IBM z/VSE

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 01:44, 26 мая 2019.
(перенаправлено с «Z/VSE»)
z/VSE
Снимок.PNG
Экран приветствия
Разработчик IBM
Линейка ОС DOS/360
Состояние разработки Активно
Дата первого релиза 2005 (15 years ago) (2005)
Последний релиз IBM z/VSE V6.2 / 1 December 2017 года (2 years ago) (2017-12-01)
Целевой маркетинг мейнфреймы IBM
Платформы z/Architecture
Ядро (тип) Монолитное ядро
Лицензия Проприетарное
Официальный веб-сайт ibm.com/it-infrastructure/z/zvse

z/VSE (англ. Virtual Storage Extended — расширенное виртуальное хранилище) — это простая в управлении операционная система для IBM Z [1], которая широко используется для надежных и безопасных транзакций и пакетных рабочих нагрузок. [Источник 1].

История

Первоначально z/VSE называлась Disk Operating System (DOS) и была первой дисковой операционной системой, представленной для мейнфреймов System/360. DOS рассматривалась как временная мера, пока OS/360 не будет готова. Однако некоторым пользователям мэйнфреймов понравилась ее простота (и небольшой размер), и они решили оставить ее и после того, как OS/360 стала доступной. DOS стала известна как DOS/VS (когда в ней стали использовать виртуальное хранилище), затем VSE/SP и позже VSE/ESA, а совсем недавно z/VSE. Имя VSE часто используется для общего обозначения любой из недавних версий .

Версии

IBM System/360 выпустила z/VSE 3.1 в 2005 году. Это изменение в наименовании отражало новый бренд «System z» для продуктовой линейки IBM для мейнфреймов, но не представляло фундаментального изменения в архитектуре из предшествовавшего ему VSE/ESA 2.7. В частности, она не поддерживала новую AMD Athlon 64 архитектуру, работая только в 31-разрядном режиме, даже на 64-разрядных машинах. В выпуске z/VSE 4.1, выпущенном в 2007 году, реализована поддержка 64-разрядной реальной адресации с объемом памяти до 8 ГБ. Тем не менее, хотя части супервизора работали в 64-разрядном режиме, он предоставлял только 31-разрядные виртуальные адресные пространства приложениям проблемного состояния.[Источник 2]. С z/VSE 5.1 (доступно с 2011 г.) z/VSE представила 64-битную виртуальную адресацию. Благодаря 64-битной виртуальной адресации программы могут получать доступ к данным, превышающим 2 ГБ. Также z/VSE предоставила новые интерфейсы прикладного программирования (API (Application Programming Interface)) для управления 64-разрядным хранилищем. Последней поставляемой версией является z/VSE 6.2.0, доступная с декабря 2017 года, в которую входит новый сервер транзакций CICS для z/VSE 2.2.

PIE стратегия

Основная цель z/VSE — защитить и использовать инвестиции клиентов в z/VSE активы. Это повышает ценность инновационных технологий IBM z Systems и IBM Storage для клиентов z/VSE. Так как z/VSE используется клиентами с разными по размерам требованиям и в большинстве основных отраслей, стратегия z/VSE призвана помочь клиентам внедрить новые конкурентоспособные ИТ решения с низкой стоимостью, низким риском и быстрым выходом на рынок. Ключ к достижению этих целей помогает клиентам использовать свои инвестиции в основные приложения и данные z/VSE. Основная стратегия z/VSE — это PIE (англ. pie — пирог)[Источник 3]:

Защита

z/VSE помогает защитить существующие инвестиции клиентов тремя способами:

  1. Усовершенствования z/VSE разработаны таким образом, чтобы минимизировать изменения в существующих клиентских приложениях. В рамках этого обязательства команда тесно сотрудничает с независимыми поставщиками программного обеспечения(англ. Independent software vendor (ISV)), чтобы помочь свести к минимуму изменения, необходимые для продуктов поставщиков.
  2. Все требования выполняются способом, максимально приближенным к реализации IBM Z/OS, что позволяет делиться возможностями z/OS с пользователями z/VSE. Также сходство с z/OS помогает упростить переход для клиентов z/VSE, которые решили использовать z/OS.
  3. Своевременная поддержка оборудования помогает клиентам z/VSE расти и использовать инновационные технологии IBM. Многие аппаратные компоненты получают поддержку z/VSE почти сразу после даты их выпуска, например, новые процессорные архитектуры, криптокарты, Fibre Channel Connection (FICON) и Open System Adapter (OSA).

