Эбберс М. Введение в современные мейнфреймы: основы z/OS

Подождите немного. Документ загружается.

 Введениевсовременныемэйнфреймы 3

Введение в современные

мэйнфреймы

Цель Кактехническомуспециалистувмиремэйнфрейм-вычислений,вам

необходимопонять,какуюрольмэйнфрейм-компьютерыиграютвподдержке

информационнойинфраструктурыибизнес-целейвашейкомпанииВамтакже

нужнознатьназваниядолжностейразличныхучастниковгруппыподдержки

мэйнфреймовввашейкомпании

Послезавершенияработынадэтойглавойвысможете:

• описать,какимобразомсовременныемэйнфреймыоспариваюттрадиционное

представлениеосопоставлениицентрализованныхвычислений

ираспределенныхвычислений;

• объяснить,какимобразомпредприятияиспользуютвычислительнуюмощность

мэйнфреймов,перечислитьобластиприменениямэйнфреймовиотличия

мэйнфрейм-вычисленийотдругихтиповвычислений;

• описатьосновныетипырабочейнагрузки,длякоторыхиспользование

мэйнфреймовподходитлучшевсего;

• назватьпятьдолжностейилиописатьдолжностныеобязанности,связанные

смэйнфрейм-вычислениями;

• назватьчетыреоперационныхсистемыдлямэйнфреймов

4 Глава1

11 Современные мэйнфреймы

В настоящее время мэйнфрейм-компьютеры занимают центральное место в повсед-

невной работе большинства крупнейших корпораций мира, включая многие компа-

нии из списка Fortune 1000. Несмотря на то что другие виды вычислительной техни-

ки широко используются в различных сферах деятельности, мэйнфреймы занимают

завидное место в современной среде электронного бизнеса. В банковских, финансо

вых, здравоохранительных, страховых, коммунальных, правительственных и многих

других государственных и частных учреждениях мэйнфрейм-компьютеры пред-

ставляют основу современного бизнеса.

Длительный успех мэйнфрейм-компьютеров

является беспрецедентным в отрасли информаци-

онных технологий. Периодические потрясения

сотрясают мировую экономику, и постоянные

(часто надуманные) изменения в сфере информа-

ционных технологий неоднократно приводили к заявлениям о том, что некогда не-

заменимые инновации становятся жертвами безжалостного прогресса. Как только

новые технологии привлекают к себе внимание общественности, многие технологии

сразу же становятся устаревшими по причине появления еще более новых усовер-

шенствований. Но даже в наше время, как и в каждом десятилетии, начиная с 1960-х

годов, мэйнфрейм-компьютеры и стиль мэйнфрейм-вычислений доминируют в об-

ласти крупномасштабных деловых вычислений.

Почему именно этот тип вычислений занял настолько прочное место во множес-

тве корпораций мира? В этой главе мы рассмотрим причины, по которым мэйнф-

рейм-компьютеры сохраняют популярность в сфере крупномасштабных деловых

вычислений.

12 S/360: поворотный пункт в истории мэйнфреймов

Когда именно появились мэйнфрейм-компьютеры? Появление мэйнфрейм-компьюте-

ров произошло в 1950-х, если не раньше. В те времена мэйнфрейм-компьютеры были не

просто самыми большими компьютерами; они были единственными существующими

компьютерами, и лишь некоторые предприятия могли позволить себе их приобретение.

В своем развитии мэйнфреймы прошли несколько поколений, начиная с 1950-х

годов. Системы первого поколения, такие, как IBM 705 в 1954 и IBM 1401 в 1959, были

далеко не такими мощными, как последующие системы, но они однозначно имели

свойства мэйнфрейм-компьютеров. Эти компьютеры позиционировались как счет-

ные системы для бизнеса и использовались, как впрочем и сейчас, в качестве цент-

рального хранилища данных в корпоративном центре обработки данных

В 1960-х ход истории вычислительной техники значительно изменился, когда

производители мэйнфреймов начали стандартизацию аппаратного и программного

обеспечения, предлагаемого клиентам. Появление IBM System/360™ (или S/360™)

Электронныйбизнес–

ведениебизнесапосредством

использованияэлектронных

средствсвязи,вчастности

Интернета

В соответствии с описанием продукта, стандартными областями применения 1401 были «ведение ве-

домостей, учет железнодорожных перевозок, учет клиентов коммунальных служб, управление запасами

и учет дебиторской задолженности».

