, тем оно дороже. По данной схеме лицензируются СУБД, сервера приложений, различное ПО промежуточного уровня (брокеры сообщений, ESB , BPM и т.д.), а так же корпоративное ПО (CRM , ERP , АБС и т.д.) При этом объективно Java является довольно тяжелой нагрузкой, что связано и со сборкой мусора, и с необходимостью в JIT -компиляции, и с поздним связыванием. Поэтому можно зарезервировать часть имеющихся на борту мейнфрейма ядер под работу исключительно с данным типом нагрузки. Такие зарезервированные ядра или, в терминах мейнфреймщиков, "процессоры" называются zEnteprise Application Assist Processor (zAAP) . По аппаратной составляющей это - обычный процессор zEnterprise , часть команд которого отключается в настройках. Сам по себе такой процессор стоит гораздо дешевле обычного, т.н. Generic центрального процессора zEnterprise . Но основная выгода даже не в этом. Данный процессор не участвует в расчете лицензий на программное обеспечение . Таким образом использование zAAP позволяет существенно сэкономить.

    При этом zAAP не может исполнять некоторые действия, такие как управление операциями ввода-вывода или работа JNI . Поэтому операционная система z/OS при выполнении диспетчеризации TCB (в мире распределенных систем используется термин "поток") может лениво переводить их с общего центрального процессора (GP ) на zAAP и обратно. Если диспетчер видит, что выполняется Java -код, запущенный на GP , то он при выделении следующего кванта времени данному TCB перенесет его на ядро, сконфигурированное как zAAP . Аналогично, если диспетчер понимает, что выполняется JNI , то он при выделении следующего кванта времени запустит соответствующий TCB на GP , а не на zAAP . Естественно, такие переносы занимают время на перестройку кэша и TLB , но в целом оно не настолько критично по сравнению с выигрышем на стоимости лицензий.

    Важный момент: использовать процессоры zAAP можно только под операционной системой z/OS , допускается не более двух zAAP на один GP .

    Помимо выполнения Java -кода, процессоры zAAP могут использоваться и при работе с XML .

    Аппаратная транзакционная память

    Мейнфрейм zEnterprise EC12 - первый сервер общего назначения от IBM , содержащий реализацию технологии транзакционной памяти, впервые использованной для того, чтобы сделать суперкомпьютер IBM Blue Gene/Q-based Sequoia , расположенный в Lawrence Livermore National Lab , самым быстрым в мире (по состоянию на октябрь 2014-го года данный суперкомпьютер занимает третью строчку в списке ТОП-500). В мейнфрейме zEnterprise EC12 IBM улучшила данную технологию, адаптировав ее для ускорения выполнения конкурентных операций над общим набором данных, например для параллельного проведения различных финансовых операций по одному и тому же набору счетов.

    Транзакция - блок кода, который выполняется атомарно с точки зрения другого процессора, таким образом другой процессор в системе может увидеть либо результат исполнения всего блока кода целиком, либо не увидеть никаких результатов.

    Транзакция начинается специальной командой процессора TBEGIN , а заканчивается командой TEND . Если за время выполнения транзакции какой-то из задействованных ею участков памяти был изменен другим процессором, то транзакция откатывается и восстанавливается состояние регистров общего назначения и оперативной памяти, которое было до ее начала. Затем управление передается блоку transaction failure handler , который решает повторить ли выполнение транзакции или наложить традиционную блокировку (coarse-locking ), чтобы гарантировать выполнение нужного кода.


    Цель описанного выше zEnterprise EC12 Transactional Execution (TX) facility - избежать необходимости в coarse-grained-locking с целью обеспечить безопасное, свободное от блокировок (lock-free ), конкурентное исполнение критических секций. Рассмотрим пример использования TX при работе нескольких читателей и писателя. В классической реализации, использующей блокировки, все читатели ждут освобождения критической секции, соответственно они могут читать область памяти исключительно по одному, друг за другом. В реализации с использованием TX , т.н. lock-elision , читатели работают параллельно до тех пор, пока писатель не изменит общую область памяти.


    zEnteprise EC12 Transaction Execution facility включает в себя множество функций обеспечивающих широкое поле оптимизаций, таких как lock-elision , примитивы compare-and-swap (CAS) над несколькими словами (multi-word ) и спекулятивные оптимизации.

    В IBM Java7 SR3 с включенной опцией -Xaggressive становится доступной реализация многопоточной очереди ConcurentLinkedQueue (CLQ) , использующая TX . CLQ - это потокобезопасная реализация очереди, работающей по принципу "первый пришел - первый ушел (FIFO )". Стандартные реализации методов CLQ.offer() и CLQ.poll() основаны на свободных от блокировок алгоритмах и используют циклы и атомарные CAS -операции, т.е. стандартные примитивы, применяемые для построения множества конкурентных алгоритмов. IBM JVM компилирует данные алгоритмы в сотни машинных инструкций. При использовании TX , реализации методов CLQ.offer() и CLQ.poll() заменяются на описанные выше последовательности инструкций, обеспечивающие работу транзакций. Это существенно повышает эффективность алгоритмов из-за того, что сокращается исполняемый набор машинных инструкций и уменьшается необходимость в доступе к данным. Повышение эффективности в два раза подтверждается микробенчмарком.


    В последней версии IBM JVM для z/OS - IBM Java7R1 аналогичным образом доработано поведение класса HashTable , эффективность повысилась более чем в 5 раз.


    Аппаратная поддержка сжатия данных

    Знаете ли вы, что каждый день в мире создается более 2000 петабайт данных? Цифровая вселенная увеличится более чем в 300 раз за время между 2005-м и 2020-м годами, со 130 до 40 000 экзабайт.

    В последней версии IBM JVM для z/OS - IBM Java7R1 для работы класса, обеспечивающего поточное сжатие данных, - java.util.zip.GZIPOutputStream - используется специальная карточка - zEDC Express I/O Adapter . Задействование данной карточки позволяет снизить использование процессора на 91% по сравнению с программно реализованным сжатием. Среднее время сжатия снижается на 74% , а уровень сжатия повышается примерно в 5 раз .


    zEDC I/O Adapter может использоваться через стандартные API : Java и zlib .

    Специальные команды процессора

    Начиная с поколения z196 , в процессоры машин было добавлено более 70 новых машинных инструкций , часть которых используется для ускорения работы Java . JIT -компилятор использует их при генерации кода. Подробная информация о работе процессора является конфиденциальной, но ознакомиться с системой команд, поддерживаемыми типами данных и некоторыми особенностями можно, изучив документ z/Architecture. Principles of Operation .

