IBM System z

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 22:52, 13 декабря 2016.

IBM System z (официально IBM z Systems)[1] — название семейства всех мейнфреймов IBM. В 2000 году компания переименовала тогдашнюю System/390 в IBM eServer zSeries, где «e» изображалась на красном товарном знаке IBM, но так как ни одно из названий конкретных машин не было изменено под System/390, название zSeries обычно означает поколения мейнфреймов z900 и z990. В апреле 2006 года, с новым поколением продукции, название семейства сменилось на IBM System z, ныне включающее как давние модели IBM eServer zSeries, IBM System z9 и IBM System z10, так и новенькие модели IBM zEnterprise.

Архитектура

Семейства zSeries, System z и zEnterprise так названы в связи с их доступностью, z значит zero downtime (англ. нулевой простой). В системы встроены запасные компоненты, устойчивые к аварийному переключению, для обеспечения непрерывной работы.[2]

Семейство System z поддерживает полную обратную совместимость. В сущности, современные системы — прямые потомки System/360, объявленной в 1964 году, и System/370 родом из 1970-х. Многие приложения, написанные для этих систем, благополучно работают и на новейшей System z спустя более полувека.[3]

Виртуализация

Виртуализация по умолчанию требуется IBM z Systems. Первый слой виртуализации обеспечивается Процессорным ресурсом и Системным менеджером (ПР/СМ), чтобы развернуть один или несколько логических разделов жёсткого диска (ЛРЖД). Каждый ЛРЖД поддерживает множество операционных систем. Гипервизор z/VM может также запускать второй уровень виртуализации в ЛРЖД, чтобы создать настолько много виртуальных машин (VM), сколько позволяют ресурсы, назначенные для ЛРЖД. Первый уровень виртуализации z System (ПР/СМ) позволяет z-машине запустить определённое число ЛРЖД (до восьмидесяти на IBM z13). Их можно считать виртуальными «голыми» серверами, потому что ПР/СМ позволяет процессорам управлять отдельными ЛРЖД. ЛРЖД z/VM, выделенные в ЛРЖД ПР/СМ, могут запустить великое множество виртуальных машин, пока хватает процессора, памяти и ресурсов ввода-вывода, настроенных под систему, ради желаемых производительности, мощности и пропускной способности.

ПР/СМ и аппаратные атрибуты z Systems позволяют вычислительным ресурсам динамически меняться для удовлетворения потребностей загруженности. Ресурсы процессора и памяти могут непрерывно добавляться в систему и динамически назначаться, приниматься и использоваться ЛРЖД. Ресурсы ввода-вывода, такие как IP- и SAN-порты, также могут динамически добавляться. Они виртуализированы и разделены между всеми ЛРЖД. Аппаратный компонент, обеспечивающий данную возможность, называется канальной подсистемой. Каждый ЛРЖД можно настроить так, чтобы он «видел» или «не видел» виртуализированные порты ввода-вывода, чтобы установить желаемую «общедоступноту» (англ. shareness) или изоляцию. Эта возможность виртуализации позволяет значительно сократить объём ресурсов ввода-вывода в связи с её способностью делиться ими и повышать эффективность.

ПР/СМ на z Systems достиг оценочного уровня доверия (англ. Evaluation Assurance Level, EAL) 5+ Общих критериев сертификации защиты[4], а z/VM — EAL4+ сертификации[5].

KVM-гипервизор под Linux также был портирован[6].

Список моделей (обратный хронологический порядок)

После отказа от названия System/390 IBM выпустила ряд моделей System z. Они образуют семейства по схожим характеристикам архитектуры.

IBM System z13

Z13.jpg

  • z Systems z13s (2965 серия) — от 17 февраля 2016[7]
  • z Systems z13 (2964 серия) — от 13 января 2015[8]

IBM zEnterprise System

ZEnterprise.jpg

IBM zEnterprise System (zEnterprise), объявленный в июле 2010 года, с моделью z196, разработан как единая система мейнфрейма и распределённых серверных технологий. zEnterprise System состоит из трёх компонентов[9]: System z-сервера, расширения IBM zEnterprise BladeCenter Extension (zBX) и уровня управления, IBM zEnterprise Unified Resource Manager (zManager), что обеспечивает единое представление управления ресурсами zEnterprise. zEnterprise предназначено для расширения возможностей мейнфрейма — эффективности управления, динамического выделения памяти, обслуживаемости — в других системах и приложениях, работающих на AIX на POWER7 и Microsoft Windows или Linux на x86[10].

zBX — это компонент инфраструктуры, выполняющий роль ведущего узла и на лезвийных серверах общего назначения, и на приборных оптимизаторах загруженности, которыми можно управлять, как если бы они были одним мейнфреймом. zBX поддерживает частную высокоскоростную внутреннюю сеть, присоединяющую его к комплексу централизованной обработки данных, снижающему нужду в сетевом оборудовании и обеспечивающему заведомо высокую степень безопасности.

zManager объединяет ресурсы System z и zBX в единую виртуализированную систему и обеспечивает общее и интегрированное управление во всей zEnterprise System. Он может определить узкие места или сбои системы среди разнородных систем, и в случае неисправности он может динамически перераспределять системные ресурсы для предотвращения или уменьшения проблем применения. zManager обеспечивает мониторинг энергопотребления и управление им, а также ресурсами, повышенную безопасность, виртуальные сети и управление данными из единого пользовательского интерфейса.