 Современныймэйнфрейм 5

в 1964-м сигнализировало о начале третьего по-

коления – первых компьютеров общего назначе

ния. Предыдущие системы, такие, как 1401, были

предназначены для использования либо в ком-

мерческой, либо в научной сфере. Революцион-

ный S/360 мог выполнять оба вида вычислений, если только клиент, компания-про-

изводитель программного обеспечения или консультант предоставляли соответс-

твующие программы. В действительности название S/360 указывает на широкую

сферу применения архитектуры – 360 градусов, охватывающие полный круг воз

можных областей использования.

S/360 также был первым компьютером, использовавшим микрокод для реализа-

ции многих машинных инструкций, в отличии от систем, в которых все машинные

инструкции были реализованы на аппаратном уровне. Микрокод (или микропрограм-

мное обеспечение, как его иногда называют) состоит из хранимых микроинструкций,

недоступных для пользователей, которые представляют функциональный уровень

между аппаратным и программным обеспечением. Преимущество использования

микрокода состоит в гибкости, при которой любое изменение или новую функцию

можно реализовать путем простого изменения существующего микрокода, вместо

того чтобы заменять компьютер.

Используя стандартизированные мэйнфрейм-компьютеры для обработки рабочей

нагрузки, клиенты могли, в свою очередь, создавать бизнес-приложения, не требовав-

шие специального аппаратного или программного обеспечения. Более того, клиенты

свободно могли переходить на новые и более мощные процессоры, не боясь возник-

новения проблем совместимости с существующими приложениями. Первые бизнес-

приложения создавались главным образом на ассемблере, COBOL, FORTRAN или PL/1,

и значительное количество этих старых программ до сих пор используется.

В последующие десятилетия мощность мэйнфрейм-компьютеров неизменно

росла, вследствие чего они достигли невероятных вычислительных возможностей.

Современные мэйнфреймы имеют беспрецедентные возможности обслуживания де-

сятков тысяч конечных пользователей, управления петабайтами данных и реконфи-

гурирования аппаратных и программных ресурсов для приспособления к изменени-

ям в рабочей нагрузке, и все это осуществляется с единого пункта управления.

13 Развивающаяся архитектура

Архитектура представляет собой набор определенных терминов и правил, исполь-

зуемых в качестве инструкций при разработке продуктов. В компьютерных науках

архитектура описывает организационную структуру системы. Архитектуру можно

рекурсивно разделить на части, взаимодействующие через интерфейсы, отношения,

связывающие части, и ограничения для компонов-

ки частей. К частям, взаимодействующим через

интерфейсы, относятся классы, компоненты и

подсистемы.

Начиная с первых больших компьютеров, появившихся в 1960-х и известных под

названием «Большое железо» («Big Iron», в отличие от небольших систем уровня отде-

Архитектура–

описываеторганизационную

структурусистемы

System/360–

первыйкомпьютеробщего

назначения,выпущенный



в1964году

6 Глава1

ла компании), каждое новое поколение мэйнфрейм-компьютеров содержало усовер-

шенствования в одной или нескольких частях архитектуры

• увеличение количества и скорости процессоров;

• увеличение объема физической памяти и возможностей адресации памяти;

• возможности динамического обновления аппаратного и программного обес-

печения;

• повышение степени автоматизации проверки аппаратных ошибок и восста-

новления;

• усовершенствованные устройства ввода-вывода и увеличение количества и ско-

рости путей (каналов) между устройствами ввода-вывода и процессорами;

• увеличение функциональности устройств ввода-вывода, в частности сетевых

адаптеров с широкими возможностями встроенной обработки;

• повышение возможностей разделения ресурсов одного компьютера между не-

сколькими логически независимыми и изолированными системами, на каждой

из которых запущена собственная операционная система;

• усовершенствованные технологии кластеризации, такие, как Parallel Sysplex, а так-

же возможность совместного использования данных несколькими системами.