    Работа с упакованными десятичными числами

    В мире финансовых вычислений для обеспечения точности округления и ускорения операций используется формат данных под названием "упакованные десятичные числа" или по-английски Packet Decimal . Данный формат реализован в zEnteprise EC12 аппаратно. Версия IBM Java7R1 предлагает библиотеку для работы c packed decimal . Данная библиотека решает следующие задачи:

    • маршалинг и демаршалинг: трансформация примитивных типов в байтовые массивы, поддерживается как big- , так и little-endian ;
    • операции над packed decimal (PD) : арифметические, сравнения, проверки ошибок (проверяет, является ли PD -операнд верно сформированным) и специальные: сдвиги и перемещения;
    • конвертация типов: преобразование из Packed Decimal (PD) , External Decimal (ED) и Unicode Decimal (UD) в примитивные типы (int , long ) и обратно, преобразование между разными десятичными типами (PD , ED , UD ) и преобразование десятичных типов в Java -объекты: BigDecimal и BigInteger .


    Библиотека является платформенно- и JVM -независимой. Работает непосредственно с массивами байт и не требует создания деревьев Java -объектов, а так же позволяет JIT сгенерировать максимально эффективный для платформы код.

    Multi-tenant JVM

    В версии IBM Java7R1 в качестве технологического превью доступна такая опция, как multi-tenancy . Включается данная опция с помощью аргумента командной строки, передаваемого при запуске JVM : -Xmt .


    Суть данной опции в следующем: в системе стартует единая JVM в виде демона javad . У данной JVM настраивается размер кучи, количество потоков, использование ввода-вывода, CPU . Каждый последующий запуск java создает не отдельную JVM , а лишь небольшую прокси к демону javad .


    Такое поведение имеет все преимущества запуска нескольких образов операционных систем на одном сервере. Существенно уменьшается простой процессора, а так же снижается потребление памяти: теперь служебные объекты создаются не для каждой JVM , а только один раз. Самое главное то, что переход на Multitenant JVM не требует изменения приложений .

    Выводы

    В данной статье мы рассмотрели основные преимущества, которые дает программно-аппаратная синергия для работы Java -приложений. Корпорация IBM производит весь стек технологий, начиная от аппаратной реализации, включающей в себя процессор, оперативную память, подсистему ввода-вывода и в целом архитектуру машины, и заканчивая JRE и сервером приложений. Именно благодаря этому обеспечивается максимальная эффективность: низкоуровневые операции, такие как конвертация форматов данных, сжатие, шифрование, передаются на уровень специализированной аппаратуры, освобождая центральные процессоры машины от рутинных действий. Аппаратура берет на себя и резервирование, обеспечение бесперебойной работы, облегчает построение кластеров и масштабирование ваших приложений.

    Сама по себе огромная вычислительная мощь мейнфрейма (101 ядро!) позволяет делать вещи, недоступные на других системах. Например, возможно разместить СУБД, критические для бизнеса приложения и веб-портал, работающий под управлением IBM WebSphere AS , на одной машине, что совместно с применением технологии общей памяти и гиперсокетов позволяет гарантировать минимальное время отклика всего комплекса и его соответствие самому жесткому SLA . Из взаимодействия приложений убирается самая медленная и нестабильная часть - компьютерная сеть.

    Использование аппаратной транзакционной памяти (Hardware transactional memory ) открывает новую веху в разработке многопоточных приложений. Ученые и энтузиасты долгое время уже занимаются изучением программной транзакционной памяти, накоплены определенные знания, алгоритмы, есть реализации библиотек, в частности под Clojure . Теперь все данные возможности доступны на уровне самой машины, что существенно увеличивает производительность многопоточных приложений. Данное утверждение подтверждено результатами тестов, приведенными в статье.

    В целом можно отметить, что слухи о смерти "танцующего динозавра" слишком преувеличены. Уникальная серия, которая недавно отметила свои 50 лет лидерства в серверном мире, продолжает шествие по планете. Мейнфрейм от IBM предлагает высокопроизводительную, надежную, максимально зарезервированную среду исполнения приложений и для нашего любимого языка программирования. Не COBOL "ом единым!


    Из графика видно, что за последние 10 лет производительность Java на мейнфреймах выросла в 12 раз .

    На последок уместно привести высказывание одного из основателей корпорации IBM , сделанное задолго до появления не только персональных компьютеров, но и средних ЭВМ:

    "Развитие вычислительной техники полностью повторит развитие транспорта. Когда-нибудь появятся персональные ЭВМ, как появились персональные автомобили, и для них будет существовать целая сеть мастерских, "дорог" и "заправок". Это будет лучшее средство решения индивидуальных проблем. Наверняка будут средние ЭВМ, роль которых будет аналогична автобусам - решать проблемы небольшой группы потребителей. Решение особых задач потребует быстрых и сверхдорогих компьютеров - их место подобно авиации. Но для решения масштабных задач всегда будут использоваться железные дороги - поезд гарантированно перевезет сотни и тысячи людей на огромные расстояния за очень умеренные деньги. Да, железным дорогам требуется прокладка рельсов, строительство вокзалов, подготовка машинистов и прочее, но в целом ряде случае альтернативы им нет и никогда не будет. Это место наших машин - мейнфреймов.”

    Если у вас появились вопросы о работе мейнфрейма, о работе Java на нем, может быть вы - представитель партнера IBM и хотите протестировать или обеспечить работу вашего приложения на zEnterprise , то могу предложить несколько каналов связи. Во-первых, вы можете писать в комментарии, во-вторых, обратиться ко мне по электронной почте [email protected] , в-третьих, позвонить по телефону +7-495-775-88-00 ext. 4353 . Всегда буду рад вам помочь.

    Материалы

    Данная статья во многом основана на презентации Marcel Mitran, Chief Architect IBM JVM on System z под названием A Survey of Java Performance on zEnteprise EC12 . Так же использовались следующие ресурсы:

    История и перспективы современных больших вычислительных машин (Mainframes )

    (Часть 1)

    В этой статье мы ответим на вопросы:

    · Что такое мэйнфрейм сейчас?

    · Где мэйнфреймы будут применяться?

    · Какие специалисты их будут обслуживать?

    · Где будут готовить этих специалистов?

    Что такое мейнфрейм сейчас?

    Для того чтобы понять, что из себя представляют большие вычислительные машины (Mainframes ), стоит вспомнить историю развития вычислительной техники. Благо, она, эта история, пока коротка – меньше века.

    Большие вычислительные машины (Mainframes ) – это, собственно, те электронные вычислительные машины (ЭВМ), с которых начинается история вычислительной техники. Архитектура ЭВМ и принципы управления, разработанные в середине прошлого века отцами кибернетики Винером и Фон-Нейманом , предполагали использование ЭВМ для решения больших по значению и по объему вычислений задач, причем, задач, которые должны обрабатываться одной машиной одновременно. Была разработана специальная теория массового обслуживания, в которой математически точно описывается состояние очередей и управление ими.

    Появление в 1980-х годах персональных вычислительных машин, персональных компьютеров (ПК) заставило разработчиков «забыть» на время некоторые важные принципы управления ЭВМ, в частности, потеряла актуальность и теория массового обслуживания. А в 90-х нередко встречались статьи, обосновывающие ненужность больших машин. Многим казалось, что мощная персональная машина, да к тому же двухпроцессорная, в состоянии решить любую задачу. Встречались даже так сформулированные мысли: любую задачу, которую может поставить человек, в состоянии решить мощный персональный компьютер. Немногочисленные оппоненты пытались говорить о многопользовательских задачах – им предлагалось использовать сетевые решения – соединенные между собой различными способами персональные компьютеры. Централизованное управление сетью обеспечивается сервером – более мощной машиной со специализированным программным обеспечением, решающей задачи обслуживания многих пользователей одновременно.