Интегрирование

Интеграции систем z/VSE в большую ИТ-сеть, как показано на рисунке 1, является ключевой частью стратегии z/VSE. Потребность в ней возникает, так как:

  • До слияния предприятия могут использовать различные ИТ-системы, созданные независимо. Интеграция этих разнородных ИТ-систем важна для создания объединенного предприятия.
  • Ни одна платформа не подходит для каждого приложения. Другая платформа может быть просто лучшим выбором для некоторых приложений.

Каждая клиентская среда уникальна, поэтому необходима гибкость. Функциональная совместимость z/VSE предназначена для поддержки практически любой комбинации, которую клиент считает целесообразной. Некоторые клиенты могут захотеть создать интегрированные гибридные решения с использованием z/VSE в IBM z Systems и Microsoft Windows или Linux в распределенных системах.

Рисунок 1 – Интеграция z/VSE в неоднородные среды

Расширение

Многие основные рабочие нагрузки z/VSE продолжают расти из-за новых пользователей, увеличения объема, дополнительных функции.Поэтому z/VSE обеспечивает рост экономически эффективных основных приложений благодаря поддержке отдельных функций IBM z Systems, а также продуктов и функций IBM Storage. Расширение необходимо, так как одних основных приложений может быть недостаточно. Другие платформы иногда предлагают новые опции приложений недоступные при использовании только z/VSE. Например, Linux предлагает IBM WebSphere, Java, IBM DB2 Universal Database, богатый набор инструментов разработки. Linux в IBM z Systems предлагает все упомянутые возможности, а также возможность упростить сетевую инфраструктуру и консолидировать рабочие нагрузки с нескольких серверов. IBM z Systems Integrated Facility для Linux (IFL) может предоставить надежную, масштабируемую и экономически эффективную серверную среду. IBM Z/VM, ведущая технология виртуализации IBM, обеспечивает исключительную гибкость и управляемость. IBM HiperSockets может обеспечить быструю связь между z/VSE и Linux в IBM z Systems.

Возможности z/VSE

На рисунке 2 представлен широкий набор системных функций и уникальных атрибутов, который делает z/VSE хорошо подходящей для обработки больших, сложных рабочих нагрузок, например, которые требуют много операций ввода-вывода, доступа к большим объемам данных или комплексной защиты. Типичные рабочие нагрузки мэйнфреймов включают долгосрочные приложения, которые обновляют миллионы записей в базе данных и в веб-приложениях, одновременно обслуживающих тысячи пользователей[Источник 4]. Этого позволяют добиться такие возможности как:

  • Адресное пространство, которое описывает диапазон адресации виртуального хранилища, доступный для онлайн-пользователя или выполняемой программы.
  • Наличие двух типа физического хранилища: а) Центральное хранилище также называется реальным хранилищем или реальной памятью; б) Вспомогательное хранилище (англ. Auxiliary storage (AUX))
  • Перемещение программ и данных между центральным хранилищем и вспомогательным хранилищем через процесс, называемый подкачкой страниц.
  • Выбор программы для запуска в зависимости от приоритета и возможности запуска. При этом все программные инструкции и данные должны находиться в центральном хранилище при запуске.
  • Обширный набор средств управляет файлами, хранящимися на устройствах хранения с прямым доступом (дисках).
  • Системные операторы, которые используют консоль для запуска и остановки z/VSE, ввода команд и управления операционной системой.
Рисунок 2 – Операционная среда z/VSE

Виртуализация

z/VSE использует оба типа физического хранилища (реальное и вспомогательное) для получения другого типа хранилища, называемого виртуальным хранилищем. В z/VSE каждый пользователь имеет доступ к виртуальному хранилищу, а не к физическому хранилищу. Такое использование виртуального хранилища имеет ключевое значение для способности z/VSE взаимодействовать с огромным количеством пользователей одновременно при обработке больших рабочих нагрузок. Использование виртуального хранилища означает, что во время обработки в центральном хранилище должны находиться только те части программы, которые в данный момент активны. Неактивные части хранятся во вспомогательном хранилище. На рисунке 3 можно увидеть следующие:

  • Адрес (англ. address) — это идентификатор требуемой части информации, но не описание того, где в центральном хранилище эта часть информации находится, что позволяет размеру адресного пространства (то есть всех адресов, доступных программе) превышать объем доступного центрального хранилища.
  • Для большинства пользовательских программ все ссылки на центральное хранилище сделаны в терминах адресов виртуальных хранилищ.
  • DAT используется для преобразования виртуального адреса во время обращения к хранилищу в физическое местоположение в центральном хранилище. Виртуальный адрес 10254000 может существовать более одного раза, поскольку каждый виртуальный адрес сопоставляется с другим адресом в центральном хранилище.
  • Если запрошенный адрес отсутствует в центральном хранилище, аппаратное прерывание сигнализирует z/VSE, и операционная система отправляет необходимые инструкции и данные в центральное хранилище.
Рисунок 3 – Процесс создания виртуального хранилища