Достоинства оригинального zEnterprise z196:

  • zBX и zManager
  • До 80 центральных процессоров
  • На 60 % выше возможности, чем у z10 (до 52 млрд оп./с)
  • В два раза больше объём памяти
  • Четырёхъядерные чипы 5,2 ГГц

У современного zEnterprise, EC12, объявленного в августе 2012 года, есть:

  • До 101 центрального процессора
  • На 50 % выше возможности, чем у z196 (до 78 млрд оп./с)
  • Транзакционное выполнение
  • Шестиядерные чипы 5,5 ГГц
  • Flash Express — объединённые SSD, улучшающие постраничный просмотр и некоторую другую производительность ввода-вывода

8 апреля 2014 года, в честь пятидесятилетия мейнфрейма System/360, IBM объявила[11] о выпуске первого решения конвергентной инфраструктуры, основанной на технологии мейнфреймов. Дублируя IBM Enterprise Cloud System[12], это новое предложение сочетает в себе программно-аппаратное оборудование мейнфрейма и хранилище в единую систему, созданное конкурировать с выгодными приложениями от VCE, HP и Oracle. Согласно IBM, это наиболее масштабируемый Linux-сервер, доступный с поддержкой до 6000[13] виртуальных машин за раз.

В июне 2014 года IBM объявила[14], что перенесла свою первую Enterprise Cloud System на Vissensa, британского поставщика управляемых услуг.

Конкретные модели данного семейства:

  • zEnterprise BC12 (2828 тип машины) — от 23 июля 2013
  • zEnterprise EC12 (2827 серия) — от 28 августа 2012
  • zEnterprise 114 (2818 серия) — от 6 июля 2011
  • zEnterprise 196 (2817 серия) — от 22 июля 2010

IBM System z10

Z10.jpg

Сервера IBM System z10, поддерживающие больше памяти, чем системы ранних поколений, могут иметь до 64 центральных процессоров на мейнфрейм. Производительность монопроцессора максимально скоростного процессора z10 была на 62 % выше, чем у сервера z9, согласно анонсу IBM z10, и выключал следующие особенности:

  • На 50 % выше производительность и на 70 % выше полезная ёмкость. Новый процессор 4,4 ГГц разработали для решения ресурсоёмких нагрузок процессора и поддержки крупномасштабируемой серверной консолидации на мейнфрейме.
  • Своевременные возможности и управление — мониторинг за несколькими системами, основанными на Контроле возможностей и Управлении рабочей схемой (УРС). При наличии определённых условий z/OS может предложить изменить мощность вручную из консоли z/OS, либо система может добавить или удалить временную мощность автоматически, без вмешательства оператора[15].

Конкретные модели данного семейства:

  • z10 Business Class (2098 серия) — от 21 октября 2008
  • z10 Enterprise Class (2097 серия) — от 26 февраля 2008

IBM System z9

Z9.jpg

В июле 2005 года IBM объявил о новом семействе серверов, а именно z9, с серверами IBM System z9 Enterprise Class (z9 EC) и IBM System z9 Business Class (z9 BC). Они предлагали:

  • Большую гибкость на серверах корпоративного класса в настройке и калибровке мощностей процессоров общего назначения на сервере. Сервера z9 EC предлагали четыре различных настройки подмощностей, когда запущены восемь или меньше процессоров общего назначения.
  • zIIP-обработчики. zIIP устроен так, что программа, работая с z/OS, обладает всем или частью его блока запроса услуг (БЗУ), переправляющего работу на zIIP, чтобы высвободить мощности процессора общего назначения, что может сделать его доступным для других приложений, работающих на сервере.
  • MIDAW. Modified Indirect Data Address Word (англ. Модифицированное косвенное адресное слово данных, МКАСД) предлагает иное средство для создания канальной программы. Его разработали, чтобы улучшить производительность встроенных FICON-приложений, использующих расширенный набор данных (включая DB2 и VSAM), с помощью улучшения использования канала, уменьшения перегрузки канала, уменьшения задержки ввода-вывода.
  • Помощь центрального процессора криптографическим функциям (ПЦПКФ) перенесён на каждый центральный и IFL-процессор для поддержки шифрования незащищённым ключом. ПЦПКФ расширили под процессоры System z9, чтобы включить поддержку AES для 128-битных ключей, SHA-256, ПЦПКФ предлагает DES, Triple DES и SHA-1.