    Появление в начале 20-го века сетевых технологий, сетей самых разных конфигураций, вплоть до кластерных соединений (соединений серверов), имеющих централизованный и децентрализованный принципы управления, казалось бы, решили все вычислительные проблемы. Был даже временной промежуток в истории известной всем фирмы IBM (не даром же персональные компьютеры большей частью IBM -совместимые), когда она не продала ни одной большой ЭВМ за целый год. Мэйнфреймы в это время называли «динозаврами» и многие пророчили им «вымирание».

    Недаром философы твердят нам о спирале-подобной форме развития чего бы то ни было . История развития вычислительных машин, совершив виток этой спирали, находится сейчас в начале нового витка, когда опять на первый план выходят большие вычислительные машины. Дальнейшее развитие архитектуры и технологии серверов приблизилось вплотную к основополагающим принципам построения больших ЭВМ.

    Фирма IBM никогда не сдавала своих позиций, уверенно отстаивая мысль о том, что большие машины имели, имеют, и будут иметь свою нишу, свою область применения. Причем, эта ниша в дальнейшем будет становиться все больше и больше. Уже сейчас 60% информации, используемой в Интернете, хранится в базах данных больших вычислительных машин. Более 500 крупнейших мировых корпораций имеют вычислительные комплексы, оснащенные мэйнфреймами . Везде, где высоки требования к быстродействию, надежности, безопасности, используются именно они. Такие предприятия, как банки, страховые компании, транспортные корпорации, активно используют сейчас технологии электронной коммерции (электронный обмен информацией, электронные транзакции и др.), обслуживание пользователей с использованием современных информационных технологий.

    Секрет выживания «динозавра» в том, что фирма IBM последовательно и методично работала над своим продуктом, учитывала все современные достижения науки, регулярно модернизировала продукт. Примерно один раз в 10 лет происходили существенные изменения в мэйнфрейме , при этом его вычислительная мощь и другие отличительные характеристики не ухудшались, а лишь улучшались.

    Рисунок 1. История развития больших ЭВМ (слайд взят с сайта IBM )

    Если очень схематично описать историю модернизации мэйнфреймов , то она будет выглядеть так, как это показано на рис.1. Временная ось с отметками десятилетий, над временной осью строка с названиями архитектуры большой машины, то есть, аппаратное обеспечение или hardware (HW ). Нижние две строки соответственно характеризуют два слоя программного обеспечения или software (SW ): нижний слой - операционные системы, управляющие аппаратной частью машины, и промежуточный слой (middleware ), на рисунке он расположен в самом низу, программное обеспечение для обслуживания бизнес-приложений.

    Итак, приведем краткую характеристику каждого десятилетия в соответствии с рисунком 1:

    · 1964 год. Архитектура машины – S /360, управляется операционными системами MVT , PCP , MFT , промежуточный слой (middleware ) представлен подсистемой управления обработкой заданий CICS (Costumer Interface Control System ), с помощью которой пользователь может сам управлять выполнением своих транзакций в безопасной/защищенной среде.

    · 70-е годы. Архитектура машины – S /370, управляется операционной системой MVS . Разработана операционная система с виртуальной памятью MVS , управление памятью осуществляется с помощью специальных таблиц??? VTAM (Virtual Tables Addressing Memory ). Промежуточный слой (middleware ) представлен подсистемой VM (Virtual Machine ) «Виртуальная машина»

    · В 80-е годы осуществлен аккуратный переход на 31-битную адресацию памяти при сохранении старой системы адресации (24-х битной) в рамках новой. Именно недостающий до 32-х бит служит для индикации того, какая адресация используется: 24-х или 31-битная (архитектура машины – S /370 XA ).

    · Середина 80-х отмечена появлением новой операционной системы ESA /390 и специального программного обеспечения промежуточного слоя – реляционной базы данных DB 2.

    · Середина 90-х – Архитектура машины – ESA /390 - абсолютно революционный прорыв в области новых технологий – перевод производства аппаратной части на технологию использования полупроводниковых биполярных транзисторов (CMOS ), повлекший за собой резкое уменьшение размеров микросхем и машины в целом, ощутимое снижение потребляемой энергии при одновременном резком увеличении размеров памяти и скорости вычислений. В этот же период появилась технология Parallel Sysplex , как особый вид организации связей между различными машинами с целью создания более мощных вычислительных комплексов, была оптимизирована организация операций ввода-вывода информации и, которую можно охарактеризовать.

    · 2000 – 2005 – Появление новой z -Архитектуры, с 64-х разрядной адресаций памяти. Промежуточный слой представлен мощнейшей системой Web Sphere , которая позволяет предприятиям создавать представительство в мире Интернет, может работать, как внутренняя сеть предприятия, имеет неограниченные возможности наращивания в ту или иную сторону за счет присоединения вновь разрабатываемых приложений. Новая операционная система большой вычислительной машины предоставила возможность параллельного использования и других операционных систем, например, Linux . В настоящее время более тысячи Linux машин используют специальную операционную систему z / VM .

    Специально разработан Z -процессор (произносится как Zed –процессор), который позволяет нам использовать Java . При этом, Z -процессор предоставляет вам использовать Java наиболее экономично .

    Что следует особо отметить, Z -платформа много дешевле, чем предыдущие архитектуры мэйнфрейм .

    мэйнфреймы мы встречаем не часто, гораздо чаще нам встречаются персональные компьютеры, серверы, UNIX – станции. Мэйнфреймы находятся в тени, но именно на них выполняются самые важные приложения.

    Что такое мэйнфрейм ?

    Сейчас мэйнфрейм

    · это вычислительная система, доступная пока (из-за ее высокой стоимости) только крупной компании, предназначенная для хранения в ней коммерческих баз данных, серверов транзакций, приложений, требующих более высоких уровней безопасности и надежности, а также постоянства доступа;

    · это вычислительная система, которая предоставляет большие возможности с точки зрения скорости вычислений и их объемов;

    · это вычислительная система, которая используется для решения большого количества разнообразных задач, выполняет огромное количество различных типов транзакций и нагрузок.

    Где мэйнфреймы будут применяться?

    Остановимся на перечислении достоинств этой машины. Основные характеристики современной большой вычислительной машины, это надежность, доступность и обслуживаемость (RAS – reliability , availability , serviceability ). Например, в появившейся летом 2005 года новой архитектуре Z 9 отсутствует единая точка отказов. Каждый компонент машины с этой архитектурой может быть заменен новым без остановки рабочих нагрузок.

    Централизованное управление – еще одна важная характеристика мэйнфрейм , это много дешевле, чем децентрализованное управление. Уникальная возможность мэйнфрейм - управление нагрузками.

    Несомненным достоинством этих машин является и непрекращающаяся совместимость, что означает, что до сих пор в мэйнфреймах используются приложения, написанные в 70-е годы.