Несмотря на постоянные изменения, мэйнфрейм-компьютеры остаются самыми

стабильными, защищенными и совместимыми среди всех вычислительных плат-

форм. Последние модели могут обрабатывать наиболее сложную и требовательную

рабочую нагрузку, продолжая при этом выполнять приложения, написанные в 1970-х

и ранее.

Как может технология после таких изменений оставаться настолько стабильной?

Это возможно путем развития с целью достижения новых задач. В начале 1990-х поя-

вилась клиент-серверная модель вычислений с распределенными узлами, представ-

ленными менее мощными компьютерами, которая бросила вызов доминированию

мэйнфрейм-компьютеров. Отраслевые эксперты предсказывали скорый конец мэйн-

фрейм-компьютерам, называя их «динозаврами». В ответ на это разработчики мэйн-

фреймов сделали то, что они всегда делали при наступлении сложных времен и росте

требований пользователей, – они разработали новые мэйнфрейм-компьютеры, соот-

ветствующие требованиям. В шутку над «динозавроненавистниками» компания IBM,

как ведущий производитель мэйнфрейм-компьютеров, дала своей новой на тот мо-

мент мэйнфрейм-системе кодовое имя T-Rex (Tyrannosaurus Rex – тиранозавр).

Расширенные функции и дополнительные

уровни возможностей обработки данных, в част-

ности обеспечение веб-обработки, возможности

самоуправления, аварийное восстановление

и grid-вычисления, обеспечивают готовность мэй

нфрейм-компьютера к следующей волне развития

Япредсказываю,что

отключениепоследнего

мейнфреймапроизойдет



15марта1996года



Стюард Олсоп (Stewart

Alsop), Infoworld, март 1991 г

Со времен выпуска S/360 в 1964 году компания IBM приблизительно раз в 10 лет выполняла значитель-

ное расширение платформы: System/370™ в 1970, System/370 Extended Architecture (370-XA) в 1983 году,

Enterprise Systems Architecture/390

(ESA/390) в 1990 и z/Architecture™ в 2000 году. Дополнительные

сведения о более ранних аппаратных мейнфрейм-системах см. в приложении A, «Краткий обзор исто-

рии мейнфреймов IBM».

 Современныймэйнфрейм 7

отрасли информационных технологий. Производители мэйнфреймов, такие, как

IBM, в очередной раз сообщили о росте годовых продаж в десятках процентов.

И развитие продолжается. Хотя мэйнфрейм-компьютеры сохранили свою тради-

ционную центральную роль в ИТ-организации, эта роль теперь включает использо-

вание в качестве основного концентратора в крупнейших распределенных сетях.

В действительности Интернет в значительной степени основывается на многочис

ленных взаимосвязанных мэйнфрейм-компьютерах, используемых в качестве основ-

ных концентраторов и маршрутизаторов.

Наблюдая за эволюцией образа мэйнфрейм-компьютера, можно задать вопрос:

представляет ли мэйнфрейм-компьютер самостоятельную вычислительную среду,

или же он является лишь фрагментом в картине распределенных вычислений? Дело

в том, что современный мэйнфрейм представляет собой и то и другое – и самостоя

тельный вычислительный центр, достаточно мощный для обработки самой большой

и разнообразной рабочей нагрузки в одном защищенном месте, и настолько же эф-

фективную систему при использовании в качестве главного сервера в корпоративной

распределенной серверной ферме. В сущности, мэйнфрейм-компьютер является оп-

ределяющим сервером в клиент-серверной модели вычислений.

14 Мэйнфреймы среди нас

Несмотря на доминирование мэйнфреймов в деловом мире, эти системы в значи-

тельной степени незаметны для общественности, научного сообщества и даже для

многих опытных специалистов в информационных технологиях. Другие виды вы-

числительной техники привлекают больше внимания, по крайней мере с точки зре-

ния общественности. Это и неудивительно. В конце концов, кому из нас нужен не-

посредственный доступ к мэйнфрейму? А если бы и был нужен, где бы мы его нашли?

Правда, однако, состоит в том, что мы все являемся пользователями мэйнфреймов,

понимаем мы это или нет (об этом ниже).