Конкретные модели данного семейства:

  • z9 Business Class (2096 серия), преемник z890 и наименьшая модель z990 (2006)
  • z9 Enterprise Class (2094 серия), представленный в 2005, изначально как z9-109, начал новую линейку System z9.

Семейство IBM zSeries

Семейство zSeries, куда входят z900, z800, z990 и z890, представило новую архитектуру IBM для мейнфреймов — 64-битную z/Architecture. Производительность новых серверов в четыре раза выше, чем у ранних моделей. В 64-битном режиме новый процессор свободен от 31-битных адресных ограничений его предшественников. Основные особенности семейства eServer zSeries:

  • Основанные на z/Architecture (64-битные реальный и виртуальный адреса), в отличие от раннего ESA/390 (31-битного), используемого ещё в системах S/390, выделяя обратную совместимость приложений ESA/390, полностью совместимы с z/Architecture.
  • Первый суперскалярный сервер zSeries (z990) — суперскалярный процессор обеспечивает одновременное выполнение команд путём внесения дополнительных ресурсов в микропроцессор, чтобы достичь большего параллелизма при помощи создания множества каналов, каждый из которых работает с собственным набором команд.
  • Предлагает до 32 центральных процессоров на мейнфрейм.
  • Фреймы могут быть соединены 32-фреймовый Sysplex, где каждый фрейм физически находится в пределах 100 км.
  • Поддерживает операционные системы z/OS, Linux на System z, z/VM, z/VSE и z/TPF.
  • Поддерживает многоканальную подсистему ввода-вывода, или многоканальную логическую подсистему (КЛПС). z990 позволяет поддерживать до четырёх КЛПС, предлагая поддержку до четырёхкратного предыдущего 256-канального лимита.
  • Поддерживает процессоры zAAP. Эти спецпроцессоры позволяют выполнять циклы обработки IBM JVM на настроенных zAAP без предполагаемых изменений в Java-приложениях. То есть развёртывание и внедрение новых технологичных приложений может произойти на той же самой платформе, как наследуемые приложения и основные бизнес-БД наиболее эффективным способом.

Конкретные модели данного семейства:

  • z890 (2086 серия), преемник z800 и уменьшенные модели z900 (2004)
  • z990 (2084 серия), преемник бо́льших моделей z900 (2003)
  • z800 (2066 серия), начального уровня, менее мощный вариант z900 (2002)
  • z900 (2064 серия), для крупных клиентов (2000)

Ранние модели

Мы не приводим здесь более давние мейнфрейм-сервера IBM S/390, так как поддержка последней совместимой версии между S/390 и z/OS была прекращена 31 марта 2007 года[16].

Сравнение с другими серверами

Непосредственное сравнить сервера System z с другими вычислительными платформами технически сложно. К тому же IBM запрещает публиковать сравнительные данные. Например, сервера System z разгружают некоторые функции, такие как обработка ввода-вывода, криптография, управление памятью и различные служебные функции (например, управление аппаратной конфигурацией и регистрация ошибок) на специализированных процессорах. Эти процессоры «дополняют» (до) 141 ядра на мейнфрейм[17].

Ядра System z включают расширенную самопроверку результатов, и в случае обнаружения ошибки сервер повторяет команду. Если та всё равно сбоит, сервер отключает неисправный процессор и смещает нагрузку «на лету» на действующий запасной процссор. Далее мейнфрейм IBM «звонит домой» (автоматически отправляет вызов службы в IBM). Ремонтник IBM меняет неисправный компонент (возможно, даже на новый процессорный том, содержащий группу процессоров). Вместе с серверами System z9 техник устанавливает новый том и удаляет старый, не прерывая работу приложений. (Заметим, что мейнфреймы сообщали значения средней наработки на отказ 20-50 лет[18].)

Схожее резервирование элементов конструкции есть в памяти, вводе-выводе, питании, охлаждении и других подсистемах. Все эти особенности находятся на аппаратном и микрокодовом уровнях, без специального прикладного программирования. Такая концепция может распространяться на спаренные фреймы, стоящие в пределах 100 км друг от друга, географически рассредоточенного параллельного Sysplex, когда применяется z/OS.