    Какие виды работ выполняются на мэйнфреймах ?

    Мэйнфреймы могут выполнять два вида работ, которые соответственно представляют собой обслуживание двух абсолютно различных типов рабочих нагрузок (см. рисунок 2):

    · Пакетная обработка заданий (Batch job ), когда компьютер выполняет работу без участия человека. Можно провести аналогию с Batch -файлами на персональном компьютере (РС), но очень грубая аналогия. Используется в случае значительных объемов данных на входе.

    · Обработка заданий в реальном времени (On - line ), например, транзакционные системы, такие как система приобретения железнодорожных билетов, система оплаты по кредитной карте и т.п.


    Рисунок 2. Два типа рабочих нагрузок в мэйнфрейм (рисунок взят из материалов IBM )

    Главное отличие этих видов работ - в объеме вводимых и выводимых данных. Если требуется соблюсти заведомо оговоренное самое высокое быстродействие, при этом обслужить значительное количество пользователей, стоит использовать мэйнфрейм , операционная система которой сможет координировать всю эту работу.


    Рисунок 3. Пример использования мэйнфрейм для пакетных видов рабочих нагрузок

    Пример осуществления работ по пакетной обработке заданий (Batch job ) приведен на рисунке 3. В центре рисунка показана большая вычислительная машина (мэйнфрейм ), которая в наши дни не выглядит такой уж большой. Ее физические размеры (100см х100см х50см) соизмеримы с размером старинного комода или «горки» для посуды. На выходе мэйнфрейм мы видим отчеты, которые отправляются в головной офис (Main office ) и в филиалы предприятия (Branch offices ), показано также, что балансовые счета и другие отчеты могут поступать непосредственно по месту жительства пользователя (Residence ). Как видно на рисунке, отдельное внимание уделено резервированию (Backup ), которое осуществляется в одном месте (например, в банковской структуре) в определенное время, например, в конце каждого рабочего дня, либо по завершению месяца, квартала, года и т.д. Главный признак пакетного вида нагрузок – большой объем вводимых данных.

    Пример обработки заданий в реальном времени – общение с банком через банкомат - показан на рисунке 4.


    Рисунок 4. Пример использования мэйнфрейм для выполнения рабочих нагрузок в реальном времени

    Самое важное в таком виде нагрузок – централизация и координация. Мэйнфрейм должен в автоматическом режиме управлять доступом пользователей к банковской информации, отслеживать порядок очередей на обработку заданий, выполнять своевременное обновление и резервное копирование хранимой информации, при этом четко разделяя роли (конечных пользователей, аналитиков, отвечающих за соответствие данных, системных администраторов, программистов) в этом вычислительном мире: предоставляя соответствующие ролям права и услуги. Отметим при этом, что несколько ролей может играть одно лицо и наоборот, может быть несколько человек, которые выполняют одну роль.

    Несколько слов о современных операционных системах, работающих с мэйнфрейм . Таких на сегодня четыре:

    · z / VM – предоставляет возможность работать в мульти-операционной среде, то есть, есть возможность работы с несколькими операционными системами;

    · Linux for r / Series - работает с тысячами машин;

    · VSE – операционная система (ОС) для небольших инсталляций для ограниченного числа пользователей, в этой ОС нет возможности использовать Parallel Sysplex ;

    · z / TPZ – очень большая ОС, специализированная, обслуживающая большое количество транзакций, например, системы оформления билетов.

    Итак, резюмируя эту часть статьи, скажем: новые мэйнфреймы играют центральную роль в современном мире, несмотря на то, что они находятся на заднем плане, в тени, они первые по надежности, постоянной доступности и быстродействию. Они обслуживают тысячи пользователей одновременно, работают в режиме интенсивного ввода/вывода, обрабатывают очень большие рабочие нагрузки, выполняют защищенный запуск важных бизнес-приложений.

    Олег Таковицкий

    В сравнительно недолгой истории вычислительной техники мэйнфреймы обычно выступают как главные действующие лица. Действительно, эти компьютеры, иначе еще называемые большими ЭВМ, в эпоху 60-80-х гг. прошедшего столетия практически безраздельно господствовали на рынке информационных технологий. К началу 80-х деление компьютеров на большие, мини- и микромашины было простым и понятным. Оно определялось ценой, физическими размерами, производительностью, масштабом решаемых задач, используемым системным ПО (прежде всего операционной системой), а также архитектурой. Само понятие "мэйнфрейм" неразрывно связано с именем их первого производителя, корпорации IBM (http://www.ibm.com).

    И все же мэйнфреймы - это нечто большее, чем просто мощные и дорогие машины. Она были и остаются основой обеспечения надежности, безопасности и целостности информационных систем. А главное - вот уже несколько десятилетий эти компьютеры служат форпостом централизации функций и данных, так и не павшим под натиском распределенных вычислений. В наши дни центробежные силы контроля и управления в архитектурных решениях начинают менять направление, превращаясь в центростремительные. Становится ясно, что без централизации ресурсов (иначе говоря, консолидации) решить многие серьезные бизнес-задачи практически невозможно.

    В конце прошлого века с чьей-то легкой руки (говорят, это был один из топ-менеджеров Sun Microsystems) мэйнфреймы нарекли динозаврами. К тому же пресса и ведущие исследовательские агентства вольно или невольно способствовали созданию их негативного образа. Многие стали воспринимать мэйнфреймы как вчерашний день вычислительной техники, считая Unix- и ПК-серверы более современными и перспективными.

    Вообще говоря, одной из причин резкого уменьшения интереса к мэйнфреймам в 80-х годах было бурное развитие PC и Unix-ориентированных машин, в которых благодаря применению новой технологии создания КМОП-микросхем удалось значительно уменьшить энергопотребление, а их размеры достигли размеров настольных станций. В то же время для установки мэйнфреймов требовались огромные площади, а использование устаревших полупроводниковых технологий влекло за собой необходимость водяного охлаждения. Так что, несмотря на их вычислительную мощь, из-за дороговизны и сложности обслуживания мэйнфреймы все меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств.

    Главный же аргумент против мэйнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно совместимость с другими платформами.

    Отнесясь к критике конструктивно, руководство компании IBM, основного производителя аппаратного и программного обеспечения мэйнфреймов, выработало кардинально новую стратегию в отношении этой платформы с целью резко повысить производительность, снизить стоимость владения, а также добиться высокой надежности и доступности систем. Достижению этих планов способствовали важные перемены в технологической сфере: на смену биполярной технологии изготовления процессоров для мэйнфреймов пришла наконец технология КМОП. Переход на новую элементную базу позволил значительно снизить уровень энергопотребления мэйнфреймов и упростить требования к системе электропитания и охлаждения (водяное охлаждение было заменено воздушным). Мэйнфреймы на базе КМОП-микросхем быстро прибавляли в производительности и теряли в габаритах. Наиболее же кардинальным событием стал переход на 64-разрядную архитектуру z/Architecture. Современные мэйнфреймы перестали быть закрытой платформой: они способны поддерживать на одной машине сотни серверов с различными ОС, включая Linux.