Большинство из нас, имея некоторые навыки работы с персональным компьюте-

ром и достаточно средств, может купить себе ноутбук и сразу же приступить к рабо-

те – запускать программы, просматривать веб-страницы и возможно даже писать ла

бораторные работы для университетских профессоров. При большей усидчивости

и технических навыках можно заняться более глубоким изучением средств рабочей

станции на основе Intel

и исследованием ее возможностей на практике, используя

или не используя многочисленные доступные печатные издания или источники ин-

формации в Интернете.

Мэйнфреймы, в свою очередь, склонны оставаться незаметными для обществен-

ности. Они надежно выполняют свою работу (обеспечивая почти стопроцентную

надежность) и обладают высокой устойчивостью к большинству видов злоупотреб-

лений, затрагивающих персональные компьютеры, в частности к вирусам, передавае-

мым по электронной почте, и троянским коням. Работая стабильно, спокойно и с не

значительными простоями, мэйнфреймы являются эталоном, по которому оценива-

ют все остальные компьютеры. Но в то же время недостаточное внимание приводит

к тому, что мэйнфреймы уходят в тень.

8 Глава1

Кроме того, при стандартной инсталляции мэйнфрейм работает рядом со многи-

ми другими аппаратными устройствами, например внешними системами хранения,

аппаратными сетевыми маршрутизаторами, контроллерами каналов и «роботами»

автоматизированной библиотеки на магнитных лентах. Современный мэйнфрейм

по размерам не больше многих из этих устройств и физически не выделяется из

массы периферийных устройств.

Итак, как же можно исследовать практические возможности мэйнфреймов? Как

можно научиться работе с мэйнфреймом, изучить его возможности и понять его

важность в деловом мире? Крупные корпорации стремятся нанять новых специалис-

тов в мэйнфреймах, но это не так просто, так что приходится рассчитывать на имею-

щийся опыт.

Узнали бы вы мэйнфрейм, если бы вы его увидели, притом что его эволюция обес-

печила ему процветание в ИТ-организации XXI века? Нам необходим опытный про-

водник в этой охоте на динозавров, и здесь нам поможет эта книга.

15 Что такое мэйнфрейм?

Во-первых, давайте разберемся с терминологией. Современные производители ком-

пьютеров не всегда используют термин мэйнфрейм для обозначения мэйнфрейм-

компьютеров. Вместо этого большинство из них решило называть любой компьютер

для коммерческого использования (независимо от его размера) сервером, где мэйнф-

рейм просто является самым большим типом серверов, используемых в настоящее

время. Последний мэйнфрейм компании IBM, например, имеет название «сервер IBM

System z9™». В этой книге термин «мэйнфрейм» используется для обозначения ком-

пьютеров, способных поддерживать тысячи приложений и устройств ввода-вывода

для одновременного обслуживания тысяч пользователей.

Серверы склонны разрастаться. Предприятие

может иметь большую группу серверов, включаю-

щую серверы транзакций, серверы баз данных,

почтовые серверы и веб-серверы. Очень большие

группы серверов иногда называют серверными фермами (в действительности некото-

рые информационные центры занимают площади в несколько акров). Оборудование

сервера может варьироваться от кластера, представленного стойкой персональных

компьютеров, до самых мощных мэйнфреймов, производимых в настоящее время.

В корпоративном центре обработки данных мэйнфрейм используется в качестве

центрального хранилища данных или концентратора, связанного с пользователями

посредством менее мощных устройств, таких? как рабочие станции или терминалы.

Наличие мэйнфрейма часто предполагает использование централизованной, а не

распределенной модели вычислений. Централизованное хранение данных в едином

мэйнфрейм-хранилище освобождает клиентов от необходимости осуществлять уп-

равление обновлениями для нескольких копий своих коммерческих данных, что по-

вышает вероятность актуальности данных.

Однако различия между централизованной и распределенной моделями вычисле-

ний быстро стираются по мере увеличения вычислительной мощности небольших

систем и повышения гибкости и универсальности мэйнфреймов. Рыночные условия

Сервернаяферма–

оченьбольшаягруппа



серверов

 Современныймэйнфрейм 9

требуют от современных предприятий постоянной переоценки своей стратегии

в области информационных технологий и поиска более эффективных способов

поддержки постоянно изменяющегося рынка. В результате в настоящее время мэйн-

фреймы часто используются в сочетании с сетями менее крупных серверов в различ-

ных конфигурациях. Возможность динамической реконфигурации аппаратных

и программных ресурсов мэйнфрейма (в частности, процессоров, памяти и соедине

ний между устройствами) без прерывания работы приложений еще больше подчер-

кивает гибкую, эволюционирующую природу современного мэйнфрейма.