Подкачка страниц

z/VSE использует серию таблиц, чтобы определить, находится ли страница в реальном или вспомогательном хранилище. Чтобы найти страницу программы, z/VSE проверяет таблицу на наличие виртуального адреса страницы, а не ищет его во всем физическом хранилище. Затем z/VSE переносит страницу в центральное хранилище или по мере необходимости во вспомогательное хранилище. Это перемещение страниц между слотами вспомогательного хранилища и центральным хранилищем называется подкачкой страниц. Во время выполнения задания только те части приложения, которые требуются, переносятся или выгружаются в центральное хранилище. Страницы остаются в центральном хранилище до тех пор, пока они больше не понадобятся, или до тех пор, пока то же приложение или приложение с более высоким приоритетом не потребуют другую страницу, и не будет доступно пустое центральное хранилище. Чтобы выбрать страницы для перемещения во вспомогательное хранилище, z/VSE предполагает, что страница, которая не использовалась в течение некоторого времени, вероятно, не будет использоваться в ближайшем будущем. Чтобы понять, как работает подкачка страниц, предположим, что DAT обнаруживает недопустимую запись таблицы страниц во время преобразования адресов, указывая на то, что требуется страница, которая не находится в центральном хранилище. Чтобы устранить эту ошибку страницы, система должна вывести страницу из вспомогательного хранилища. Однако, во-первых, надо найти доступный фрейм центрального хранилища. Если ничего не доступно, запрос должен быть сохранен, а назначенный фрейм освобожден. Чтобы освободить фрейм, система копирует его содержимое во вспомогательное хранилище и помечает соответствующую запись таблицы страниц как недействительную. Эта операция называется page-out. После нахождения фрейма для требуемой страницы ее содержимое копируется из вспомогательного хранилища в центральное хранилище, и бит недопустимой таблицы страниц сбрасывается. Эта операция называется page-in.

Защита данных

z/VSE использует следующие методы для сохранения целостности работы каждого пользователя:

  • Частное адресное пространство для каждого пользователя
  • Защита страницы
  • Несколько ключей защиты хранилища

В z/VSE информация в центральном хранилище защищена от несанкционированного использования с помощью нескольких ключей защиты хранилища. Поле управления в хранилище, называемое ключом, связано с каждым 4-килобайтным фреймом центрального хранилища. Если ключи совпадают или запрос находится в ключе 0, запрос удовлетворяется. Если ключи не совпадают, а запрос не находится в ключе 0, система отклоняет запрос и выдает прерывание программы. z/VSE использует 16 ключей защиты хранилища. Конкретный ключ назначается в соответствии с типом выполняемой работы. Как показано на рисунке 4, ключ хранится в битах 8 - 11 слова состояния программы (PSW). PSW назначается каждому заданию в системе при каждом запуске. PSW показывает текущее состояние программы и адрес следующей инструкции, которая будет запущена. Он также содержит информацию о прерываниях и ключ защиты хранилища. Ключ защиты хранилища 0 используется управляющей программой z/VSE (супервизором) и различными подсистемами и продуктами промежуточного программного обеспечения. Ключ защиты хранилища 0 является главным ключом. Практически в любой ситуации ключ защиты хранилища 0, связанный с запросом на доступ или изменение содержимого центрального хранилища, означает, что запрос удовлетворен. Ключи защиты хранилища 1 - 15 назначаются пользователям. z/VSE назначает ключи 1 - 12 статическим разделам, а ключ 13 - динамическим разделам. Пользователи могут иметь один и тот же ключ защиты хранилища, потому что они изолированы в частных адресных пространствах.