    Среди базовых отличий мэйнфреймов от обычных серверов, как правило, отмечают то, что мэйнфреймы поддерживают высокий уровень надежности благодаря избыточности аппаратного обеспечения, а операционные системы для них оптимизированы в основном для пакетного режима работы и обработки транзакций. Тем не менее в IBM полагают, что одной из важнейших причин признания рынком систем zSeries стала поддержка ими таких нетипичных для мэйнфреймов задач, как приложения для Linux и Web.

    Мэйнфреймы высоко ценят за их устойчивость по отношению к таким проблемам, как отказ центрального процессора. Они оснащаются специальным ПО, а их подсистемы памяти и передачи данных отличаются от тех, что используются в большинстве серверов. Способность мэйнфреймов обрабатывать гигантское количество транзакций в секунду обеспечила им широкое применение при решении таких задач, как управление сетями сбыта или ведение банковских счетов.

    Слухи о смерти мэйнфреймов сильно преувеличены. Общие объемы поставок серверов zSeries, измеренные в единицах вычислительной мощности MIPS (миллионы команд в секунду), выросли в I квартале этого года на 3% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. На продажи мэйнфреймов пришлось 3 млрд долл. в общем обороте IBM за 2002 год, который составляет 81 млрд долл. Несмотря на пессимизм некоторых аналитиков, эти системы популярны и в XXI веке. Так, согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мэйнфрейм предполагалось выключить еще в 1993 году. Срок этого прогноза давно истек, а рынок мэйнфреймов остается стабильным.

    Тут стоит напомнить, что, по одной из теорий, динозавры не вымерли, а превратились в птиц.

    Мэйнфрейм IBM S/390.

    Первые "ласточки"

    В сердце информационной системы работают обычно компьютеры наивысшего уровня надежности и производительности, рассчитанные на то, чтобы выдерживать любые мыслимые уровни нагрузки, быть готовыми к различным сбоям и авариям. Это серия мощных, масштабируемых, удобных в управлении и надежных систем. Это больше, чем системы, - скорее, это решения, отвечающие требованиям корпоративных задач самого разного масштаба: от рабочих групп до крупных центров хранения данных.

    Данные системы пригодны для решения практически любых задач - от научных и инженерных до деловых, требующих больших вычислительных мощностей. Они имеют хорошо сбалансированную многопроцессорную архитектуру, с возможностью загрузки нескольких независимых копий ОС. Масштабируемость архитектуры позволяет при увеличении количества процессоров и памяти получать расчетный, контролируемый прирост производительности. Большой объем оперативной памяти в таких системах создает новые, ранее недоступные возможности во многих прикладных областях - от ведения больших резидентных баз данных до сложных научных вычислений, в таких, например, областях, как исследование генома человека или морская нефтеразведка.

    Когда в октябре 2000 г. в IBM приступили к ребрэндингу своих серверных систем, эти преобразования были представлены как реакция на растущие требования бизнеса в Интернете. Руководство корпорации объявило о своем намерении использовать на всех платформах открытые стандарты и продукты (TCP/IP, HTML, Java, XML, Apache) и желании поддерживать быстро приобретающую популярность ОС Linux. Именно тогда мэйнфреймы получили название eServer zSeries - оно указывает на нулевое (zero down time) время простоя этих систем.

    Архитектура z/Architecture, на которой основаны системы zSeries, обеспечивает новый стандарт производительности и интеграции, выступающий как продолжение концепции сбалансированной системы в архитектуре S/390. Такие системы способны устранять узкие места, связанные с недостатком адресуемой памяти, предоставляя фактически неограниченные возможности 64-разрядной адресации и обеспечивая огромный запас для непредвиденных рабочих нагрузок и приложений растущего предприятия.

    Процессоры для мэйнфреймов

    Последние несколько лет IBM заимствовала у своих мэйнфреймов технологию для других семейств серверов. Теперь часто говорят, что этот процесс пошел вспять. Компания рассматривает проект существенной переработки архитектуры мэйнфреймов zSeries с тем, чтобы использовать в этих машинах те же процессоры Power и прочие технологии, что и в менее дорогих серверах pSeries и iSeries. Применяя одни и те же процессоры во всех семействах продуктов, IBM получает возможность существенно снизить стоимость и сократить время выхода мэйнфреймов на рынок, а также уменьшить расходы на их техническое обслуживание.

    Однако для этого в новые процессоры должны быть внесены усовершенствования, приближающие их к процессорам мэйнфреймов. Например, процессор мэйнфрейма включает два процессорных ядра, которые одновременно выполняют одни и те же операции. Если результаты получаются разными, вычисление автоматически повторяется - возможно, несколько раз, и, если разница все равно сохраняется, задача передается другому процессору.

    Переход на новые процессоры - задача не из легких, но у IBM уже есть подобный опыт. Компании удалось перевести семейство AS/400 на архитектуру Power, не потеряв своих заказчиков.

    Кристаллы Blue Flame, объединенные в многокристальные процессорные модули, специально предназначены для высокоуровневых систем zSeries. 20% площади на Blue Flame отведено непосредственно для поддержки функций RAS (Reliability, Availability, Serviceability - надежность, готовность, обслуживаемость), чтобы наделить компьютерные системы возможностью без отключения реагировать на ошибки и выполнять техническое обслуживание. По словам представителей корпорации, наличие области RAS - одно из основных достоинств Blue Flame, дающее значительное преимущество перед альтернативными процессорами. Подобные аппаратные решения позволят IBM сосредоточиться не только на поиске ошибок в системах, но и на сборе информации, которая позволит защищаться от будущих сбоев.

    Процессор Power.

    Новым флагманом мэйнфреймов стала серия компьютеров IBM eServer zSeries 900, оптимизированная для задач электронного бизнеса. В ее состав входят 64-разрядные многопроцессорные системы с оперативной памятью 64 Гбайт и с пропускной способностью системы ввода-вывода и адаптеров сетевых каналов, составляющей 24 и 3 Гбайт/с соответственно. Производительность zSeries 900 превышает 2500 MIPS. Важнейший их компонент - 20-процессорный модуль MCM (Multi-Chip Module). Его 16 процессоров предназначены для исполнения прикладных задач в SMP-режиме, а остальные выполняют такие системные функции, как управление вводом-выводом, восстановление при возникновении ошибок, криптозащита.

    Система zSeries 900.

    Каждая система может работать автономно или в составе кластера Parallel Sysplex совместно с другими компьютерами zSeries и рядом систем IBM S/390. Кластер обеспечивает высокую масштабируемость и исключительный уровень готовности. До 32 систем zSeries 900 могут объединяться в кластеры на базе технологии Parallel Sysplex.

    В 15 логических разделах zSeries 900 могут независимо друг от друга работать различные ОС (z/OS, z/VM и Linux for zSeries), обращаясь к общим системным ресурсам.