Сервера System z, используемые клиентами IBM для важного бизнес-оборудования в средних и крупных организациях, которым необходима высокая доступность, где цена учтённого и неучтённого простоя высока, и в традиционных «помещениях мейнфреймов», таких как банки и страховые компании, у которых приложения мейнфреймов уже в сердце их бизнес-процессов. Фирмам, что обязаны учитывать высокую цену системных сбоев и перебоев в обслуживании, машины System z могут обеспечить пониженную общую стоимость владения, чем другие платформы, особенно при выполнении множества важных бизнес-приложений одновременно (так называемая смешанная нагрузка). Таким образом, мейнфреймы типа System z используются в правительстве, финансовых службах, торговле, производстве и практически в любой другой отрасли.

Источники

  1. IBM [Электронный ресурс]: IBM Mainframes — z Systems / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www-03.ibm.com/systems/z/.
  2. IBM [Электронный ресурс]: Selecting System z operating environments: Linux or z/OS? / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www.ibm.com/developerworks/websphere/techjournal/0806_greggo/0806_greggo.html?ca=dat-.
  3. IBM Knowledge Center [Электронный ресурс]: Mainframe strength: Continuing compatibility: Linux or z/OS? / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www.ibm.com/support/knowledgecenter/zosbasics/com.ibm.zos.zmainframe/zconc_compatible.htm.
  4. IBM Systems Magazine [Электронный ресурс]: Karen J. Bannan. The zEnterprise EC12 Raises Enterprise Security While Boosting Analytics and Cloud Performance / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://ibmsystemsmag.com/mainframe/trends/security/security_zec12/.
  5. IBM [Электронный ресурс]: Security and Integrity Resources / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www.vm.ibm.com/security/.
  6. IBM [Электронный ресурс]: KVM for IBM z Systems / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www-03.ibm.com/systems/z/solutions/virtualization/kvm/.
  7. IBM News room [Электронный ресурс]: IBM Unveils New Mainframe for Encrypted Hybrid Clouds / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/49021.wss.
  8. IBM News room [Электронный ресурс]: IBM Launches z13 Mainframe — Most Powerful and Secure System Ever Built / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/45808.wss.
  9. IBM [Электронный ресурс]: Introducing the zEnterprise System / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/SG247832/wwhelp/wwhimpl/common/html/wwhelp.htm?context=SG247832&file=1-3.htm.
  10. The Register [Электронный ресурс]: IBM's mainframe-blade hybrid to do Windows / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www.theregister.co.uk/2011/01/12/ibm_zenterprise_zbx_update/.
  11. IBM News room [Электронный ресурс]: IBM Brings New Cloud Offerings, Research Projects and Pricing Plans to the Mainframe / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/43608.wss.
  12. IBM [Электронный ресурс]: IBM LinuxONE / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www-03.ibm.com/systems/linuxone/.
  13. Enterprise Systems Media [Электронный ресурс]: IBM Brings New Cloud Offerings, Research Projects and Pricing Plans to the Mainframe / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://enterprisesystemsmedia.com/article/ibm-brings-new-cloud-offerings-research-projects-and-pricing-plans-to-the-m#sr=fo.xjljqfejb.psh&m=r&cp=(sfgfssbm)&ct=/-tmc&ts=1479720638.
  14. eWeek [Электронный ресурс]: IBM Ships Its First Enterprise Cloud System to Vissensa / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www.eweek.com/cloud/ibm-ships-first-enterprise-cloud-system-to-vissensa.html.
  15. IBM [Электронный ресурс]: IBM System z10 Enterprise Class / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www-03.ibm.com/systems/ru/resources/System_z10_enterprize_class.pdf.
  16. IBM [Электронный ресурс]: End of Support for z/OS 1.4 and z/OS 1.5 is Approaching / Дата архивации: 18.06.2008. Режим доступа: https://web.archive.org/web/20080618003140/http://www-03.ibm.com/support/techdocs/atsmastr.nsf/WebIndex/FLASH10492.
  17. IBM [Электронный ресурс]: The IBM z13 / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: http://www-01.ibm.com/common/ssi/cgi-bin/ssialias?subtype=ca&infotype=an&appname=iSource&supplier=877&letternum=ENUSZG15-0001.
  18. Atos Origin [Электронный ресурс]: Mainframes in perspective — a classic going strong / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: https://atos.net/content/dam/global/we-do/atos-white-paper-mainframes-in-perspective.pdf.

Ссылки

  • Хабрахабр [Электронный ресурс]: Новые облачные решения на базе мэйнфрейма IBM System z / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: https://habrahabr.ru/company/ibm/blog/219393/
  • Хабрахабр [Электронный ресурс]: IBM представила новый мейнфрейм z13 / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: https://habrahabr.ru/company/ibm/blog/248833/
  • Хабрахабр [Электронный ресурс]: LinuxONE: мейнфрейм от IBM, работающий только с Linux. Подробности проекта / Дата обращения: 21.11.2016. Режим доступа: https://habrahabr.ru/company/ibm/blog/265413/