Сложность классификации относится не только к оборудованию мэйнфреймов,

но и к операционным системам, работающим на мэйнфреймах. В былые времена эти

термины были взаимно определяющими – мэйнфреймом называлась любая аппарат-

ная система, на которой выполнялась основная операционная система компании

IBM

. В последние годы такое значение термина утратило актуальность, так как эти

операционные системы могут работать на очень небольших системах.

Производители компьютеров и специалисты в

информационных технологиях часто используют

термин платформа для обозначения аппаратно-

го и программного обеспечения, связанного с оп-

ределенной компьютерной архитектурой. Напри-

мер, мэйнфрейм-компьютер и его операционная система (и их предшественники

)

считаются платформой; UNIX на системе RISC (Reduced Instruction Set Computer)

считается отдельной платформой, вне зависимости от того, какая именно система

RISC используется; персональные компьютеры можно рассматривать как несколько

разных платформ, в зависимости от используемой операционной системы.

Теперь давайте вернемся к нашему вопросу:

«Что такое мэйнфрейм?» В настоящее время тер-

мин «мэйнфрейм» лучше всего использовать для

описания стиля операций, приложений и средств

операционной системы. Для начала можно исполь-

зовать следующее определение: «мэйнфрейм – это

система, используемая предприятиями для разме-

щения коммерческих баз данных, серверов тран-

закций и приложений, требующих более высокого уровня безопасности и доступнос-

ти, чем обычно обеспечивают системы меньшего размера».

Первые мэйнфрейм-системы размещались в огромных, размером с комнату,

металлических ящиках или рамах (англ. frame), откуда, возможно, и произошел

термин. Первые мэйнфреймы требовали больших затрат электроэнергии и венти-

ляции, и комната была заполнена главным образом устройствами ввода-вывода.

Кроме того, обычно в вычислительном центре устанавливалось несколько мэйнф-

реймов, и большинство устройств ввода-вывода подключалось ко всем мэйнфрей-

Это название традиционно применялось и для больших компьютерных систем других изготовителей.

IBM System/390

(S/390

) обозначает серию систем, на место которых пришли системы IBM zSeries. Тем

не менее многие системы S/390 все еще используются. Поэтому следует помнить о том, что несмотря

на то что в этой книге мы рассматриваем системы zSeries, почти все, что здесь обсуждается, относится

и к системам S/390. Единственным важным исключением является 64-разрядная адресация, используе-

мая только в zSeries.

Платформа–

компьютернаяархитектура

(аппаратноеипрограммное

обеспечение)

Мейнфрейм–

большаякомпьютерная

система,используемаядля

размещениябазданных,

серверовтранзакцийи

приложений,требующих

высокогоуровня

безопасностиидоступности

10 Глава1

мам. Во времена своих максимальных раз-

меров стандартный мэйнфрейм занимал

от 2 000 до 10 000 квадратных футов (от

600 до 3 000 квадратных метров). Некоторые

инсталляции были даже еще больше.

Начиная где-то с 1990-х процессоры

мэйнфреймов и большая часть устройств

ввода-вывода стали меньше по размерам,

тогда как их функциональность и мощность

продолжали расти. Современные мэйнфрейм-системы гораздо меньше, чем более

ранние системы, и имеют размер большого холодильника.

В некоторых случаях можно запустить операционную сис-

тему мэйнфрейма на персональном компьютере, эмулирующем

мэйнфрейм. Такие эмуляторы полезны для разработки и тести-

рования бизнес-приложений перед их переносом в рабочую

среду мэйнфрейма.

Очевидно, что в настоящее время термин «мэйнфрейм»

имеет более широкое значение, описывающее больше, чем

просто физические характеристики системы. Теперь это слово

означает некоторое сочетание следующих свойств:

• Совместимость с операционными системами мэйнфреймов, мэйнфрейм-при-

ложениями и данными.

• Централизованное управление ресурсами.

• Оборудование и операционные системы, поддерживающие разделение досту-

па к дисковым приводам с другими системами, обеспечивающие автоматичес-

кую блокировку и защиту от повреждений вследствие одновременного ис-

пользования дисковых данных.