    Полностью интегрированная с аппаратными средствами и микрокодами zSeries 900 64-разрядная z/OS с ядром MVS обеспечивает благодаря технологии Intelligent Resource Director (IRD) автоматическое распределение системных ресурсов между приложениями в соответствии с присвоенными им приоритетами. Вообще говоря, IRD семейства zSeries объединяет преимущества трех основных технологий: администратора нагрузки Workload Manager, логического создания разделов Logical Partitioning и параллельной кластеризации Parallel Sysplex.

    Система способна динамически выделять процессорное время, каналы и взаимодействия канал - контроллер среди множества виртуальных серверов, чтобы обеспечить интеллектуальное обслуживание непредсказуемых нагрузок электронного бизнеса в соответствии с приоритетами бизнеса. Функция Sysplex Distributor операционной системы z/OS - еще одна возможность интеллектуальной балансировки TCP/IP-трафика через Parallel Sysplex. Поддержка динамической виртуальной IP-адресации (Dynamic Virtual Internet Protocol Addressing, VIPA) расширяет в TCP/IP-сети функции распределения рабочей нагрузки и готовности в Parallel Sysplex.

    Технология Hyper Sockets позволяет формировать IP-соединения между логическими разделами и передавать информацию между ними с быстродействием оперативной памяти. Linux for zSeries поддерживает оригинальные приложения для этой ОС. При применении z/VM в одном логическом разделе можно исполнять сотни приложений, реализуя множество виртуальных серверов. Так, на одной системе можно параллельно запустить до 1000 виртуальных Linux-серверов, создав таким образом эффективную "сеть в одном корпусе".

    Готовность

    Системы семейства zSeries обеспечивают высокий уровень готовности приложений, необходимый в глобальной сетевой среде. Даже один сервер zSeries способен избегать сбоев и восстанавливаться после отказов, сокращая до минимума сбои бизнес-процесса.

    Высокая надежность компонентов и особенности конструкции позволяют предотвращать отказы и обеспечивать устойчивость к сбоям, а также проводить горячее обслуживание и ремонт. Расширенное динамическое резервирование памяти (Enhanced Dynamic Memory Sparing), резервирование ESCON-портов, горячее обслуживание/модернизация Coupling Links, горячее обслуживание плат ввода-вывода (Concurrent Service for I/O Cards) и автоматическое переключение сервисных элементов (Auto-Switch over for Service Elements) - вот лишь некоторые встроенные функции, позволяющие сократить как плановые, так и внеплановые простои.

    Для систем, где требуются более высокие уровни готовности, предназначены серверы zSeries с технологией кластеризации IBM Parallel Sysplex. Более быстрые подключения обеспечивают сбалансированную производительность мощного сервера zSeries 900 в Sysplex-кластере. ISC-связи обеспечивают скорости передачи до 2 Гбайт/с, а ICB-связи - до 1 Гбайт/с. При этом сохраняется обратная совместимость с аналогичными связями в системах S/390.

    Еще один аспект готовности - это возможность непрерывного роста zSeries, обеспечиваемая функцией увеличения емкости системы хранения по требованию. Серверы zSeries 900 способны увеличивать объем системы хранения и создавать виртуальные серверы без перерыва в работе, а также устанавливать карты FICON, ESCON, OSA-Express ATM и Gigabit и Fast Ethernet и PCI-карты криптографического сопроцессора; кроме того, поддерживается инициация памяти без отключения системы.

    Безопасность

    Встроенные функции защиты архитектуры z/Architecture обеспечивают IBM лидирующие позиции по обеспечению безопасности электронного бизнеса. Криптографические КМОП-сопроцессоры соответствуют государственному информационному стандарту обработки информации США - FIPS 140-1 четвертого уровня (самому высокому уровню сертификации коммерческого средства безопасности, когда-либо присвоенному правительством США). Эти сопроцессоры конструктивно размещены в модуле с единым чипом. При этом каждый из них может обслуживаться независимо, что устраняет простои при ремонте криптографического кристалла.

    Серверы zSeries 900 способны поддерживать до 16 PCICC-сопроцессоров, поставляемых по требованию, что позволяет им выполнять более двух тысяч SSL-операций в секунду. Благодаря комбинации двух типов сопроцессоров приложения могут использовать отраслевые криптографические стандарты DES, Triple DES и RSA для обеспечения масштабируемой безопасности и гибкости при быстром переходе на новые стандарты.

    Самоуправляемость вычислительных систем

    Компьютеры eServer zSeries спроектированы и построены с активным применением основных технологий из проекта eLiza, направленного на создание самоуправляемых систем. Цель проекта - создание интеллектуальной, самоуправляемой инфраструктуры ИТ, которая сведет к минимуму сложность управления ею.

    Серверы серии IBM eServer предлагают широкий спектр новых решений, присущих самоуправляемым вычислительным системам и основанных на четырех основных принципах.

    Автоматическая конфигурация (Self-configuring)

    Важнейшие элементы системы автоматической конфигурации - это автоматическое определение новых аппаратных ресурсов и механизм динамического распределения ресурсов ОС. Аппаратные подсистемы и ресурсы могут автоматически изменять собственные параметры работы как на стадии загрузки системы, так и во время выполнения задач. Причинами для перераспределения ресурсов могут стать сбои в работе оборудования, ошибки во встроенном системном ПО или изменение текущих параметров оптимизации. Допускается также изменение конфигурации аппаратных ресурсов по требованию администраторов, обслуживающего персонала или программы, осуществляющей управление аппаратными ресурсами.

    Автоматическое восстановление (Self-healing)

    Механизм самовосстановления позволяет немедленно обнаружить и локализовать неполадки в работе оборудования или встроенного ПО, минимизируя возможные последствия сбоев, которые способны негативно повлиять на работу ОС и приложений.

    Автоматическая оптимизация (Self-optimizing)

    Встроенный механизм оптимизации определяет текущую нагрузку на различные аппаратные ресурсы и автоматически изменяет конфигурацию аппаратных ресурсов, добиваясь максимальной производительности.

    Самозащита (Self-protecting)

    Этот механизм обеспечивает защиту вычислительной системы от внутренних и внешних атак, угрожающих целостности и конфиденциальности приложений и данных.

    Проект eLiza

    Этот проект реализует концепцию автономных вычислений. Он служит фундаментом для создания информационных систем с уменьшенной сложностью и стоимостью эксплуатации, использования, администрирования. Цели проекта eLiza сформулированы как самооптимизация, самоконфигурирование, самовосстановление и самозащита. Считается, что проект eLiza позволяет преодолеть такие трудности на пути электронного бизнеса по требованию, как сложность управления и эффективность использования ресурсов. По данным экспертных фирм процент эффективного использования ресурсов для мэйнфреймов в среднем составляет 40%. Эта цифра может показаться невысокой, но для Unix-машин она составляет всего 10%, а для Windows-машин - 5%.