Рисунок 4 – Расположение ключа защиты хранилища

Управление хранилищами

Фреймы центрального хранилища и слоты вспомогательного хранилища, а также поддерживаемые ими страницы виртуального хранилища управляются отдельными компонентами z/VSE. Эти компоненты известны как менеджер страниц и сервисы управления виртуальным хранилищем. Диспетчер страниц отслеживает содержимое центрального хранилища. Он управляет такими операциями подкачки, как page-out и page-in. Диспетчер страниц также выполняет исправление страниц (помечая страницы как недоступные для подкачки). Кроме того, менеджер страниц отслеживает содержимое файлов специального назначения, называемых наборами данных страниц. Наборы данных страниц содержат слоты, представляющие страницы виртуального хранилища, которые в настоящее время не занимают центральный фрейм памяти. Наборы данных страницы также содержат слоты, представляющие страницы, которые не занимают фрейм, но, поскольку содержимое фрейма не изменилось, слоты все еще действительны. Когда требуется page-in или page-out, менеджер страниц находит подходящие фреймы центрального хранилища и слоты вспомогательного хранилища. Службы управления виртуальным хранилищем отвечают на запросы на получение и освобождение виртуального хранилища. Хранилище выделяется для кода и данных, когда они загружаются в виртуальную память. При запуске программы могут запрашивать больше памяти с помощью системной службы, такой как макрос GETVIS. Программы могут освободить память с помощью макроса FREEVIS. Службы управления виртуальным хранилищем отслеживают карту виртуального хранилища для каждого адресного пространства и раздела. z/VSE также поддерживает макросы z/OS GETMAIN и FREEMAIN. Есть две области GETVIS:

Области разделов

Каждый раздел имеет свою собственную область GETVIS, которая может достигать около 16 МБ в зависимости от выделенного значения. Минимум составляет 48 КБ. Максимум должен быть не более 16 МБ.

Область системы

Эта область зарезервирована для системного использования. Она назначается навсегда и относится к общим областям виртуального хранилища. z/VSE поддерживает 24-разрядную и 31-разрядную области системы GETVIS в соответствующих общих областях. 31-битная область может быть частично или полностью меньше 16 МБ. Для динамических разделов z/VSE поддерживает 24-битную динамическую область GETVIS. Это можно рассматривать как расширение области системы GETVIS. Область существует от динамической инициализации раздела до деактивации раздела. Размер области GETVIS динамического пространства (минимум 128 КБ) также влияет на максимальный размер динамического раздела.

Системные функции и раздел BG

Раздел BG – фоновый раздел (англ. background — фон). Системные функции z/VSE в SVA доступны для каждого адресного пространства и раздела. Например, статический раздел фонового раздела (BG) использует системные функции для запуска системы. Когда вы запускаете z/VSE после перезапуска системы, сначала используется процедура ($ 0JCL) для инициализации раздела BG. Из этого раздела запускаются другие разделы, такие как раздел сервера безопасности (FB) и раздел VSE/POWER (F1). VSE/POWER является основной подсистемой ввода заданий. Она запускает другие подсистемы, такие как CICS или IBM DB2.

Отличия от z/OS

По сравнению с более популярной z/OS операционная система z/VSE обеспечивает меньшую, менее сложную базу для пакетной обработки и обработки транзакций. Структура z/VSE и структура управления отлично подходят для выполнения рутинных производственных рабочих нагрузок, состоящих из нескольких пакетных заданий (работающих параллельно) и обширной традиционной обработки транзакций. На практике большинство пользователей z/VSE также имеют операционную систему z/VM и используют ее в качестве общего интерфейса терминала для разработки приложений z/VSE и управления системой[Источник 5].

Примечания

  1. Название семейства всех мейнфреймов компании IBM.

Источники

  1. z/VSE Operating System [2010 — ] URL: https://www.ibm.com/it-infrastructure/z/zvse (дата обращения: 12.04.2019).
  2. DOS/360 // Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана. [2015 — ]. Дата обновления: 17.07.2017. URL: https://ru.bmstu.wiki/DOS/360 (дата обращения: 19.05.2019).
  3. Салм И. Virtual Addressing With z/VSE: From 24-Bit to 64-Bit // z/Journal. 2012. URL: http://enterprisesystemsmedia.com/article/virtual-addressing-with-z-vse-from-24-bit-to-64-bit#sr=fo.xjljqfejb.psh&m=r&cp=(sfgfssbm)&ct=/-tmc&ts=1558261732 (дата обращения: 19.05.2019).
  4. Эбберс М., Бош В., Эберт Х., Хеллнер Х., Джонстон Дж., Кролл М., Милд В., О'Брайен В., Огден Б., Салм И., Шмидбауэр Й., Вальбрюль M. Introduction to the New Mainframe: IBM z/VSE Basics. — IBM Redbooks, 2016. — C.60. — ISBN 9780738441405. — URL: http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg247436.html?Open
  5. Mainframe operating system: z/VSE [2010 — ] URL:https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/zosbasics/com.ibm.zos.zmainframe/zconc_opsyszvseintro.htm (дата обращения: 12.04.2019).

Cсылки