• Стиль операций, часто предполагающий наличие специального операторского

персонала, использующего подробные руководства по процедурам операций

и в высшей степени организованные процедуры резервного копирования, восста

новления, тренинга и аварийного восстановления на альтернативной системе.

• Оборудование и операционные системы, постоянно работающие с сотнями

или тысячами одновременных операций ввода-вывода.

• Технологии кластеризации, позволяющие клиенту работать с несколькими ко-

пиями операционной системы как с единой системой. Такая конфигурация,

имеющая название Parallel Sysplex, аналогична UNIX-кластеру, однако позволя-

ет добавлять или удалять системы по мере необходимости без прерывания ра-

боты приложений. Такая гибкость позволяет владельцам мэйнфреймов добав-

лять новые приложения или прерывать использование существующих прило-

жений в зависимости от изменений деловой активности.

• Дополнительные возможности совместного использования данных и ресур-

сов. В Parallel Sysplex, например, пользователи различных систем могут одно-

временно осуществлять доступ к одним и тем же базам данных, при этом

управление доступом к базам данных выполняется на уровне записей.

 Современныймэйнфрейм 11

Улучшение показателей производительности и стоимости таких аппаратных ре-

сурсов, как центральный процессор и внешние устройства хранения, и увеличение

количества и разнообразия устройств, подключаемых к центральному процессору,

позволяет обеспечить более эффективное использование возможностей усовер-

шенствованного оборудования программным обеспечением операционной системы.

Кроме того, постоянное усовершенствование функциональных возможностей про-

граммного обеспечения позволяет направить разработку каждого нового поколения

аппаратных систем.

16 Кто использует мэйнфреймы?

Итак, кто же использует мэйнфреймы? Практически каждый в той или иной степени

использовал мэйнфрейм-компьютеры. Если вы когда-либо пользовались банкоматом

для выполнения операций со своим банковским счетом, вы использовали мэйнфрейм.

В настоящее время мэйнфрейм-компьютеры занимают центральное место в пов-

седневной работе большинства крупнейших корпораций мира. Несмотря на то что

другие виды вычислительной техники широко используются в различных сферах

деятельности, мэйнфреймы занимают завидное место в современной среде элект-

ронного бизнеса. В банковских, финансовых, здравоохранительных, страховых,

коммунальных, правительственных и многих других государственных и частных

предприятиях мэйнфрейм-компьютеры представляют основу современного бизнеса.

До середины 1990-х мэйнфреймы представляли собой единственное приемлемое

средство обеспечения требований обработки данных крупного предприятия. В основе

этих требований в те времена (а часто и сейчас) лежали большие и сложные пакетные

задачи, например обработка платежных ведомостей и главных бухгалтерских книг.

Популярность и долговечность мэйнфреймов в значительной степени обусловле-

на свойственной им надежностью и стабильностью, которые являются результатом

продуманных технологических усовершенствований, выполненных со времени вы-

пуска System/360 в 1964 году. Ни одна другая компьютерная архитектура не может

заявить о таком постоянном эволюционном развитии при обеспечении совмести-

мости с предыдущими моделями.

По причине вышеперечисленных преимуществ архитектуры мэйнфреймы часто

используются в ИТ-организациях для размещения критически важных приложений.

К таким приложениям обычно относят обработку заказов клиентов, финансовые

транзакции, управление производством и инвентаризацией, ведение платежных ве-

домостей, а также многие другие виды рабочей нагрузки.

Когда речь идет о пользовательском интерфейсе мэйнфрейма, часто представля-

ют терминал с 80x24-символьным «зеленым экраном», названным так за зеленый

цвет символов, присущий старым ЭЛТ-мониторам. В действительности пользова-

тельский интерфейс мэйнфрейма во многом похож на интерфейс персональных

компьютеров или UNIX-систем. В то время как пользователь осуществляет доступ

к бизнес-приложению через веб-браузер, для выполнения критических функций

часто неявным образом используется мэйнфрейм-компьютер.

На многих наиболее популярных веб-сайтах рабочие базы данных хранятся на

мэйнфреймах. Новые аппаратные и программные продукты для мэйнфреймов иде-