    Мэйнфреймы первыми столкнулись с проблемой эффективного использования ресурсов, и серверы zSeries и z/OS находятся на переднем крае реализации проекта eLiza. Однако результаты его немедленно переносятся и на другие платформы IBM. Так, сегодня все четыре серверные платформы IBM обеспечивают логическое разделение - возможность представления одного мощного сервера в виде нескольких отдельных виртуальных компьютеров, возможно, с разными операционными средами и разными производительными и функциональными возможностями, но с единым центром управления. Задачи автономизации вычислений, стоящие перед проектом eLiza, сочетаются с задачами Grid-вычислений, поэтому эти инициативы развиваются согласованно.

    Эволюция концепции самоуправляемых информационных систем привела к возникновению новой стратегической инициативы компании IBM - Autonomic Computing. Примечательно, что это произошло в тот момент, когда IBM объявила о намерении возглавить движение по созданию нового поколения решений для электронного бизнеса, объединив усилия различных поставщиков решений, сообщества приверженцев открытых стандартов и пользователей. Помимо интеллектуальных функций самозащиты и самовосстановления, разрабатываемых в рамках проекта eLiza, новая инициатива IBM призвана обеспечить динамическую адаптацию вычислительных систем к условиям деловой активности предприятия. Новое название отражает более универсальный и глубинный характер концепции. Идеи самоуправления, положенные в основу проекта eLiza и имеющие множество верных сторонников, получают дальнейшее развитие, открывая перспективу совершенствования бизнеса без нарушения отлаженных процессов и деловых механизмов.

    Компоненты проекта eLiza.

    Маленький "хищник"

    В прошлом году корпорация IBM анонсировала IBM zSeries 800 (ранее известную под кодовым названием Raptor - "хищник"), новую недорогую систему начального уровня, которая сумела радикально изменить ценовые характеристики рынка мэйнфреймов. Новая система выпускается в нескольких вариантах: восемь моделей общего назначения и единственный в своем роде мэйнфрейм под полным управлением Linux. Отличаются они прежде всего числом процессоров (от одного до четырех) и объемом оперативной памяти (от 8 до 32 Гбайт).

    С выпуском zSeries 800 корпорация IBM смогла предложить надежность и производительность технологии zSeries заказчикам, которым мэйнфреймы раньше были не по средствам. Кроме того, IBM впервые реализовала современную технологию кластеризации Parallel Sysplex на мэйнфреймах начального уровня. Напомним, что данная технология обеспечивает практически нулевое время простоя, высокую доступность приложений и надежность бизнеса за счет объединения нескольких мэйнфреймов в сетевой кластер.

    Заказчики, использующие мэйнфреймы, все чаще добавляют новые Web-приложения в существующие инфраструктуры для экономии энергии, пространства и расходов на управление. Система zSeries 800 предназначена для бизнес-партнеров IBM, которым требуются варианты объединения серверов для заказчиков со средним уровнем финансовых возможностей. Новая система позволяет отказаться от дорогостоящих и недозагруженных серверных пулов, составленных из Web-серверов, файловых серверов, серверов печати и электронной почты, за счет переноса всей нагрузки на один мэйнфрейм, и таким образом упростить администрирование и снизить затраты. Благодаря технологии виртуальных машин IBM z/VM система zSeries 800 может объединить от 20 до нескольких сотен серверов Sun или Intel на одной физической платформе.

    В последние несколько лет ОС Linux завоевала устойчивые позиции в таких областях, как электронная коммерция, Web-сервис, почтовые службы, разработка и тестирование приложений и многое другое. Одно из главных преимуществ Linux - способность легко адаптироваться к множеству аппаратных платформ и работать с разнообразными программами в распределенных вычислительных средах. Таким образом, пользователям и разработчикам, имеющим дело с Linux, не обязательно изучать различные ОС. Linux предоставляет полную открытость и аппаратную независимость. По этим причинам она широко предлагается как надежная, базирующаяся на открытых стандартах, экономичная альтернатива другим ОС, таким, как Unix и Windows. Но Linux обычно работает на нескольких отдельных серверах, что не всегда обеспечивает нужные для центров обработки данных производительность, гибкость, функциональность, интеграцию и управляемость. Более того, аппаратная независимость Linux может в ряде случаев обернуться повышением стоимости технической поддержки.

    Современная технология zSeries 800 предоставляет экономичную и гибкую среду для разработки, тестирования и эксплуатации приложений, переноса приложений с 32-разрядной на 64-разрядную платформу и новых рабочих нагрузок электронного бизнеса.

    В системе zSeries 800 нашли применение технологии самовосстановления и самоуправления, реализованные в компьютерах IBM, включая резервные мощности, кластеры Parallel Sysplex, одновременный ввод-вывод и автоматическое обращение в IBM при обнаружении неисправности системы. Одновременно IBM анонсировала специальную версию 64-разрядной ОС z/OS.e, которая предназначается для исполнения приложений электронного бизнеса, в том числе сервера приложений WebSphere, баз данных DB2 и приложений MQSeries.

    Университет штата Флорида (США) для проведения исследований в области сетевых вычислений приобрел в этом году мэйнфрейм zSeries 800, который оказался тысячной по счету системой Raptor, проданной IBM с марта 2002 г.

    "Тиранозавр" на компьютерном рынке

    В мае IBM представила свою самую мощную на сегодня систему масштаба предприятия - последнюю модель семейства zSeries. Новый мэйнфрейм официально называется IBM eServer zSeries 990, а его кодовое название - T-Rex, "Тиранозавр" (Tyrannosaurus Rex). Ну что ж, в юморе руководителям корпорации IBM не откажешь.

    Подобные системы предназначены для компаний финансового сектора и других отраслей, где требуется максимальная отказоустойчивость, защита информации и хорошие вычислительные возможности. Стоимость нового IBM eServer zSeries 990 начинается с 1 млн долл. Новая система - результат четырех лет работы 1,2 тыс. разработчиков IBM. Инвестиции в разработку "Тиранозавра", по словам представителей IBM, составили около 1 млрд долл. Однако система стоит того.

    "Тиранозавр" - zSeries 990.

    zSeries 990 считается самым мощным и масштабируемым мэйнфреймом IBM за всю их 40-летнюю историю. Этот сервер обладает вдвое большими возможностями виртуализации и способностью выполнять примерно втрое больше работы, чем zSeries 900. Новый дизайн позволяет заказчикам наращивать мощность без отключения системы, а значительно упрощенная структура продукта уменьшает количество моделей мэйнфреймов с 42 до 4.

    Система устанавливает новый стандарт корпоративных вычислительных систем в следующих областях.

    Виртуализация. Архитектура zSeries 990 может поддерживать сотни или даже тысячи виртуальных Linux-серверов в едином корпусе. Это примерно эквивалентно целому вычислительному центру, размещенному в одном сервере размером с холодильник.

    Автоматизация. zSeries 990 обладает технологией IRD, которая динамически распределяет системные ресурсы тем рабочим задачам, которые в них нуждаются, в соответствии с приоритетами и целями, установленными пользователем.

    Масштабируемость. zSeries 990 предлагает широкие возможности как вертикального, так и горизонтального масштабирования. Она может масштабироваться до уровня, позволяющего обрабатывать 450 млн транзакций электронного бизнеса в день или управлять сотнями виртуальных Linux-серверов. Кластерная система zSeries 990 может справляться с 13 млрд транзакций в день, что превосходит средний еженедельный объем Нью-Йоркской фондовой биржи. Кроме того, в zSeries 990 есть возможность подключения и отключения дополнительных вычислительных мощностей, что позволяет заказчикам временно активизировать серверные процессоры в периоды пиковой нагрузки.

    Безопасность. Мэйнфрейм IBM делает вторжение в систему практически невозможным, что превращает его в один из наиболее безопасных серверов на рынке. Система zSeries 990 с 16 процессорами может безопасно обрабатывать до 11 тыс. транзакций в секунду.

    Надежность. Надежность мэйнфрейма измеряется не днями или неделями, а десятилетиями, причем уровень доступности кластерной системы zSeries достигает 99,999%, или менее 5 мин простоя в год.

    Компаниям, которым лишь иногда нужны столь мощные вычислительные ресурсы, совсем не обязательно покупать целую машину. Новый мэйнфрейм будет служить основой для многоплатформенных центров, позволяющих заказчикам любого масштаба по-новому получать вычислительные мощности по требованию. IBM Global Services будет предлагать возможности использования мэйнфреймов по технологии Utility Management Infrastructure (UMI) - при этом заказчикам предоставляется полностью интегрированная инфраструктура, в которую входят процессоры, устройства хранения данных, сетевые средства и промежуточное ПО мэйнфрейма.

    Впервые с помощью технологии On/Off Capacity on Demand (подключение и отключение вычислительных мощностей по требованию) пользователи мэйнфрейма могут при необходимости в течение нескольких секунд активизировать дополнительные мощности и отключать их, когда необходимость в них отпадает. Это обеспечивает высокую гибкость, помогает реагировать на ежедневные или сезонные всплески активности.

    Скорость 32-процессорной системы zSeries 990 составляет 9000 MIPS. Эта модель содержит в два раза больше процессоров, и производительность ее втрое превышает показатели zSeries 900, так что заказчики могут масштабировать сервер от одного до 32 процессоров без отключения системы.

    На zSeries 990 поддерживаются до 30 логических разделов (LPAR), что вдвое превышает возможности zSeries 900. С помощью версии z/VM 4.4 можно быстро создавать и эффективно управлять сотнями виртуальных Linux-серверов в одном физическом корпусе. Расширенные технологии виртуализации IBM делают zSeries 990 хорошей платформой для консолидации, когда необходимо сократить стоимость групп серверов и затраты на их управление.

    Побивая свой собственный рекорд безопасности, новая 16-процессорная система zSeries 990 может обрабатывать11 тыс. транзакций в секунду, проводимых по протоколу Secure Sockets Layer (SSL) (это на 57% выше по сравнению с 16-процессорной системой zSeries 900). Квитирование установления связи по протоколу SSL (то, что вызывает появление в нижней панели браузеров пиктограммы запертого замка) очень важно для транзакций электронного бизнеса и позволяет компаниям более безопасно обрабатывать заказы в оперативном режиме. Возможность обработки большего количества транзакций SSL означает, что организации могут обслуживать больше заказчиков и за меньшее время добиваться большего объема продаж.

    Для тех заказчиков, которым нужна большая способность к подключению для новых задач электронного бизнеса, которые выполняются на мэйнфрейме, новая система zSeries 990 предоставляет до 512 каналов ввода-вывода, что вдвое превышает возможности ее предшественника. Кроме того, теперь доступно до 16 HiperSocket, которые обеспечивают высокоскоростное соединение по протоколу TCP/IP между виртуальными серверами в пределах одной системы zSeries 990, что вчетверо превышает возможности zSeries 900. IBM также представила новую технологию под названием "логическая канальная подсистема", которая облегчит заказчикам консолидацию нескольких мэйнфреймов в единую систему zSeries 990.

    Кроме того, zSeries 990 обладает вчетверо большим объемом памяти по сравнению с zSeries 900 - 256 Гбайт против 64 Гбайт.

    Сердце zSeries 990 - многокристальный модуль MCM. Заново спроектированный модуль размером 3,7x3,7x0,75 дюйм, который умещается на ладони, содержит 16 кристаллов, смонтированных на 101 уровне керамического стекла и соединенных с более чем 5000 выводов посредством 500 м проводников. Новый MCM на 50% меньше и обеспечивает системе zSeries 990 почти втрое большую процессорную мощность по сравнению с zSeries 900 при одинаковой компактности. Модуль использует технологии медных межсоединений и "кремний на изоляторе". Он содержит свыше 3,2 млрд транзисторов. Эта технология предоставляет значительные преимущества в производительности, потреблении энергии и надежности. Кроме того, новая конструкция суперскалярного микропроцессора в zSeries 990 помогает достичь до 60% прироста быстродействия для Linux, приложений электронного бизнеса и традиционных задач.

    Функции On/Off Capacity on Demand будут доступны в zSeries 990 в сентябре этого года. Криптография с безопасными ключами, поддержка 30 логических разделов и использование 512 каналов ввода-вывода в z/OS будут доступны в октябре.

    Мейнфрейм – это высокопроизводительный компьютер, предназначенный для большой обработки данных и хранения большого количества данных, и который имеет большой объем памяти.

    Мейнфрейм – история, интересные факты

    1. Первый мейнфрейм стоил 5 миллиардов долларов. Создала его компания IBM в 1964 году. Название тому компьютеру было IBM System/360, хотя называть целый комплекс систем компьютером, как-то и язык не поворачивается.

    2. Система была настолько популярной в мире, что её клон выпускали даже во враждебном для США – СССР.

    3. 25000 организаций во всем мире сейчас имеют мейнфреймы.

    4. Начало 90-х годов 20 века можно было бы считать эрой вымирания мейнфреймов, если бы не одно “но”. Из-за того, что они занимали большие площади и всё большее распространение получили настольные компьютеры. Компания IBM поняла, где “собака зарыта” и стала улучшать технологии, постепенно уменьшая и габариты мейнфреймов и их производительность.

    5. Согласно прогнозу Gartner Group, последний мейнфрейм предполагалось выключить в 1993 году. Срок этого прогноза давно истёк – на дворе давно 21 век, а рынок мейнфреймов остаётся стабильным, и их продажи ежегодно растут.

    6. Знаете каким параметром оценивают надежность мейнфреймов? Наработкой на отказ. Этот параметр показывает сколько компьютер стабильно проработает в режиме 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Так вот наработка на отказ современных мейнфреймов – 12-15 часов.

    7. Несмотря на то, что складывается впечатление, что мейнфреймы выпускает только фирма IBM – это не так. Hitachi, Amdahl и Fujitsu – это ещё три фирмы, выпускающие мейнфреймы, но стоит признать, что доля IBM на рынке очень велика.

    8. Многие путают мейнфрейм с понятием сервер. Это разные вещи. Мейнфрейм всё-таки рассчитан на более высокопроизводительные задачи и служат для построения информационных систем. Проще говоря, если объяснять на пальцах – мейнфрейм, это совокупность серверов в одной коробке (это грубое, но в целом верное определение в каком-то смысле).